一種振動碾自動操作系統(tǒng)及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種振動碾自動操作系統(tǒng)及其使用方法，包括液壓轉(zhuǎn)向控制裝置、行駛控制裝置、GPS定位裝置、監(jiān)控裝置和車載控制器；液壓轉(zhuǎn)向控制裝置、速度控制裝置、行駛制動控制裝置、GPS定位裝置和監(jiān)控裝置分別與車載控制器連接；液壓轉(zhuǎn)向控制裝置包括依次連接的電磁截止閥、比例節(jié)流閥和電磁換向閥，電磁截止閥同時(shí)連接車載控制器和轉(zhuǎn)向泵，電磁換向閥連接轉(zhuǎn)向油缸；行駛控制裝置包括比例電磁閥，比例電磁閥連接行駛驅(qū)動泵和緊急制動閥；車載控制器包括信號采集及處理單元、邏輯運(yùn)算單元和輸出單元；監(jiān)控裝置包括實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置和遠(yuǎn)程控制裝置；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)振動碾的自動操作和主動控制，振動碾的控制精度提高，過程可控，施工效率高。
【專利說明】
一種振動碾自動操作系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種振動碾自動操作系統(tǒng)及其使用方法，具體涉及一種振動碾自動操作系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]振動碾作為一種高效的壓實(shí)機(jī)械，越來越被廣泛應(yīng)用于道路、水壩的施工建設(shè)中；然而振動碾為滿足壓實(shí)工作要求，在工作中，其自身帶有的激振機(jī)構(gòu)會使得整機(jī)產(chǎn)生劇烈的振動，操作者長期處于這樣的工作環(huán)境中容易引起身體內(nèi)部器官的共振，從而引起人體各種消化道疾病、心臟疾病、肝臟疾病等;除此以外機(jī)械振動對神經(jīng)系統(tǒng)也有一定的影響，因此其工作環(huán)境相對其它工程機(jī)械而言較為惡劣，對振動碾操作者工作環(huán)境的改善非常必要;但是現(xiàn)有的振動碾一般都是需要人工來操作的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種振動碾自動操作系統(tǒng)及其使用方法。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種振動碾自動操作系統(tǒng)，包括液壓轉(zhuǎn)向控制裝置、行駛控制裝置、GPS定位裝置、監(jiān)控裝置和車載控制器;所述液壓轉(zhuǎn)向控制裝置、速度控制裝置、行駛制動控制裝置、GPS定位裝置和監(jiān)控裝置分別與車載控制器連接;所述液壓轉(zhuǎn)向控制裝置包括依次連接的電磁截止閥、比例節(jié)流閥和電磁換向閥，電磁截止閥同時(shí)連接車載控制器和轉(zhuǎn)向栗，電磁換向閥連接轉(zhuǎn)向油缸;所述行駛控制裝置包括比例電磁閥，比例電磁閥連接行駛驅(qū)動栗和緊急制動閥；所述車載控制器包括信號采集及處理單元、邏輯運(yùn)算單元和輸出單元;所述監(jiān)控裝置包括實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置和遠(yuǎn)程控制裝置。
[0005]進(jìn)一步的，還包括有超聲波傳感器，超聲波傳感器設(shè)置于振動碾上，連接到車載控制器。
[0006]進(jìn)一步的，還包括有角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器，角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器設(shè)置于振動碾上，同時(shí)連接到車載控制器。
[0007]進(jìn)一步的，所述遠(yuǎn)程控制裝置包括依次連接的分收發(fā)器、主收發(fā)器和遙控器;分收發(fā)器還連接到車載控制器。
[0008]進(jìn)一步的，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置包括工控機(jī)，工控機(jī)通過CAN接口卡連接車載控制器。
[0009]進(jìn)一步的，所述GPS定位裝置為GPS信號采集儀，通過RS232轉(zhuǎn)CAN通信適配器連接車載控制器。
[0010]進(jìn)一步的，還包括有速度傳感器，設(shè)置于振動碾上，同時(shí)連接速度控制裝置和車載控制器。
[0011]—種基于GPS的振動碾自動操作系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟:
通過GPS信號采集儀獲取振動碾位置信息；
通過超聲波傳感器獲取振動碾周圍障礙物信息； 車載控制器接收振動碾位置信息和障礙物信息后規(guī)劃初始行駛路線；
通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)啟動；
行駛過程中，通過角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器獲取振動碾行駛參數(shù)；
根據(jù)振動碾行駛參數(shù)、周圍障礙物信息、位置信息，通過液壓轉(zhuǎn)向控制裝置控制振動碾行駛方向，通過速度控制裝置控制振動碾行駛速度。
