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鉆機(jī)觸底停繩控制方法、控制裝置及旋挖鉆機(jī)

584   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來(lái)源:上海中聯(lián)重科樁工機(jī)械有限公司  
2023-12-20 11:34:21
權(quán)利要求書: 1.一種鉆機(jī)觸底停繩控制方法,運(yùn)用于鉆機(jī)的鉆頭下放過(guò)程,其特征在于,所述方法包括:實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的鉆頭下放深度和鉆機(jī)的成孔深度;

實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;

計(jì)算所述鉆頭下放深度與所述成孔深度之間的差值,在所述差值小于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥和主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的開(kāi)度,減小主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,直至所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度減至預(yù)設(shè)速度閾值;

在所述差值小于第二預(yù)設(shè)差值且所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力小于預(yù)設(shè)張力的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的開(kāi)度,控制主卷?yè)P(yáng)停轉(zhuǎn);

其中,所述第一預(yù)設(shè)差值大于所述第二預(yù)設(shè)差值;

在所述差值大于等于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,所述鉆頭下放為手動(dòng)控制模式;在所述差值小于所述第一預(yù)設(shè)差值的情況下,所述鉆頭下放為自動(dòng)控制模式。

2.一種鉆機(jī)觸底停繩控制裝置,其特征在于,所述裝置包括:

第一獲取模塊,用于實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的鉆頭下放深度和鉆機(jī)的成孔深度;

第二獲取模塊,用于實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;

控制模塊,用于計(jì)算所述鉆頭下放深度與所述成孔深度之間的差值,在所述差值小于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥和主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的開(kāi)度,減小主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,直至所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度減至預(yù)設(shè)速度閾值;在所述差值小于第二預(yù)設(shè)差值且所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力小于預(yù)設(shè)張力的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的開(kāi)度,控制主卷?yè)P(yáng)停轉(zhuǎn);其中所述第一預(yù)設(shè)差值大于第二預(yù)設(shè)差值;所述控制模塊還用于切換所述鉆頭下放的控制模式:在所述差值大于等于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,所述鉆頭下放為手動(dòng)控制模式;在所述差值小于所述第一預(yù)設(shè)差值的情況下,將所述鉆頭下放的控制模式切換為自動(dòng)控制模式。

3.一種旋挖鉆機(jī),其特征在于,所述旋挖鉆機(jī)包括:

傳感器組,用于實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力、主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩下放長(zhǎng)度以及主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;

電磁閥組,包括主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥、主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥和主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥,設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中;

權(quán)利要求2所述的鉆機(jī)觸底停繩控制裝置,所述鉆機(jī)觸底停繩控制裝置與所述傳感器組和所述電磁閥組分別連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋挖鉆機(jī),其特征在于,所述傳感器組包括:軸銷傳感器,用于采集主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力;

主卷?yè)P(yáng)深度編碼器,用于獲取主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩下放長(zhǎng)度和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋挖鉆機(jī),其特征在于,所述電磁閥組包括:主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥,設(shè)置在所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路上,用于通過(guò)控制設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)主油路上的主閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)主油路的流量,調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;

主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥,設(shè)置在所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路上,用于控制主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量,調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;

主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥,設(shè)置在所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路上,用于通過(guò)控制所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路的通斷對(duì)所述主卷?yè)P(yáng)進(jìn)行啟停控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋挖鉆機(jī),其特征在于,所述鉆機(jī)觸底停繩控制裝置為PLC控制器,所述PLC控制器基于增量PID閉環(huán)控制的方式控制主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥、主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥和主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的開(kāi)度。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋挖鉆機(jī),其特征在于,所述旋挖鉆機(jī)還包括:顯示設(shè)備,與控制器通信連接,用于對(duì)所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力、所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度、所述成孔深度和所述鉆頭下放深度進(jìn)行顯示。

8.一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì),該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令,該指令用于使得機(jī)器執(zhí)行權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)觸底停繩控制方法。

