[發明專利]基于GPS技術的全自動靜力壓樁機定位控制系統

有效

• 申請號: 201610441593.4
• 申請日: 2016-06-20
• 公開（公告）號: CN106013149B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 李亮;吳承彬;程愛玉;吳錚
• 申請（專利權）人: 中匯建筑集團有限公司
• 主分類號: E02D7/20
• 分類號: E02D7/20;E02D13/00;G01S19/42
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及建設工程領域，尤其是基于GPS技術的全自動靜力壓樁機定位控制系統。

背景技術

預制樁基礎工程，是利用壓樁機將預制樁打入設計規定位置和深度的施工工程。抱壓式液壓靜力壓樁機是樁基礎施工的關鍵設備，其工作過程是：控制樁機行走機構，將預制樁精確定位到預定位置；液壓夾持機構“抱”住樁身側面，產生夾持摩擦力，壓樁液壓機構利用樁機自身重量產生的反作用力，將預制樁壓入土中。國內普遍采用的抱壓式液壓靜力壓樁機定位均為手動操作模式，樁機機身水平姿態控制和樁機定位控制一般通過光柵傳感器、傾角傳感器和PLC控制器、比例控制閥等設備，由樁機操作人員手動操作進行樁機的移動和姿態調整，并在現場測量技術人員的指揮引導下，利用光學經緯儀或全站儀人工測量進行樁機定位。樁基施工受地形條件、天氣條件的影響大，施工速度較慢。由于機械設備的精度誤差、樁機操作人員的操作誤差、測量人員的測量誤差等原因，往往造成混凝土樁定位精度達不到規范要求，甚至出現漏樁、錯樁等重大質量事故，給后續的基礎施工造成不良影響。

近年來GPS定位技術在機械領域得以廣泛應用，但由于民用GPS的定位誤差高達數米，使得目前GPS定位多用于對位置精確度要求不高的領域，當GPS用于壓樁機的定位時，必須大幅度提升GPS的定位精度，否則不能滿足壓樁的樁體定位精度要求。

發明內容

本發明提出基于GPS技術的全自動靜力壓樁機定位控制系統，通過載波相位差分技術來獲取壓樁機的精確位置，能以較高的定位精度使壓樁機精確自動定位和水平姿態自動調整。

本發明采用以下技術方案。

基于GPS技術的全自動靜力壓樁機定位控制系統，所述定位控制系統包括GPS定位系統、壓樁機控制計算機和壓樁機自走機構，所述壓樁機自走機構包括壓樁機行走機構驅動器、壓樁機水平姿態驅動器、長船行走電液控制閥、短船行走電液控制閥和支腿電液控制閥；所述GPS定位系統包括GPS基準站和機載GPS，所述GPS基準站固定于壓樁機附近的已知坐標點上，所述機載GPS固定于壓樁機機身平臺上；所述壓樁機控制計算機連接至機載GPS，壓樁機控制計算機通過對機載GPS采集的位置精確坐標進行計算得出當前壓樁機機構中心坐標并與預定的壓樁施工坐標進行比對，壓樁機控制計算機根據比對結果對壓樁機自走機構進行控制使壓樁機移動，直至壓樁機機構的中心坐標與預定的壓樁施工坐標間的誤差小于施工規范的要求。

所述GPS定位系統是以載波相位差分技術對GPS基準站、機載GPS采集的位置坐標進行計算，從而獲得機載GPS的精確坐標。

所述固定于壓樁機機身的機載GPS的數量為三個或以上，各機載GPS的安裝位置位于壓樁機機身平臺的同一高度且不在同一直線上，各機載GPS的安裝位置所在平面做為GPS水平基準面使用，壓樁機控制計算機根據機載GPS的精確坐標計算出當前GPS水平基準面的傾斜度，并根據傾斜度對對壓樁機自走機構進行控制，直至壓樁機的水平姿態滿足壓樁施工要求。

當壓樁機控制計算機對壓樁機自走機構進行控制時，所述壓樁機行走機構驅動器和壓樁機水平姿態驅動器根據控制指令驅動長船行走電液控制閥和短船行走電液控制閥，交替驅動壓樁機的左右長船前進或后退，驅動壓樁機的前后短船左右移動或旋轉，使壓樁機向指定坐標移動，同時驅動支腿電液控制閥控制壓樁機的支腿頂升液壓缸升降，使壓樁機的水平姿態滿足壓樁施工要求。

所述壓樁機控制計算機對壓樁機機構的中心坐標的獲取、坐標比對及對對壓樁機自走機構的控制這三項作業以閉環控制的方式循環進行，直至壓樁機構中心坐標定位誤差小于施工規范的要求以及壓樁機水平姿態滿足壓樁施工要求。

所述機載GPS與壓樁機控制計算機間以數據線相連。

本發明中，以載波相位差分技術對GPS基準站、機載GPS采集的位置坐標進行計算，根據計算結果來消除機載GPS采集的位置坐標的誤差，從而獲得機載GPS的精確坐標；該設計由于采用了載波相位差分技術，因此能籍由多個GPS站來快速獲得較高精度的坐標定位，其精度可達厘米級，而且包括平面坐標和高度坐標，從而能夠滿足壓樁機樁體施工定位的需求，而且該方式能以較快的速度消除GPS的定位誤差，從而能使壓樁機機構的中心坐標的計算能與壓樁機的位置移動保持同步，適合壓樁機的移動定位需要。