旋挖钻机的控制方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械控制领域，具体而言，涉及一种旋挖钻机的控制方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002]目前，旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注粧、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。在旋挖钻施工时，首先必须对钻头进行定位精准，以保证钻头垂直于水平面，进行钻孔作业。同时，由于排土的需求，在旋挖作业进行到一定程度时，需要将钻头整体提出已经部分成形的钻孔，在作业附近区域进行旋挖钻钻头的卸土作业。然后在完成卸土作业后，需要重新将钻头回位到之前的钻孔区域，严格对准已经部分成形的成孔，将钻头再次放入半成形的孔中，继续进行钻孔作业。
[0003]在现有的旋挖钻机施工的过程中，钻头的自动回中定位过程具体的如下:
[0004]在旋挖钻机作业过程中，回转控制部分采用人机相结合的控制方式。当旋挖钻机主卷下钻时，将原作业位记为原始控制位置，作为卸料以后的上车回转平台回位控制位。在卸料后，需要人工操作回转手柄，上车回转角度相对于控制位的实时角度被记录并实时显示在驾驶室操作显示屏上，操作人员通过驾驶室屏幕显示角度，判断钻斗是否回到原作业孔位，通过手柄及目测钻具相对于实际孔位的偏差，进行手动调整，以满足下钻对中的要求。
[0005]旋挖钻机在实际工作过程中，由于设备目前所采用的控制方式尽管可以完成相关的成孔作业要求，但存在成孔质量不理想(超方量大)，成孔成本较高，且对于操作人员的能力及注意力要求很高的问题。同时，由于主要依靠人工和电脑辅助进行判断，主观性较大，无法精确保证成孔的同一性。
[0006]并且，由于施工现场的旋挖钻施工地面地基不足够牢靠，在旋挖钻机钻进的过程中，经常出现部分地面沉降的问题，严重影响旋挖钻机钻孔及成孔的质量。现有的通过回转编码器进行辅助回中或自动回中的技术，无法满足地面沉降后的成孔作业要求。现有的钻杆竖直度保证，仅采用倾角传感器检测，精度较差，对于较小的沉降角度无法检测。
[0007]针对现有技术中只通过角度计算和倾角传感器确定旋挖钻机的钻头位置，导致的挖掘质量差，精度低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0008]本发明的主要目的在于提供一种旋挖钻机的控制方法、装置及系统，以解决现有技术中只通过角度计算和倾角传感器确定旋挖钻机的钻头位置，导致的挖掘质量差，精度低的问题。
[0009]为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种旋挖钻机的控制方法。该方法包括:确定旋挖钻机的基准位置；通过定位装置，获取旋挖钻机的基准位置的基准坐标集合；获取旋挖钻机的作业模式，其中，作业模式至少包括:挖掘作业、卸土作业和回中作业；将旋挖钻机的实时坐标集合与基准坐标集合代入与作业模式对应的控制模型，生成用于修正旋挖钻机的作业动作的修正参数，其中，控制模型用于通过实时坐标集合和基准坐标集合，计算得出与作业模式对应的修正参数。
[0010]进一步的，当定位装置包括五个差分GPS终端时，在旋挖钻机的桅杆顶端安装第一差分GPS终端，在上车回转机构的四个转角处分别安装第二差分GPS终端、第三差分GPS终端、第四差分GPS终端和第五差分GPS终端，其中，通过定位装置，获取基准位置的基准坐标集合，包括:读取第一差分GPS终端的坐标值，得到桅杆顶端处的第一坐标；分别读取第二差分GPS终端、第三差分GPS终端、第四差分GPS终端和第五差分GPS终端的坐标值，得到上车回转机构的四个转角处的第二坐标、第三坐标、第四坐标和第五坐标；根据第一坐标、第二坐标、第三坐标、第四坐标和第五坐标，得到旋挖钻机的基准坐标集合。
[0011]进一步的，将旋挖钻机的实时坐标集合与基准坐标集合代入与作业模式对应的控制模型，生成用于修正旋挖钻机的作业动作的修正参数，包括:通过第一差分GPS终端、第二差分GPS终端、第三差分GPS终端、第四差分GPS终端和第五差分GPS终端实时采集旋挖钻机的实时坐标集合；将采集的实时坐标集合与基准坐标集合进行比对，得到比对结果；根据比对结果，计算得出实时坐标集合与基准坐标集合的坐标差值；根据坐标差值，生成与作业模式对应的修正参数。
[0012]进一步的，在将旋挖钻机的实时坐标集合与基准坐标集合代入与作业模式对应的控制模型，生成用于修正旋挖钻机的作业动作的修正参数之后，方法还包括:根据修正参数，生成用于控制旋挖钻机的控制指令，其中，旋挖钻机的控制器根据控制指令，控制旋挖钻机按照修正参数执行对应的作业动作。
[0013]进一步的，在将旋挖钻机的实时坐标集合与基准坐标集合代入与作业模式对应的控制模型，生成用于修正旋挖钻机的作业动作的修正参数之后，方法还包括:根据修正参数，生成提示信息。