說(shuō)明書: 鉆機(jī)觸底停繩控制方法、控制裝置及旋挖鉆機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及工程機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域,具體地涉及一種鉆機(jī)觸底停繩控制方法、一種鉆機(jī)觸底停繩控制裝置及一種旋挖鉆機(jī)。背景技術(shù)[0002] 觸底停繩保護(hù)是一種適用于旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)下放時(shí)觸底操作的保護(hù)手段。旋挖鉆機(jī)在下放主卷?yè)P(yáng)時(shí)速度較快,主卷?yè)P(yáng)下降閥關(guān)閉后,主卷?yè)P(yáng)下降不能立即停止,極易導(dǎo)致鉆桿鉆具觸底沖擊和主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩過(guò)放亂繩現(xiàn)象,從而導(dǎo)致鋼絲繩異常磨損以及鉆具變形,因此,鉆頭在接近目標(biāo)位置時(shí)需要機(jī)手根據(jù)孔深、鉆頭位置狀況和自身經(jīng)驗(yàn),手動(dòng)控制主卷?yè)P(yáng)下放速度,直到軸銷傳感器檢測(cè)到鋼絲繩張力小于設(shè)定值時(shí)通過(guò)關(guān)閉主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥,停下主卷?yè)P(yáng),采用這種控制方式,操作難度大,在操作過(guò)程中需要機(jī)手時(shí)刻觀察鉆頭位置、速度、卷筒鋼絲繩松動(dòng)等情況,工作效率低,且主卷?yè)P(yáng)速度的穩(wěn)定性無(wú)法保障,若機(jī)手判斷出現(xiàn)偏差,會(huì)出現(xiàn)鉆頭到達(dá)目標(biāo)位置后,關(guān)閉了主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥,卻無(wú)法立刻停住主卷?yè)P(yáng)的情況,會(huì)出現(xiàn)鋼絲繩過(guò)放亂繩及鉆桿鉆具觸底沖擊,導(dǎo)致鋼絲繩和鉆桿鉆具異常磨損,降低鋼絲繩和鉆桿鉆具的使用壽命。發(fā)明內(nèi)容[0003] 本發(fā)明實(shí)施方式的目的是提供一種鉆機(jī)觸底停繩控制系統(tǒng)、方法、裝置及旋挖鉆機(jī),以至少解決上述的鋼絲繩過(guò)放亂繩及鉆桿鉆具觸底沖擊,導(dǎo)致鋼絲繩和鉆桿鉆具異常磨損,降低鋼絲繩和鉆桿鉆具的使用壽命的問(wèn)題。[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明第一方面提供一種鉆機(jī)觸底停繩控制方法,運(yùn)用于鉆機(jī)的鉆頭下放過(guò)程,所述方法包括:[0005] 實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的鉆頭下放深度和鉆機(jī)的成孔深度;[0006] 實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0007] 計(jì)算所述鉆頭下放深度與所述成孔深度之間的差值,在所述差值小于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥和主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的開(kāi)度,減小主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,直至所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度減至預(yù)設(shè)速度閾值;[0008] 在所述差值小于第二預(yù)設(shè)差值且所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力小于預(yù)設(shè)張力的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的開(kāi)度,控制主卷?yè)P(yáng)停轉(zhuǎn);[0009] 其中,所述第一預(yù)設(shè)差值大于所述第二預(yù)設(shè)差值。[0010] 可選的,在所述差值大于等于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,所述鉆頭下放為手動(dòng)控制模式;在所述差值小于所述第一預(yù)設(shè)差值的情況下,所述鉆頭下放為自動(dòng)控制模式。[0011] 本發(fā)明第二方面提供一種鉆機(jī)觸底停繩控制裝置,所述裝置包括:[0012] 第一獲取模塊,用于實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的鉆頭下放深度和鉆機(jī)的成孔深度;[0013] 第二獲取模塊,用于實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0014] 控制模塊,用于計(jì)算所述鉆頭下放深度與所述成孔深度之間的差值,在所述差值小于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥和主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的開(kāi)度,減小主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,直至所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度減至預(yù)設(shè)速度閾值;在所述差值小于第二預(yù)設(shè)差值且所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力小于預(yù)設(shè)張力的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的開(kāi)度,控制主卷?yè)P(yáng)停轉(zhuǎn);其中所述第一預(yù)設(shè)差值大于第二預(yù)設(shè)差值。[0015] 可選的,所述控制模塊還用于切換所述鉆頭下放的控制模式:在所述差值大于等于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,所述鉆頭下放為手動(dòng)控制模式;在所述差值小于所述第一預(yù)設(shè)差值的情況下,將所述鉆頭下放的控制模式切換為自動(dòng)控制模式。