专利名称：用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制系统及方法
用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制系统及方法技术领域
本发明属于基坑施工机械装置及施工方法，具体涉及一种用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制系统及方法。
背景技术：
近年来链刀式连续墙设备施工由于施工时振动小、噪音低、质量可靠、经济效益高、成墙刚度大、适用地层范围广等优点在我国各类深基坑施工中得到了广泛的应用。链刀式连续墙设备在正常施工成墙行走过程中，链刀侧深入地下最深达60m，设备本身重力及阻抗扭矩的逐渐增大将使得设备失去平衡、偏离预定的成墙方向，且随着设备不断前进，偏离量会不断累加将直接影响整个连续墙工程的质量，所以在设备前进过程中必须随时对行进方向进行调节。现有链刀式连续墙设备行走控制技术仅停留在人为手动调节方式，无法实现自动控制和高精度的要求，专利CN 101818474A涉及的控制方法仅适用于在路面行走的常规设备，该专利所涉及的系统是通过检测地磁磁场强度来判断设备的方向，但地磁磁场强度较弱、易受外界环境干扰，误差较大，且其控制系统为开环控制系统，精度要求无法达到深基坑工程所要求的士25mm允许偏差。为解决上述在深基坑开挖中成墙设备的精确度，本发明提出了一种链刀式连续墙改进的控制系统及方法，它能有效的控制重载设备的行走，并达到工程质量所要求的精确度。发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，控制可靠，精度高的用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制系统及方法。
实现本发明目的采用的技术方案如下
本发明提供的用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制系统包括设置在链刀式连续墙设备上的
上位机；
位于前、后部位的前距离传感器和后距离传感器；
设在左、右马达上的左马达速度传感器和右马达速度传感器；
与所述前距离传感器、后距离传感器、左马达速度传感器、右马达速度传感器、左马达、右马达和上位机连接的控制器。
所述前距离传感器、后距离传感器分别安装于链刀式连续墙设备上刀架连接座的前、后端。
本发明提供的用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制方法，包括以下步骤
步骤一、在沿链刀式连续墙设备的预定运行轨迹的一侧设置一参照物；
步骤二、当控制器检测到上位机的自动行走控制信号时，控制链刀式连续墙设备的左、右马达转动控制链刀式连续墙设备沿预定运行轨迹行走；
步骤三、利用设置在链刀式连续墙设备车体前侧和后侧上的前距离传感器和后距离传感器检测车体前侧和后侧与参照物之间的距离信号；
步骤四、由控制器判断车体前侧和后侧与参照物的距离差值是否为0 ’若为0，转向步骤五，否则，转向步骤六；
步骤五、由控制器判断车体上的前、后距离传感器检测到的距离是否与上位机的设定值相同；若相同，转向步骤七；否则，转向步骤六；
步骤六、调整左、右马达转速，转向步骤三；
步骤七、所述链刀式连续墙设备继续沿预定运行轨迹行走。
本发明优点在于
1.结构简单，造价低廉，容易实现。
2.方向检测精确，为后续高精确度方向调整提供有力保证。
3.通过对马达速度的反馈形成闭环控制系统，精确度高，能达到深基坑成墙的高质量要求。
4.实现了自动控制，降低了操作人员劳动强度，有效提高了工作效率。
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
图1是应用本发明控制系统的链刀式连续墙设备的示意图。
图2是本发明控制系统的结构框图。
图3是链刀式连续墙设备行走示意图。
图4是本发明控制方法的流程图。
具体实施方式
参见图1-图4，本发明提供的用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制系统包括上机位8、控制器7、前距离传感器1、后距离传感器2、左马达3及设在其上的左马达速度传感器4、右马达5及设在其上的右马达速度传感器6，前距离传感器1、后距离传感器2、 左马达3、右马达5、左马达速度传感器4、右马达速度传感器6和上位机8均与控制器7连接。