[0012]進(jìn)一步的，還包括以下步驟:實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置可以實(shí)時(shí)顯示振動碾的位置、行駛速度和行駛方向信息。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明采用GPS定位裝置結(jié)合液壓轉(zhuǎn)向控制裝置對振動碾進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和自動控制，在無人駕駛的情況下完成作業(yè)，能夠有效改善施工者的工作環(huán)境，可以隨時(shí)施工從而延長工作時(shí)間；
(2)本發(fā)明通過多種傳感器采集振動碾使用參數(shù)，通過振動碾使用參數(shù)結(jié)合GPS定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整振動碾的運(yùn)動，提高了振動碾的精度，實(shí)現(xiàn)了過程可控；
(3)本發(fā)明的控制為主動控制，可有效避免事后處理，在過程中進(jìn)行主動控制，可精確控制行駛速度，避免重復(fù)碾壓，有效減少返工，提供了一次性碾壓合格率，提高了施工效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明液壓轉(zhuǎn)向控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1所示，一種振動碾自動操作系統(tǒng)，包括液壓轉(zhuǎn)向控制裝置、行駛控制裝置、GPS定位裝置、監(jiān)控裝置和車載控制器;所述液壓轉(zhuǎn)向控制裝置、速度控制裝置、行駛制動控制裝置、GPS定位裝置和監(jiān)控裝置分別與車載控制器連接;所述液壓轉(zhuǎn)向控制裝置包括依次連接的電磁截止閥、比例節(jié)流閥和電磁換向閥，電磁截止閥同時(shí)連接車載控制器和轉(zhuǎn)向栗，電磁換向閥連接轉(zhuǎn)向油缸;所述行駛控制裝置包括比例電磁閥，比例電磁閥連接行駛驅(qū)動栗和緊急制動閥;所述車載控制器包括信號采集及處理單元、邏輯運(yùn)算單元和輸出單元;所述監(jiān)控裝置包括實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置和遠(yuǎn)程控制裝置。
[0018]液壓轉(zhuǎn)向控制裝置與振動碾原有全液壓轉(zhuǎn)向器同時(shí)存在，通過電磁截止閥根據(jù)不同施工工況以及施工要求控制電磁截止閥的得失電，實(shí)現(xiàn)人工轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和自動轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的切換;液壓轉(zhuǎn)向控制裝置可以控制振動碾的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向速度;轉(zhuǎn)動方向通過電磁換向閥實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)向速度通過比例節(jié)流閥控制；監(jiān)控裝置可以實(shí)現(xiàn)對振動碾工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。
[0019]進(jìn)一步的，還包括有超聲波傳感器，超聲波傳感器設(shè)置于振動碾上，連接到車載控制器;利用超聲波傳感器檢測振動碾周圍是否有物體靠近，當(dāng)在一定范圍內(nèi)檢測到有物體靠近時(shí)，振動碾能自動停止作業(yè)，待物體遠(yuǎn)離后繼續(xù)完成作業(yè)。
[0020]進(jìn)一步的，還包括有角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器，角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器設(shè)置于振動碾上，同時(shí)連接到車載控制器;通過角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器采集振動碾作業(yè)信號，根據(jù)振動碾的作業(yè)參數(shù)，設(shè)置振動碾的作業(yè)路徑。
[0021]進(jìn)一步的，所述遠(yuǎn)程控制裝置包括依次連接的分收發(fā)器、主收發(fā)器和遙控器;分收發(fā)器還連接到車載控制器;通過無線傳輸可以方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
[0022]進(jìn)一步的，其特征在于，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置包括工控機(jī)，工控機(jī)通過CAN接口卡連接車載控制器;通過工控機(jī)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控振動碾的運(yùn)動狀態(tài)和位置信息。
[0023]進(jìn)一步的，還包括有速度傳感器，設(shè)置于振動碾上，同時(shí)連接速度控制裝置和車載控制器;通過速度傳感器精確測量振動碾的運(yùn)動速度，以便于及時(shí)調(diào)整振動碾的運(yùn)動。