[0014]为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种旋挖钻机的控制装置，该装置包括:确定模块，用于确定旋挖钻机的基准位置；第一获取模块，用于通过定位装置，获取旋挖钻机的基准位置的基准坐标集合；第二获取模块，用于获取旋挖钻机的作业模式，其中，作业模式至少包括:挖掘作业、卸土作业和回中作业；处理模块，用于将旋挖钻机的实时坐标集合与基准坐标集合代入与作业模式对应的控制模型，生成用于修正旋挖钻机的作业动作的修正参数，其中，控制模型用于通过实时坐标集合和基准坐标集合，计算得出与作业模式对应的修正参数。
[0015]进一步的，当定位装置包括五个差分GPS终端时，在旋挖钻机的桅杆顶端安装第一差分GPS终端，在上车回转机构的四个转角处分别安装第二差分GPS终端、第三差分GPS终端、第四差分GPS终端和第五差分GPS终端，其中，第一获取模块包括:第一子读取模块，用于读取第一差分GPS终端的坐标值，得到桅杆顶端处的第一坐标；第二子读取模块，用于分别读取第二差分GPS终端、第三差分GPS终端、第四差分GPS终端和第五差分GPS终端的坐标值，得到上车回转机构的四个转角处的第二坐标、第三坐标、第四坐标和第五坐标；子处理模块，用于根据第一坐标、第二坐标、第三坐标、第四坐标和第五坐标，得到旋挖钻机的基准坐标集合。
[0016]进一步的，处理模块包括:子采集模块，用于通过第一差分GPS终端、第二差分GPS终端、第三差分GPS终端、第四差分GPS终端和第五差分GPS终端实时采集旋挖钻机的实时坐标集合；子比对模块，用于将采集的实时坐标集合与基准坐标集合进行比对，得到比对结果；子计算模块，用于根据比对结果，计算得出实时坐标集合与基准坐标集合的坐标差值；子生成模块，用于根据坐标差值，生成与作业模式对应的修正参数。
[0017]进一步的，装置还包括:第一生成模块，用于根据修正参数，生成用于控制旋挖钻机的控制指令，其中，旋挖钻机的控制器根据控制指令，控制旋挖钻机按照修正参数执行对应的作业动作。
[0018]进一步的，装置还包括:第二生成模块，用于根据修正参数，生成提示信息。
[0019]为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种旋挖钻机的控制系统，该系统包括:定位装置；控制器，与定位装置建立电连接，确定旋挖钻机的基准位置；通过定位装置，获取基准位置的基准坐标集合；获取旋挖钻机的作业模式；将旋挖钻机的实时坐标集合与基准坐标集合代入与作业模式对应的控制模型，生成用于修正旋挖钻机的作业动作的修正参数；显示器，与控制器建立电连接。
[0020]进一步的，定位装置包括:差分GPS基站，安装在旋挖钻机之外；至少四个差分GPS终端，分别与差分GPS基站和控制器建立通讯连接，其中，在旋挖钻机的桅杆顶端安装一个差分GPS终端，在旋挖钻机的上车回转机构的上安装至少三个差分GPS终端。
[0021]进一步的，系统还包括:回转油缸，与控制器建立电连接。
[0022]进一步的，系统还包括:变幅油缸，与控制器建立电连接；支撑油缸，与控制器建立电连接。
[0023]根据发明实施例，通过确定旋挖钻机的基准位置；通过定位装置，获取旋挖钻机的基准位置的基准坐标集合；获取旋挖钻机的作业模式，其中，作业模式至少包括:挖掘作业、卸土作业和回中作业；将旋挖钻机的实时坐标集合与基准坐标集合代入与作业模式对应的控制模型，生成用于修正旋挖钻机的作业动作的修正参数，其中，控制模型用于通过实时坐标集合和基准坐标集合，计算得出与作业模式对应的修正参数，解决了现有技术只通过角度计算和倾角传感器确定旋挖钻机的钻头位置，导致的挖掘质量差，精度低的问题。实现了对旋挖钻机的精确控制，从而提高旋挖钻机的挖掘精度的效果。
【附图说明】
[0024]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0025]图1是根据本发明实施例一的旋挖钻机的控制系统的结构示意图；
[0026]图2是根据本发明实施例一可选的旋挖钻机的控制系统的结构示意图；
[0027]图3是根据本发明实施例一可选的旋挖钻机的控制系统的结构示意图；
[0028]图4是根据本发明实施例二的旋挖钻机的控制方法的流程图；
[0029]图5是根据本发明实施例的旋挖钻机的俯视示意图；
[0030]图6是根据本发明实施例的旋挖钻机的俯视示意图；
[0031]图7是根据本发明实施例的旋挖钻机的俯视示意图；
[0032]图8是根据本发明实施例的旋挖钻机的俯视示意图；
[0033]图9a是根据本发明实施例二可选的用于定位旋挖钻机的钻头的方法的流程图；
[0034]图9b是根据本发明实施例二可选的用于定位旋挖钻机的钻头的方法的流程图；
[0035]图10是根据本发明实施例三的旋挖钻机的控制装置的结构示意图；
[0036]图1la是根据本发明实施例三可选的旋挖钻机的控制装置的结构示意图；以及
[0037]图1lb是根据本发明实施例三可选的旋挖钻机的控制装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0039]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0040]需要说明的是，本发明的说明