顶管机推进压力无级调节方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及一种顶管机推进压力无级调节方法、装置及设备，属于扫描仪校准技术领域。

背景技术

随着城市轨道交通和城市管廊的施工建设，非开挖、低污染、高效率地下施工法必将成为一种趋势，顶管机作为集机械、液压、电气、电液比例、激光导向和通讯传感于一体的专业化设备应用而生。

现有顶管机这种智能化隧道施工专用设备由刀盘、盾体、螺旋输送机、环形顶铁、U形顶铁、推进油缸架体和反力架组成。顶管机在始发状态下，即顶管机刀盘没有正常进行切削开挖之前其推进负载和摩擦力非常小，此阶段需要很小的压力控制刀盘的前进方向。但是，现有顶管机的减压阀其压力设定需要凭手感和经验，而且需要反复调整。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种顶管机推进压力无级调节方法、装置及设备，能够能连续、按比例控制液压系统压力，实现推进压力的精确控制。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供的一种顶管机推进压力无级调节方法，其特征是，包括以下步骤：

采集顶管机推进液压系统出口处的压力数据；

根据所需调整推进压力的压力值确定控制指令信号；

对控制指令信号成比例放大后控制液压系统的压力。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述根据所需调整推进压力的压力值确定控制指令信号，包括：

计算顶管机所需推进压力与采集压力的差值；

根据差值确定调节压力的控制指令信号。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对控制指令信号成比例放大后控制液压系统的压力，包括：

对控制指令信号进行功率放大并按比例输出驱动电信号；

根据驱动电信号按比例控制液流的流量和方向。

第二方面，本发明实施例提供的一种顶管机推进压力无级调节装置，包括：

数据采集模块，用于采集顶管机推进液压系统出口处的压力数据；

控制指令确定模块，用于根据所需调整推进压力的压力值确定控制指令信号；

压力控制模块，用于对控制指令信号成比例放大后控制液压系统的压力。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述控制指令确定模块包括：

差值计算模块，用于计算顶管机所需推进压力与采集压力的差值；

差值调节模块，用于根据差值确定调节压力的控制指令信号。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述压力控制模块，包括：

功率放大模块，用于对控制指令信号进行功率放大并按比例输出驱动电信号；

液流控制模块，用于根据驱动电信号按比例控制液流的流量和方向。

第三方面，本发明实施例提供的一种顶管机推进压力无级调节设备，其特征是，包括压力传感器和电液比例控制阀，所述压力传感器设置在顶管机推进液压系统出口处获取出口处压力值并发送给电液比例控制阀，所述电液比例控制阀执行如上所述的顶管机推进压力无级调节方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供的一种顶管机推进压力无级调节设备，包括压力传感器和电液比例控制阀，所述压力传感器设置在顶管机推进液压系统出口处采集压力数据并发送给电液比例控制阀，所述电液比例控制阀根据所需调整推进压力的压力值确定控制指令信号；并对控制指令信号成比例放大后控制液压系统的压力。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述电液比例控制阀包括：比例放大器、比例电磁铁和液压控制阀，所述比例放大器对控制指令信号进行功率放大，并按比例输出控制电信号；所述比例电磁铁根据控制电信号调整输出压力，并按比例移动液压控制阀的阀芯位置按比例控制液流的流量和方向。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本发明针对顶管机在始发状态和后期入洞推进过程中，推进压力需要根据实际工况不断调节，设计了一种电液比例控制阀控制方式，进行推进液压缸压力的无级调节。本发明在推进液压系统中可以高效、平稳地推进管片，在隧道施工过程中适应于各种复杂的地质工况。

本发明在顶管机推进液压系统出口处设置有压力传感器，传感器将压力信号传到电液比例控制阀，在实际施工过程中参考实时压力值调整推进压力，实现了推进液压缸压力的无级调节。

本发明的控制指令信号采用电信号便于传输实现远程控制；的一种顶管机推进压力无级调节方法能连续、按比例控制液压系统压力，实现推进压力的精确控制；便于智能化操控，简化流程，提高生产效率等特点，对实际生产具有重大意义。

附图说明：

图1是根据一示例性实施例示出的一种顶管机推进压力无级调节方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种顶管机推进压力无级调节装置的结构图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种现有顶管机液压系统原理图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种电液比例控制阀原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