[0016] 本發(fā)明第三方面提供一種旋挖鉆機(jī),所述旋挖鉆機(jī)包括:[0017] 傳感器組,用于實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力、主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩下放長(zhǎng)度以及主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0018] 電磁閥組,設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中;[0019] 控制器,與所述傳感器組和所述電磁閥組分別連接,用于根據(jù)所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩下放長(zhǎng)度確定鉆機(jī)的鉆頭下放深度和成孔深度,并根據(jù)所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力、主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度、所述鉆頭下放深度和所述成孔深度對(duì)所述電磁閥組的開(kāi)度進(jìn)行控制,控制主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度和主卷?yè)P(yáng)的啟停。[0020] 可選的,所述傳感器組包括:[0021] 軸銷傳感器,用于采集主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力;[0022] 主卷?yè)P(yáng)深度編碼器,用于獲取主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩下放長(zhǎng)度和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度。[0023] 可選的,所述電磁閥組包括:[0024] 主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥,設(shè)置在所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路上,用于通過(guò)控制設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)主油路上的主閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)主油路的流量,調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0025] 主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥,設(shè)置在所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路上,用于控制主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量,調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0026] 主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥,設(shè)置在所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路上,用于通過(guò)控制所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路的通斷對(duì)所述主卷?yè)P(yáng)進(jìn)行啟停控制。[0027] 可選的,所述控制器為PLC控制器,所述PLC控制器基于增量PID閉環(huán)控制的方式控制主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥、主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥和主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的開(kāi)度。[0028] 可選的,所述旋挖鉆機(jī)還包括:[0029] 顯示設(shè)備,與所述控制器通信連接,用于對(duì)所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力、所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度、所述成孔深度和所述鉆頭下放深度進(jìn)行顯示。[0030] 另一方面,本發(fā)明提供一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì),該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令,該指令用于使得機(jī)器執(zhí)行上述的鉆機(jī)觸底停繩控制方法。[0031] 本發(fā)明實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩張力、獲取主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放長(zhǎng)度及速度,并實(shí)時(shí)計(jì)算成孔深度和鉆頭深度之間的深度差,采用PID閉環(huán)控制,控制主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度和主卷?yè)P(yáng)的啟停,使主卷?yè)P(yáng)到達(dá)孔底時(shí)能及時(shí)停住,避免鋼絲繩過(guò)放亂繩及鉆桿鉆具觸底沖擊,導(dǎo)致鋼絲繩和鉆桿鉆具異常磨損,增加鋼絲繩和鉆桿鉆具的使用壽命,同時(shí)減少機(jī)手操作難度,提升施工效率,且本發(fā)明的鉆機(jī)觸底停繩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便。[0032] 本發(fā)明實(shí)施方式的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。附圖說(shuō)明[0033] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的進(jìn)一步理解,并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分,與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明實(shí)施方式,但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的限制。在附圖中:[0034] 圖1是本發(fā)明提供的鉆機(jī)觸底停繩控制方法的流程圖;[0035] 圖2是本發(fā)明提供的鉆機(jī)觸底停繩控制方法的控制邏輯示意圖;[0036] 圖3是本發(fā)明提供的鉆機(jī)觸底停繩控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;[0037] 圖4是本發(fā)明提供的旋挖鉆機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;[0038] 圖5是本發(fā)明提供的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥與主閥的控制結(jié)構(gòu)示意圖;[0039] 圖6是本發(fā)明提供的比例溢流閥控制電流與控制壓力關(guān)系示意圖。