光伏螺旋钻机桅杆姿态智能监控装置及其控制方法与流程

本发明涉及于工程机械，尤其涉及一种光伏螺旋钻机桅杆姿态智能监控装置及其控制方法。

背景技术：

1、光伏螺旋钻机钻孔作业时，对于桩孔的垂直度或倾斜角度有严格要求，若控制不好，容易出现质量不合格等问题，轻则返工、重则出现质量事故。因此，控制好桅杆姿态非常重要。目前，光伏螺旋钻机桅杆的姿态由人工用水平尺测量控制，劳动强度大，控制效果易受测量人员的主观因素影响。

技术实现思路

1、鉴于上述情况，本发明提供一种光伏螺旋钻机桅杆姿态智能监控装置及其控制方法，能够解决人工控制光伏螺旋钻机桅杆的姿态不精准的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种光伏螺旋钻机桅杆姿态智能监控装置，其包括：

3、钻机本体，所述钻机本体前端转动安装有大臂，所述大臂远离所述钻机本体的一端转动连接有小臂，所述小臂远离所述大臂的一端转动安装有桅杆，所述钻机本体与所述大臂之间连接有驱动所述大臂转动的第一驱动件，所述大臂与所述小臂之间连接有驱动所述小臂转动的第二驱动件，所述小臂与所述桅杆之间连接有驱动所述桅杆转动的旋转驱动件；

4、用于测量所述大臂转动角度的大臂转角传感器，所述大臂转角传感器安装于大臂上；

5、用于测量所述小臂转动角度的小臂转角传感器，所述小臂转角传感器安装在所述大臂或所述小臂上；

6、用于测量所述桅杆距地面的距离测距传感器，所述测距传感器安装在所述桅杆上；

7、用于测量所述桅杆前后方向和左右方向倾角的双向倾角传感器，所述双向倾角传感器安装在所述桅杆上；

8、桅杆姿态智能控制模块，所述桅杆姿态智能控制模块安装于所述钻机本体，所述桅杆姿态智能控制模块收集所述大臂转角传感器、所述小臂转角传感器、所述测距传感器以及所述双向倾角传感器的信息，并控制所述第一驱动件、所述第二驱动件和所述旋转驱动件工作。