因为两个激光器都是转移到同一个车体中心，且定位精准度较高，因此只要单独对两个激光器进行校准即可实现两个激光器转换后的坐标基本相同的目标，不需要再对两个激光器的相对位置进行校准计算。因此，本发明提出了一种顶管机推进压力无级调节方法。

图1是根据一示例性实施例示出的一种顶管机推进压力无级调节方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的一种顶管机推进压力无级调节方法，其特征是，包括以下步骤：

采集顶管机推进液压系统出口处的压力数据；

根据所需调整推进压力的压力值确定控制指令信号；

对控制指令信号成比例放大后控制液压系统的压力。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述根据所需调整推进压力的压力值确定控制指令信号，包括：

计算顶管机所需推进压力与采集压力的差值；

根据差值确定调节压力的控制指令信号。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对控制指令信号成比例放大后控制液压系统的压力，包括：

对控制指令信号进行功率放大并按比例输出驱动电信号；

根据驱动电信号按比例控制液流的流量和方向。

如图2所示，本发明实施例提供的一种顶管机推进压力无级调节装置，包括：

数据采集模块，用于采集顶管机推进液压系统出口处的压力数据；

控制指令确定模块，用于根据所需调整推进压力的压力值确定控制指令信号；

压力控制模块，用于对控制指令信号成比例放大后控制液压系统的压力。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述控制指令确定模块包括：

差值计算模块，用于计算顶管机所需推进压力与采集压力的差值；

差值调节模块，用于根据差值确定调节压力的控制指令信号。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述压力控制模块，包括：

功率放大模块，用于对控制指令信号进行功率放大并按比例输出驱动电信号；

液流控制模块，用于根据驱动电信号按比例控制液流的流量和方向。

本发明实施例提供的一种顶管机推进压力无级调节设备，包括压力传感器和电液比例控制阀，所述压力传感器设置在顶管机推进液压系统出口处获取出口处压力值并发送给电液比例控制阀，所述电液比例控制阀执行如上所述的顶管机推进压力无级调节方法的步骤。

如图3所示，图3为现有顶管机推进液压系统原理图，图中1为高压过滤器，2为系统加载阀，3为电液换向阀，4为带单向功能的电液比例减压阀，5为压力传感器。当高压柱塞泵启动后，高压油经高压过滤器过滤后通过单向阀到电液换向阀，需要推进液压缸伸出时，电液换向阀切换到右位，高压油进电液比例减压阀到液压缸无杆腔，在高压油作用下液压缸伸出；当电液换向阀切换到左位液压缸缩回，实现液压缸的往复推进过程。

顶管机在始发状态下，即顶管机刀盘没有正常进行切削开挖之前其推进负载和摩擦力非常小，此阶段需要很小的压力控制刀盘的前进方向。此时如果用普通的减压阀其压力设定需要凭手感和经验，而且需要反复调整，

本发明实施例提供的另一种顶管机推进压力无级调节设备，包括压力传感器和电液比例控制阀，所述压力传感器设置在顶管机推进液压系统出口处采集压力数据并发送给电液比例控制阀，所述电液比例控制阀根据所需调整推进压力的压力值确定控制指令信号；并对控制指令信号成比例放大后控制液压系统的压力。

作为本实施例一种可能的实现方式，如图4所示，所述电液比例控制阀包括：比例放大器、比例电磁铁和液压控制阀，所述比例放大器对控制指令信号进行功率放大，并按比例输出控制电信号；所述比例电磁铁根据控制电信号调整输出压力，并按比例移动液压控制阀的阀芯位置按比例控制液流的流量和方向。

本发明采用电液比例控制阀控制，其操作起来容易实现精准调节。电液比例控制阀的具体控制方式如图4所示，当指令控制信号经比例放大器进行功率放大，并按比例输出电信号给比例控制阀的电磁铁(简称比例电磁铁)，比例电磁铁输出力并按比例移动阀芯的位置，即可按比例控制液流的流量和改变液流的方向，从而实现对执行机构的位置或速度控制。在某些对位置或速度精度要求较高的应用场合，还可以通过对执行机构位移或速度检测，构成闭环控制系统。

所述采用电液比例控制具有以下特点：

1.电信号便于传输实现远程控制；

2.能连续、按比例控制液压系统压力，实现推进压力的精确控制；

3.便于智能化操控，简化流程，提高生产效率等特点，对实际生产具有重大意义。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。