[0040] 附圖標(biāo)記說(shuō)明[0041] 1?傳感器組; 2?電磁閥組; 3?控制器;4?顯示設(shè)備;[0042] 10?第一獲取模塊;20?第二獲取模塊;30?控制模塊。具體實(shí)施方式[0043] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。[0044] 圖1是本發(fā)明提供的鉆機(jī)觸底停繩控制方法的流程圖;圖2是本發(fā)明提供的鉆機(jī)觸底停繩控制方法的控制邏輯示意圖。如圖1和圖2所示,本發(fā)明實(shí)施方式提供一種鉆機(jī)觸底停繩控制方法,運(yùn)用于鉆機(jī)的鉆頭下放過(guò)程,所述方法包括:[0045] 步驟101、實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的鉆頭下放深度和鉆機(jī)的成孔深度;[0046] 步驟102、實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0047] 步驟103、計(jì)算所述鉆頭下放深度與所述成孔深度之間的差值,在所述差值小于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥和主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的開(kāi)度,減小主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,直至所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度減至預(yù)設(shè)速度閾值;[0048] 步驟104、在所述差值小于第二預(yù)設(shè)差值且所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力小于預(yù)設(shè)張力的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的開(kāi)度,控制主卷?yè)P(yáng)停轉(zhuǎn);[0049] 其中,所述第一預(yù)設(shè)差值大于所述第二預(yù)設(shè)差值。[0050] 具體地,第一預(yù)設(shè)差值可以設(shè)置為n米,n可以設(shè)置為大于零的數(shù)值,具體取值可以根據(jù)實(shí)施環(huán)境進(jìn)行確定,第二預(yù)設(shè)差值可以為接近零的數(shù)值,在所述差值小于預(yù)設(shè)差值后,基于所述差值和所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度反饋調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥和主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的開(kāi)度,達(dá)到主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度的控制,其中,主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥能夠?qū)υO(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的主油路上的主閥進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)主油路中油液流量的控制,調(diào)節(jié)過(guò)程中,所述差值越小,控制主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度越小,直到將主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)速度閾值(該預(yù)設(shè)速度閾值為接近于0的速度值)。更近一步地,為了保證鉆機(jī)的鉆頭接觸孔底時(shí)主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度速度降低為接近于0,因此,優(yōu)選地,還可以將預(yù)設(shè)差值進(jìn)行更加細(xì)微的劃分,設(shè)置不同的數(shù)據(jù)區(qū)間,具體為:設(shè)置第一預(yù)設(shè)差值,其對(duì)應(yīng)區(qū)間為2?5m,在此區(qū)間對(duì)應(yīng)第一速度;設(shè)置第二預(yù)設(shè)差值,其對(duì)應(yīng)區(qū)間為0.5?2m,在此區(qū)間對(duì)應(yīng)第二速度,設(shè)置第三預(yù)設(shè)差值,其對(duì)應(yīng)區(qū)間為0?0.5m,在此區(qū)間對(duì)應(yīng)第三速度,且第一速度、第二速度和第三速度的大小關(guān)系為:第一速度>第二速度>第三速度,通過(guò)這種方式反饋控制下放速度,保證鉆機(jī)的鉆頭接觸孔底時(shí),速度較低,避免鋼絲繩過(guò)放繩。[0051] 更進(jìn)一步地,將主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)設(shè)置為變量馬達(dá),由于主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)數(shù)和流量成正比而與排量成反比,在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的主油路中油液的流量被所述主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥通過(guò)控制主閥開(kāi)度,調(diào)整為一個(gè)固定流量值后,增大卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的排量后,卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)數(shù)會(huì)減小,與卷?yè)P(yáng)馬達(dá)連接的主卷?yè)P(yáng)的轉(zhuǎn)速會(huì)隨之減小,所以通過(guò)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥可以精確調(diào)節(jié)馬達(dá)排量擺角,將主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的排量控制在一定的范圍內(nèi),從而將主卷?yè)P(yáng)速度穩(wěn)定在一個(gè)設(shè)定值,并且,根據(jù)當(dāng)前的所述差值和當(dāng)前的所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,通過(guò)PID閉環(huán)控制反饋調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的電流,改變主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的開(kāi)度,調(diào)節(jié)馬達(dá)排量擺角,控制主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。