复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置及方法

摘要

本发明提供了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置及方法，复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置包括激光定位装置，至少部分设置于施工部位的护壁，以及至少部分设置于顶管机；光电转换器，与所述激光定位装置电控连接，以接收来自所述激光定位装置的光信号并转换为模拟信号；模数转换器，与所述光电转换器电控连接，以接收所述模拟信号并转换成数字信号；无线信号交换器，与所述模数转换器电控连接，以接收所述数字信号并将所述数字信号上传云端；控制系统，与所述云端信号连接，并根据数字信号的数据对顶管机的顶进方向纠正。因此，本发明的信号传输更加稳定，且避免受到施工环境的影响实现全天候自动纠偏的顶管操作系统。

说明书

技术领域

本发明涉及机械顶管施工技术领域，具体而言，涉及一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置及方法。

背景技术

现有的机械顶管施工顶进线形控制一般采用激光电经法来定位，然后利用局域网线将数据传输至信号处理系统，操作室根据激光标靶传回的数据确定顶管方向与设计方向的偏差，从而调整顶管方向。这种方法的主要缺点是施工过程中信号线可能被损坏，此外需要人工操作设备来控制顶管机前进方向，操作复杂，对机操手专业水平要求高。因此需要一种信号传输稳定，受施工环境干扰小且能够实现24小时全天候自动纠偏的顶管操作系统。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一方面提供了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置。

本发明第二方面提供了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制方法。

本发明提供了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，包括：

激光定位装置，至少部分设置于施工部位的护壁，以及至少部分设置于顶管机；

光电转换器，与所述激光定位装置电控连接，以接收来自所述激光定位装置的光信号并转换为模拟信号；

模数转换器，与所述光电转换器电控连接，以接收所述模拟信号并转换成数字信号；

无线信号交换器，与所述模数转换器电控连接，以接收所述数字信号并将所述数字信号上传云端；

控制系统，与所述云端信号连接，并根据数字信号的数据对顶管机的顶进方向纠正。

本发明提出的复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，激光定位装置用于监测顶管机的顶进位置是否偏离，光电转换器能够及时的记录激光落点位置的变化，并且将上述信息转换成模拟信号，模数转换器则能够接收模拟信号并且将其转换成数字信号，无线信号交换器将数字信号上传至云端形成相应的数据。操作人员可通过控制系统下载数据，从而得到顶进位置是否偏离，并通过控制系统及时调整顶管机的顶进方向。因此，本发明的信号传输更加稳定，且避免受到施工环境的影响实现全天候自动纠偏的顶管操作系统。

根据本发明上述技术方案的复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述激光定位装置包括：

激光发射端，设置于施工部位的护壁；

激光接收端，设置于顶管机的轴线位置，且所述激光发射端发出的激光落点位于所述激光接收端的中心。

在本技术方案中，激光发射端用于发出激光，激光接收端则用于接收激光，且激光在激光接收端的落点要位于其中心位置，从而在顶管机顶进方向偏离时，引起激光落点位置的偏移，从而光电转换器能够及时捕捉上述动作，确保顶管机纠偏的及时性以及准确性。具体地，激光接收端可以是激光靶，确保更加准确的激光落点位置反馈。

在上述技术方案中，所述顶管机至少包括：

顶进部分，所述激光接收端设置于所述顶进部分的轴线位置；

驱动部分，与所述顶进部分连接，以驱动所述顶进部分进行顶进运动；

其中，所述控制系统与所述驱动部分电控连接。

在本技术方案中，顶进部分用于施工部位的顶进，驱动部分用于驱动顶进部分的顶进运动。此外，将激光接收端设置在顶进部分的轴线位置，能够保证当顶进方向出现偏离时，准确且及时的反馈激光落点位置的变化，从而在第一时间对顶进方向进行纠偏。