9、较佳地，所述第一驱动件为第一液压杆，所述第一液压杆的第一端连接于所述钻机本体，所述第一液压杆的第二端连接于所述大臂中部。

10、较佳地，所述第二驱动件为第二液压杆，所述第二液压杆的第一端连接于所述大臂中部，所述第二液压杆的第二端连接于所述小臂中部。

11、较佳地，还包括工控机，所述工控机安装于所述钻机本体，且所述桅杆姿态智能控制模块通过所述工控机运行。

12、本发明提供一种采用光伏螺旋钻机桅杆姿态智能监控装置的控制方法，包括以下步骤：

13、s1：启动钻机本体，将钻机本体移动至指定作业区，停稳驻车；

14、s2：启动桅杆姿态智能控制模块，输入桅杆姿态参数：桅杆前后方向倾角θ和桅杆左右方向倾角β的参数(θ_xs，β_ys)及施工允许偏差δθs和δβs；

15、s3：所述桅杆姿态智能控制模块获取桅杆初始姿态参数，包括桅杆前后方向原始倾角θ_x0和桅杆左右方向原始倾角β_y0、大臂原始转角γ0和小臂原始转角η0；

16、s4：所述桅杆姿态智能控制模块通过第一驱动件调整大臂，使大臂转角γ满足以下要求：

17、γ＝γinitial

18、且γmin≤γ≤γmax

19、其中：γinitial表示大臂转角的初始设置值，γmin表示大臂转角的设定最小值，γmax表示大臂转角的设定最大值；

20、s5：所述桅杆姿态智能控制模块通过双向倾角传感器获取桅杆前后方向实时倾角θ_xi，并按下式计算桅杆前后方向倾角偏差δθ：

21、δθ＝θ_xi-θ_xs；

22、s6：若|δθ|≤δθs，说明桅杆前后方向倾角偏差满足要求，跳过s7；若|δθ|＞δθs，说明桅杆前后方向倾角偏差大于阈值，进入s7；

23、s7：所述桅杆姿态智能控制模块通过大臂转角传感器获取大臂实时转角γi，通过小臂转角传感器获取小臂实时转角ηi，若γi+ηi＞90°，控制第二驱动件增大大臂和小臂之间的夹角，重复s5、s6；若γi+ηi＜90°，控制第二驱动件减少大臂和小臂之间的夹角，重复s5、s6，直至|δθ|≤δθs；

24、s8：所述桅杆姿态智能控制模块通过所述双向倾角传感器获取桅杆左右方向实时倾角β_yi，并按下式计算桅杆左右方向倾角偏差δβ：

25、δβ＝β_yi-β_ys；

26、s9：若|δβ|≤δβs，说明桅杆左右方向倾角偏差满足要求，跳过s10；若|δβ|＞δβs，说明桅杆左右方向倾角偏差大于阈值，进入s10；

27、s10：所述桅杆姿态智能控制模块控制旋转驱动件调整桅杆左右方向实时倾角β_yi，每次调整角度为δβ，重复s8、s9，直至|δβ|≤δβs；

28、s11：所述桅杆姿态智能控制模块通过测距传感器获取桅杆至地面的距离h，若有hmin≤h≤hmax，则跳过s12；若有h＜hmin或h＞hmax，则进入s12；

29、其中：hmin表示桅杆至地面的距离的设定最小值，hmax表示桅杆至地面的距离的设定最大值；

30、s12：所述桅杆姿态智能控制模块通过第一驱动件调整所述桅杆至地面的距离，重复s3-s11，直至钻机桅杆姿态满足要求；

31、s13：结束调整程序。

32、本发明光伏螺旋钻机桅杆姿态智能监控装置的控制方法的进一步改进在于，所述第二驱动件为第二液压杆，所述第二液压杆的第一端连接于所述大臂中部，所述第二液压杆的第二端连接于所述小臂中部；

33、在控制所述第二驱动件增大所述大臂和所述小臂之间的夹角时，控制所述第二液压杆伸长；

34、在控制所述第二驱动件减少所述大臂和所述小臂之间的夹角时，控制所述第二液压杆缩短。

35、本发明光伏螺旋钻机桅杆姿态智能监控装置的控制方法的进一步改进在于，所述大臂转角γ为所述大臂轴线与铅垂线的夹角；

36、在所述桅杆姿态智能控制模块获取大臂转角时，通过所述大臂转角传感器获取实时的大臂轴线与铅垂线的夹角。

37、本发明光伏螺旋钻机桅杆姿态智能监控装置的控制方法的进一步改进在于，小臂转角η为所述小臂的轴线与所述大臂的轴线交叉的角度；

38、在所述桅杆姿态智能控制模块获取小臂转角时，通过所述小臂转角传感器获取实时的所述小臂的轴线与所述大臂的轴线交叉的角度。

39、本发明的有益效果在于，本发明的一种光伏螺旋钻机桅杆姿态智能监控装置及其控制方法，通过双向倾角传感器获取桅杆前后方向和左右方向的实时倾角，在桅杆姿态智能控制模块的作用下控制第二驱动件使大臂和小臂转动，进一步调整桅杆前后方向角度，控制旋转驱动件使桅杆左右转动，进一步调整桅杆左右方向角度；通过测距传感器获取桅杆至地面的距离，并在桅杆姿态智能控制模块的作用下控制第一驱动件调整桅杆至地面的距离，从而自动完成对钻机桅杆姿态控制。本发明具有钻机姿态实时感知、智能决策以及自动控制等能力，简化了钻机桅杆姿态控制程序，提高了钻机桅杆姿态控制精度，有利于提高钻孔施工质量。