[0052] 鉆機(jī)的先導(dǎo)油路用于控制鉆機(jī)各元件的動(dòng)作,使得各個(gè)元件能夠有更好的協(xié)調(diào)性,先導(dǎo)油路與電氣控制中的繼電器控制原理類似,通過(guò)低壓油路來(lái)控制高壓油路,先導(dǎo)油路作為低壓油路,先導(dǎo)油路中的油液通過(guò)手柄或者其他的控制閥輸送送到控制閥芯,推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng),從而讓高壓油液通過(guò)閥芯運(yùn)動(dòng)后的縫隙到達(dá)例如油缸或者馬達(dá)等執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的動(dòng)作;因此,主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中,當(dāng)所述差值小于第二預(yù)設(shè)差值且所述鋼絲繩張力小于預(yù)設(shè)張力時(shí),控制器調(diào)整主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的電流,使得主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥關(guān)閉,切斷主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路,主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路被切斷后,主閥會(huì)回歸中位,關(guān)閉主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的工作油路,實(shí)現(xiàn)主卷?yè)P(yáng)停轉(zhuǎn)。[0053] 進(jìn)一步地,所述方法還包括:[0054] 在所述差值大于等于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,所述鉆頭下放為手動(dòng)控制模式;在所述差值小于所述第一預(yù)設(shè)差值的情況下,所述鉆頭下放為自動(dòng)控制模式。[0055] 圖3是本發(fā)明提供的鉆機(jī)觸底停繩裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖3所示,本發(fā)明實(shí)施方式提供一種鉆機(jī)觸底停繩控制裝置,所述裝置包括:[0056] 第一獲取模塊10,用于實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的鉆頭下放深度和鉆機(jī)的成孔深度;[0057] 第二獲取模塊20,用于實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0058] 控制模塊30,用于計(jì)算所述鉆頭下放深度與所述成孔深度之間的差值,在所述差值小于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥和主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的開(kāi)度,減小主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,直至所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度減至預(yù)設(shè)速度閾值;在所述差值小于第二預(yù)設(shè)差值且所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力小于預(yù)設(shè)張力的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的開(kāi)度,控制主卷?yè)P(yáng)停轉(zhuǎn);其中所述第一預(yù)設(shè)差值大于第二預(yù)設(shè)差值。[0059] 進(jìn)一步地,所述控制模塊還用于切換所述鉆頭下放的控制模式:在所述差值大于等于第一預(yù)設(shè)差值的情況下,所述鉆頭下放為手動(dòng)控制模式;在所述差值小于所述第一預(yù)設(shè)差值的情況下,將所述鉆頭下放的控制模式切換為自動(dòng)控制模式。[0060] 在啟動(dòng)鉆機(jī)觸底停繩控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)控制前,機(jī)手通過(guò)鉆機(jī)自帶的操作手柄實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆機(jī)的控制,使得鉆頭向鉆孔底部運(yùn)動(dòng),在機(jī)手控制的同時(shí),第一獲取模塊實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的鉆頭下放深度與鉆機(jī)的成孔深度,第二獲取模塊實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩張力和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,并且,通過(guò)對(duì)比輸出模塊獲得所述鉆頭下放深度與所述成孔深度之間的差值,若所述差值慢慢縮小,最終小于第一預(yù)設(shè)差值,則轉(zhuǎn)換模塊將手動(dòng)控制模式轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制模式,由機(jī)手操作轉(zhuǎn)換為機(jī)器自動(dòng)操作,并且緩慢降低主卷?yè)P(yáng)下放鋼絲繩的速度,基于所述差值和所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,反饋調(diào)節(jié)設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥和主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥的開(kāi)度減小主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度至預(yù)設(shè)速度閾值,所述預(yù)設(shè)速度閾值較小,能夠避免鉆機(jī)的鉆頭觸底時(shí)速度過(guò)快,導(dǎo)致鋼絲繩的過(guò)放繩,所述差值慢慢縮小,最終小于第二預(yù)設(shè)差值(接近0),此時(shí),說(shuō)明鉆機(jī)的鉆頭已經(jīng)接近鉆孔底部,在鉆頭接觸孔底的瞬間,鋼絲繩的張力會(huì)減小,控制器調(diào)整所述電磁閥組的開(kāi)度,其中,最主要的是通過(guò)主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥切斷先導(dǎo)油路,切斷瞬間,主閥會(huì)切斷卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的工作油路,主卷?yè)P(yáng)立即停轉(zhuǎn),由于此時(shí)主卷?yè)P(yáng)本身的下放速度較低,因此,不會(huì)造成鋼絲繩的過(guò)放繩。