[0024]進(jìn)一步的，所述GPS定位裝置為GPS信號采集儀，通過RS232轉(zhuǎn)CAN通信適配器連接車載控制器。
[0025]—種振動碾自動操作系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟:
通過GPS信號采集儀獲取振動碾位置信息；
通過超聲波傳感器獲取振動碾周圍障礙物信息；
車載控制器接收振動碾位置信息和障礙物信息后規(guī)劃初始行駛路線；
通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)啟動；
行駛過程中，通過角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器獲取振動碾行駛參數(shù)；
根據(jù)振動碾行駛參數(shù)、周圍障礙物信息、位置信息，通過液壓轉(zhuǎn)向控制裝置控制振動碾行駛方向，通過速度控制裝置控制振動碾行駛速度。
[0026]進(jìn)一步的，還包括以下步驟:實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置可以實(shí)時(shí)顯示振動碾的位置、行駛速度和行駛方向信息。
[0027]為實(shí)現(xiàn)振動碾的自動行駛和速度控制，對原行駛驅(qū)動栗進(jìn)行改造;原手動操縱閥改為行駛控制裝置，控制比例電磁閥一端線圈的電流來改變行駛驅(qū)動栗排量調(diào)節(jié)活塞的位移，進(jìn)而改變行駛驅(qū)動栗斜盤的擺角，調(diào)整行駛驅(qū)動栗的輸出流量，實(shí)現(xiàn)振動碾的行駛速度調(diào)節(jié)；同時(shí)通過控制比例電磁閥回到中位，使行駛驅(qū)動栗的排量調(diào)節(jié)活塞回到中位，行駛馬達(dá)的流浪降至零，振動碾停止運(yùn)行，即完成行駛制動；同時(shí)電磁比例閥還連接緊急制動閥，可以實(shí)現(xiàn)緊急制動。
[0028]本發(fā)明通過液壓轉(zhuǎn)向控制裝置實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向控制，同時(shí)還可以保留人工駕駛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng);利用電磁截止閥實(shí)現(xiàn)原車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)與自動轉(zhuǎn)向的切換;原系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向栗通過液壓轉(zhuǎn)向器連接轉(zhuǎn)向油缸;當(dāng)電磁截止閥不通電時(shí)，即為原車人工轉(zhuǎn)向方式；電磁截止閥通電時(shí)，轉(zhuǎn)向栗輸出油液經(jīng)比例節(jié)流閥和電磁換向閥后到轉(zhuǎn)向油缸;通過控制比例節(jié)流閥線圈的電流可以改變比例節(jié)流閥的開度，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向速度的調(diào)節(jié);通過控制電磁換向閥兩端不同的線圈得電，控制轉(zhuǎn)向油缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的控制；當(dāng)電磁換向閥閥芯在中位時(shí)，停止轉(zhuǎn)向；振動碾的角度通過角度編碼器進(jìn)行采集，然后將信號發(fā)送到車載控制器。
[0029]車載控制器作為操作系統(tǒng)的核心部件，接收并處理信號，形成指令控制其他裝置的運(yùn)行;信號采集及處理功能的實(shí)現(xiàn)不能影響原振動碾的操作功能，故增加以兩位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)就地/遠(yuǎn)程控制；為了配合液壓轉(zhuǎn)向控制裝置，將原來的機(jī)械手柄替換為一電控手柄，車載控制器采集手柄輸出的模擬量值來進(jìn)行前進(jìn)/后退的判斷與行駛速度的控制;通過速度傳感器實(shí)現(xiàn)對作業(yè)速度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對振動碾的行駛速度實(shí)時(shí)反饋，控制振動碾的速度；通過超聲波傳感器檢測振動碾周圍是否有物體靠近，當(dāng)在一定范圍內(nèi)檢測到有物體靠近時(shí)，振動碾能自動停止作業(yè)，待物體遠(yuǎn)離后能繼續(xù)完成作業(yè);振動碾通過遙控器、工控機(jī)和車載控制器完成自動控制。
[0030]本發(fā)明利用GPS數(shù)據(jù)采集結(jié)合液壓轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)對振動碾進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，并且可以通過提前設(shè)置施工參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動控制，使其可以在無人駕駛的情況下完成自動作業(yè)，不僅能夠有效地改善施工者的工作環(huán)境，而且有利于實(shí)現(xiàn)大壩筑壩材料碾壓的自動化和智能控制;本發(fā)明與傳統(tǒng)的人工駕駛振動碾的碾壓施工方法相比，提高了碾壓設(shè)備行走速度、碾壓遍數(shù