在上述技术方案中，所述驱动部分包括：

多组顶进油缸，一端设置于所述护壁，一端与所述顶进部分连接，并与所述控制系统电控连接。

在本技术方案中，设置多组顶进油缸来实现顶进运动。并且每个顶进油缸均和控制系统电控连接，从而保证控制系统能够单独控制每个顶进油缸的参数。

在上述技术方案中，所述顶进油缸和所述顶进部分之间设置有顶铁。

在本技术方案中，在顶进油缸和顶进部分设置顶铁。顶铁用于增加顶进油缸驱动端和顶进部分的接触面积，从而避免顶进部分单点受力而损坏。

在上述技术方案中，还包括：

支撑组件，设置于施工部位的地面，并且所述顶管机的滑动连接于所述支撑组件。

在本技术方案中，支撑组件能够用于滑动支撑顶管机的顶进部分，使其在支撑组件上滑动，保证顶进运动的平稳性。

在上述技术方案中，所述支撑组件包括：

支撑柱，设置于所述施工部位的地面；

钢轨，设置于所述支撑柱。

在本技术方案中，支撑柱和地面接触，而钢轨铺设在支撑柱上，为顶管机的顶进部分提供稳定的支撑。

在上述技术方案中，所述钢轨和所述支撑柱可拆卸连接。

在本技术方案中，支撑柱和钢轨可以采用可拆卸的连接方式，确保可拆卸性。

在上述技术方案中，所述无线信号交换器至少为多个，且多个所述无线信号交换器至少要靠近激光定位装置、靠近顶管机、靠近施工部位以及靠近控制系统设置。

在本技术方案中，无线信号交换器要设置多个，且设置点靠近各个部件，能够确保信号传输的及时性，避免施工环境对信号的影响，从而实现快速且准确的信号传输。

本发明还提供了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制方法，用于如上述技术方案所述的复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，包括如下步骤：

激光发射端发射激光；

激光接收端接收激光，且激光落点位于激光接收端的中心；

光电转换器接收光信号并将其转换成模拟信号，且光信号包含激光落点位置的变化；

模数转换器接收模拟信号，并将模拟信号转换成数字信号通过无线信号交换器上传云端；

操作人员通过控制系统下载数字信号的数据，并且根据数据的变化调整顶管机的顶进方向。

本发明提供的复杂工况下机械顶管顶进线形控制方法，具有上述复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置的全部有益效果，在此不再赘述。此外，本技术方案提出的方法简单，便于操作，保证了全天候的顶进方向纠偏的功能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置的主视图；

图2是本发明的复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置中激光接收端的结构图。

其中，图1至图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

101、激光定位装置；1011、激光发射端；1012、激光接收端；102、顶铁；103、模数转换器；104、无线信号交换器；105、控制系统；106、顶进部分；107、驱动部分；108、护壁；109、支撑柱；110、钢轨。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图2来描述根据本发明一些实施例提供的复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置及方法。

本申请的一些实施例提供了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置。

如图1至图2所示，本发明第一个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，包括：

激光定位装置101，至少部分设置于施工部位的护壁108，以及至少部分设置于顶管机；

光电转换器，与所述激光定位装置101电控连接，以接收来自所述激光定位装置101的光信号并转换为模拟信号；

模数转换器103，与所述光电转换器电控连接，以接收所述模拟信号并转换成数字信号；

无线信号交换器104，与所述模数转换器电控连接，以接收所述数字信号并将所述数字信号上传云端；

控制系统105，与所述云端信号连接，并根据数字信号的数据对顶管机的顶进方向纠正。

本发明提出的复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，激光定位装置101用于监测顶管机的顶进位置是否偏离，光电转换器能够及时的记录激光落点位置的变化，并且将上述信息转换成模拟信号，模数转换器103则能够接收模拟信号并且将其转换成数字信号，无线信号交换器104将数字信号上传至云端形成相应的数据。操作人员可通过控制系统105下载数据，从而得到顶进位置是否偏离，并通过控制系统105及时调整顶管机的顶进方向。因此，本发明的信号传输更加稳定，且避免受到施工环境的影响实现全天候自动纠偏的顶管操作系统。

本发明第二个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，且在第一个实施例的基础上，所述激光定位装置101包括：