[0061] 圖4本發(fā)明提供的旋挖鉆機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示,本發(fā)明實(shí)施方式還提供一種旋挖鉆機(jī),所述旋挖鉆機(jī)包括:[0062] 傳感器組1,用于實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力、主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩下放長(zhǎng)度以及主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0063] 電磁閥組2,設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路中;[0064] 控制器3,與所述傳感器組1和所述電磁閥組2分別連接,用于根據(jù)所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩下放長(zhǎng)度確定鉆機(jī)的鉆頭下放深度和成孔深度,并根據(jù)所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力、主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度、所述鉆頭下放深度和所述成孔深度對(duì)所述電磁閥組的開(kāi)度進(jìn)行控制,控制主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度和主卷?yè)P(yáng)的啟停。[0065] 進(jìn)一步地,所述傳感器組1包括:[0066] 軸銷傳感器11,用于采集主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力;[0067] 主卷?yè)P(yáng)深度編碼器12,用于獲取主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩下放長(zhǎng)度和主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度。[0068] 其中,所述軸銷傳感器裝配在鉆機(jī)的桅桿上,主卷?yè)P(yáng)深度編碼器與鋼絲繩連接,能夠讀取出鋼絲繩的下放行程??刂破鹘邮盏捷S銷傳感器發(fā)送的鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩張力T,深度編碼器獲取鋼絲繩下放長(zhǎng)度及速度v,在鉆機(jī)鉆孔的過(guò)程中,鋼絲繩的會(huì)持續(xù)下放,使得鉆頭向下移動(dòng),在鉆頭移動(dòng)到一定距離后,需要收回鉆頭,主卷?yè)P(yáng)收卷鋼絲繩,此時(shí)通過(guò)深度編碼器可以得到鋼絲繩下放的最長(zhǎng)距離,作為已經(jīng)鉆孔的深度,即成孔深度h1,再一次下放鉆頭時(shí),主卷?yè)P(yáng)下放鋼絲繩,深度編碼器能夠得到鋼絲繩下放的長(zhǎng)度,作為鉆頭的下放距離h2,通過(guò)下放距離得出鉆頭的位置,控制器通過(guò)計(jì)算成孔深度h1和鉆頭的下放距離h2之間的差值Δh,可以得到鉆頭距離孔底的長(zhǎng)度,作為后續(xù)判斷的數(shù)據(jù)。[0069] 進(jìn)一步地,所述電磁閥組2包括:[0070] 主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥22,設(shè)置在所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路上,用于通過(guò)控制設(shè)置在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)主油路上的主閥21的開(kāi)度調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)主油路的流量,調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0071] 主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥23,主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥,設(shè)置在所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路上,用于控制主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量,調(diào)節(jié)主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度;[0072] 主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥24,設(shè)置在所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路上,用于通過(guò)控制所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路的通斷對(duì)所述主卷?yè)P(yáng)進(jìn)行啟??刂啤0073] 具體地,通過(guò)比例溢流閥與主閥結(jié)合的方式,達(dá)到比例溢流閥對(duì)主閥進(jìn)行精確控制的效果,圖5是本發(fā)明提供的主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥與主閥的控制結(jié)構(gòu)示意圖,如圖5所示,從主閥21進(jìn)口處的系統(tǒng)壓力或通過(guò)單獨(dú)的控制壓力口引入的控制油壓,經(jīng)過(guò)初級(jí)減壓閥201的作用,減小控制油壓的壓力,并為三通減壓閥203提供所需的較低的恒定進(jìn)油壓力,三通減壓閥203將此恒定壓力轉(zhuǎn)化為電比例控制壓力,然后作用于控制柱塞204上,柱塞204通過(guò)壓縮彈簧205作用在閥206上,從而得到主閥進(jìn)口壓力處的不同控制系統(tǒng)所需壓力。[0074] 其中,所述主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥和所述主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥串聯(lián)在卷?yè)P(yáng)馬達(dá)先導(dǎo)控制油路的同一管路上。[0075] 圖6是本發(fā)明提供的比例溢流閥控制電流與控制壓力關(guān)系示意圖。如圖6所示,本實(shí)施方式中,以PM84、PM85和PMP8型的比例溢流閥為例,并將本實(shí)施例中油液的粘度設(shè)2