)等過程控制的精度;大幅降低上述參數(shù)的波動范圍，實(shí)現(xiàn)了過程可控，有效解決了傳統(tǒng)人工操作控制振動碾施工過程中存在的行駛速度波動大、碾壓軌跡遍數(shù)存在超壓、漏壓現(xiàn)象，提高了碾壓工序質(zhì)量及施工效率;本發(fā)明有效實(shí)現(xiàn)了過程精確控制，由原來的被動監(jiān)控控制為主動控制，施工效率更高；同時(shí)采用本發(fā)明裝置和方法可以降低施工者的勞動強(qiáng)度，有效減少振動環(huán)境下對人體的損傷，減少人力資源的浪費(fèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種振動碾自動操作系統(tǒng)，其特征在于，包括液壓轉(zhuǎn)向控制裝置、行駛控制裝置、GPS定位裝置、監(jiān)控裝置和車載控制器;所述液壓轉(zhuǎn)向控制裝置、速度控制裝置、行駛制動控制裝置、GPS定位裝置和監(jiān)控裝置分別與車載控制器連接;所述液壓轉(zhuǎn)向控制裝置包括依次連接的電磁截止閥、比例節(jié)流閥和電磁換向閥，電磁截止閥同時(shí)連接車載控制器和轉(zhuǎn)向栗，電磁換向閥連接轉(zhuǎn)向油缸;所述行駛控制裝置包括比例電磁閥，比例電磁閥連接行駛驅(qū)動栗和緊急制動閥;所述車載控制器包括信號采集及處理單元、邏輯運(yùn)算單元和輸出單元;所述監(jiān)控裝置包括實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置和遠(yuǎn)程控制裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動碾自動操作系統(tǒng)，其特征在于，還包括有超聲波傳感器，超聲波傳感器設(shè)置于振動碾上，連接到車載控制器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動碾自動操作系統(tǒng)，其特征在于，還包括有角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器，角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器設(shè)置于振動碾上，同時(shí)連接到車載控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動碾自動操作系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程控制裝置包括依次連接的分收發(fā)器、主收發(fā)器和遙控器;分收發(fā)器還連接到車載控制器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動碾自動操作系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置包括工控機(jī)，工控機(jī)通過CAN接口卡連接車載控制器。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種振動碾自動操作系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS定位裝置為GPS信號采集儀，通過RS232轉(zhuǎn)CAN通信適配器連接車載控制器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動碾自動操作系統(tǒng)，其特征在于:還包括有速度傳感器，設(shè)置于振動碾上，同時(shí)連接速度控制裝置和車載控制器。8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種振動碾自動操作系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟: 通過GPS信號采集儀獲取振動碾位置信息； 通過超聲波傳感器獲取振動碾周圍障礙物信息； 車載控制器接收振動碾位置信息和障礙物信息后規(guī)劃初始行駛路線； 通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)啟動； 行駛過程中，通過角度編碼器、傾角傳感器和壓力傳感器獲取振動碾行駛參數(shù)； 根據(jù)振動碾行駛參數(shù)、周圍障礙物信息、位置信息，通過液壓轉(zhuǎn)向控制裝置控制振動碾行駛方向，通過速度控制裝置控制振動碾行駛速度。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種振動碾自動操作系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，還包括以下步驟:實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置可以實(shí)時(shí)顯示振動碾的位置、行駛速度和行駛方向信息。
【文檔編號】E01C19/41GK105887627SQ201610063981
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】賀鵬程, 吳高見, 張邯濤, 李法海, 卞永明, 孫林智, 楊建平, 周廣穩(wěn), 薛凱, 樊鵬, 韓興, 梁濤, 戴松貴, 方曉駿, 李敦全, 陳曦, 許麗娟, 金曉林
【申請人】中國水利水電第五工程局有限公司, 上海同新高泰機(jī)械設(shè)備有限公司