上机位8和控制器7安装在链刀式连续墙设备驾驶室内，通过上位机8控制整个系统处于自动行走状态或手动行走状态，在自动行走状态时设置参照物9和设备的预定距离值；前距离传感器1和后距离传感器2分别设在链刀式连续墙设备刀架连接座的前、后端，在设备行走时，实时监测设备与参照物9的距离，并将监测信号传递给控制器7 ；左马达速度传感器4和右马达速度传感器6分别设在设备履带左右两侧的左、右马达3、5上，实时监测马达的实际转速，将监测信号传递给控制器7，由控制器7分别控制左马达3和右马达 5的转速。
本发明中的距离传感器、速度传感器、马达、上位机与控制器均为现有技术。
控制器7接收自动行走信号和来自于前距离传感器1和后距离传感器2的距离信号，对两个距离信号进行差值运算并与上位机8的距离设定值进行对比。当监测到前距离传感器1和后距离传感器2到参照物9的信号差值为0且距离传感器检测到的距离与上位机8设定值相同，则控制器7控制左马达3和右马达5转速相同使链刀式连续墙设备继续按照预定运行轨迹行走；当监测到前距离传感器1和后距离传感器2到参照物的信号差值不为0时，控制器7通过运算，并调整链刀式连续墙设备的左马达3和右马达5的转速，以调整链刀式连续墙设备的行走方向，直至所述左距离传感器1和右距离传感器2的信号差值为0且距离和上位机设置的值相等。
本发明提供的用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制方法，包括以下步骤
步骤一、在沿链刀式连续墙设备的预定运行轨迹的一侧设置一参照物9 ；
步骤二、当控制器7检测到上位机8的自动行走控制信号时，控制链刀式连续墙设备的左、右马达3、5转动，以控制链刀式连续墙设备沿预定运行轨迹行走；
步骤三、利用设置在链刀式连续墙设备车体前侧和后侧上的前距离传感器1和后距离传感器2检测车体前侧和后侧与参照物9之间的距离信号；
步骤四、由控制器7判断车体前侧和后侧与参照物9的距离差值是否为0 ；若为0， 转向步骤五，否则，转向步骤六；
步骤五、由控制器7判断车体上的前、后距离传感器1、2检测到的距离是否与上位机8的设定值相同；若相同，转向步骤七；否则，转向步骤六；
步骤六、调整左、右马达3、5的转速，转向步骤三；
步骤七、所述链刀式连续墙设备继续沿预定运行轨迹行走。
权利要求
1.一种用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制系统，其特征是包括设置在链刀式连续墙设备上的上位机；位于前、后部位的前距离传感器和后距离传感器；设在左、右马达上的左马达速度传感器和右马达速度传感器；与所述前距离传感器、后距离传感器、左马达速度传感器、右马达速度传感器、左马达、右马达和上位机连接的控制器。
2.根据权利要求1所述的用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制系统，其特征是所述前距离传感器、后距离传感器分别安装于链刀式连续墙设备上刀架连接座的前、后端。
3.一种用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制方法，包括以下步骤步骤一、在沿链刀式连续墙设备的预定运行轨迹的一侧设置一参照物；步骤二、当控制器检测到上位机的自动行走控制信号时，控制链刀式连续墙设备的左、右马达转动控制链刀式连续墙设备沿预定运行轨迹行走；步骤三、利用设置在链刀式连续墙设备车体前侧和后侧上的前距离传感器和后距离传感器检测车体前侧和后侧与参照物之间的距离信号；步骤四、由控制器判断车体前侧和后侧与参照物的距离差值是否为0 ’若为0，转向步骤五，否则，转向步骤六；步骤五、由控制器判断车体上的前、后距离传感器检测到的距离是否与上位机的设定值相同；若相同，转向步骤七；否则，转向步骤六；步骤六、调整左、右马达转速，转向步骤三；步骤七、所述链刀式连续墙设备继续沿预定运行轨迹行走。
全文摘要
本发明公开了一种用于链刀式连续墙设备轨迹跟踪行走的控制系统及方法，包括设置在链刀式连续墙设备上的上位机；位于前、后部位的前距离传感器和后距离传感器；设在左、右马达上的左马达速度传感器和右马达速度传感器；与所述前距离传感器、后距离传感器、左马达速度传感器、右马达速度传感器、左马达、右马达和上位机连接的控制器。本发明优点在于结构简单，造价低廉，容易实现；方向检测精确，为后续高精确度方向调整提供有力保证；通过对马达速度的反馈形成闭环控制系统，精确度高，能达到深基坑成墙的高质量要求；实现了自动控制，降低了操作人员劳动强度，有效提高了工作效率。
文档编号E02D17/04GK102561438SQ20121006739
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者方双普, 蔡志山, 邹今检 申请人:中国铁建重工集团有限公司