置為60mm /s左右,得到圖6所示的比例溢流閥控制電流與控制壓力關(guān)系示意圖,可以得出控制壓力與控制電流成正比,比例溢流閥接收到的電流值越大,其控制的壓力值也相應(yīng)的增大。

[0076] 進(jìn)一步地,所述控制器3為PLC控制器,且所述PLC控制器基于增量PID閉環(huán)控制的方式分別控制主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥22、主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥23和主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥24的開(kāi)度。[0077] 具體地,所述PLC控制器控制主卷?yè)P(yáng)下降比例溢流閥、主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量比例閥和主卷?yè)P(yáng)下降先導(dǎo)閥的開(kāi)度方式為:PLC控制器根據(jù)鉆頭深度和成孔深度的差值和當(dāng)前的主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度,基于增量PID閉環(huán)控制的方式計(jì)算出需要施加到電磁閥上的電流值大小,通過(guò)施加的電流值實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥組開(kāi)度的控制。[0078] 進(jìn)一步地,所述旋挖鉆機(jī)還包括:[0079] 顯示設(shè)備4,與所述控制器通信連接,用于對(duì)所述主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩張力、所述主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩下放速度、所述成孔深度和所述鉆頭下放深度進(jìn)行顯示。[0080] 具體地,所述顯示設(shè)備可以為觸摸顯示屏,能夠顯示成孔深度、鉆頭位置、鋼絲繩下放長(zhǎng)度和鋼絲繩下放速度,也能夠?qū)崿F(xiàn)觸摸輸入。[0081] 本發(fā)明實(shí)施方式還提供一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令,所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的鉆機(jī)觸底停繩控制方法。[0082] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施方式的方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成,該程序存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中,包括若干指令用以使得單片機(jī)、芯片或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM,Read?OnlyMemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM,RandomAccessMemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。[0083] 以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的可選實(shí)施方式,但是,本發(fā)明實(shí)施方式并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié),在本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi),可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型,這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明實(shí)施方式的保護(hù)范圍。另外需要說(shuō)明的是,在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征,在不矛盾的情況下,可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù),本發(fā)明實(shí)施方式對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。[0084] 此外,本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合,只要其不違背本發(fā)明實(shí)施方式的思想,其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明實(shí)施方式所公開(kāi)的內(nèi)容。



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“鉆機(jī)觸底停繩控制方法、控制裝置及旋挖鉆機(jī)” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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