激光发射端1011，设置于施工部位的护壁108；

激光接收端1012，设置于顶管机的轴线位置，且所述激光发射端1011发出的激光落点位于所述激光接收端1012的中心。

在本实施例中，激光发射端1011用于发出激光，激光接收端1012则用于接收激光，且激光在激光接收端1012的落点要位于其中心位置，从而在顶管机顶进方向偏离时，引起激光落点位置的偏移，从而光电转换器能够及时捕捉上述动作，确保顶管机纠偏的及时性以及准确性。具体地，激光接收端1012可以是激光靶，确保更加准确的激光落点位置反馈。

本发明第三个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，且在上述任一实施例的基础上，所述顶管机至少包括：

顶进部分106，所述激光接收端1012设置于所述顶进部分106的轴线位置；

驱动部分107，与所述顶进部分106连接，以驱动所述顶进部分106进行顶进运动；

其中，所述控制系统105与所述驱动部分107电控连接。

在本实施例中，顶进部分106用于施工部位的顶进，驱动部分107用于驱动顶进部分106的顶进运动。此外，将激光接收端1012设置在顶进部分106的轴线位置，能够保证当顶进方向出现偏离时，准确且及时的反馈激光落点位置的变化，从而在第一时间对顶进方向进行纠偏。

本发明第四个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，且在上述任一实施例的基础上，所述驱动部分107包括：

多组顶进油缸，一端设置于所述护壁108，一端与所述顶进部分106连接，并与所述控制系统105电控连接。

在本实施例中，设置多组顶进油缸来实现顶进运动。并且每个顶进油缸均和控制系统105电控连接，从而保证控制系统105能够单独控制每个顶进油缸的参数。

本发明第五个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，且在上述任一实施例的基础上，所述顶进油缸和所述顶进部分106之间设置有顶铁102。

在本实施例中，在顶进油缸和顶进部分106设置顶铁102。顶铁102用于增加顶进油缸驱动端和顶进部分106的接触面积，从而避免顶进部分106单点受力而损坏。

本发明第六个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，且在上述任一实施例的基础上，还包括：

支撑组件，设置于施工部位的地面，并且所述顶管机的滑动连接于所述支撑组件。

在本实施例中，支撑组件能够用于滑动支撑顶管机的顶进部分106，使其在支撑组件上滑动，保证顶进运动的平稳性。

本发明第七个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，且在上述任一实施例的基础上，所述支撑组件包括：

支撑柱109，设置于所述施工部位的地面；

钢轨110，设置于所述支撑柱109。

在本实施例中，支撑柱109和地面接触，而钢轨110铺设在支撑柱109上，为顶管机的顶进部分106提供稳定的支撑。

本发明第八个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，且在上述任一实施例的基础上，所述钢轨110和所述支撑柱109可拆卸连接。

在本实施例中，支撑柱109和钢轨110可以采用可拆卸的连接方式，确保可拆卸性。

本发明第九个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，且在上述任一实施例的基础上，所述无线信号交换器至少为多个，且多个所述无线信号交换器至少要靠近激光定位装置101、靠近顶管机、靠近施工部位以及靠近控制系统105设置。

在本实施例中，无线信号交换器要设置多个，且设置点靠近各个部件，能够确保信号传输的及时性，避免施工环境对信号的影响，从而实现快速且准确的信号传输。

本发明第十个实施例提出了一种复杂工况下机械顶管顶进线形控制方法，用于如上述实施例所述的复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置，包括如下步骤：

激光发射端发射激光；

激光接收端接收激光，且激光落点位于激光接收端的中心；

光电转换器接收光信号并将其转换成模拟信号，且光信号包含激光落点位置的变化；

模数转换器接收模拟信号，并将模拟信号转换成数字信号通过无线信号交换器上传云端；

操作人员通过控制系统下载数字信号的数据，并且根据数据的变化调整顶管机的顶进方向。

本发明提供的复杂工况下机械顶管顶进线形控制方法，具有上述复杂工况下机械顶管顶进线形控制装置的全部有益效果，在此不再赘述。此外，本技术方案提出的方法简单，便于操作，保证了全天候的顶进方向纠偏的功能。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。