專利名稱：控制壓實機的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制壓實機以便自動調(diào)整所述壓實機的壓實參數(shù)的 方法，特別是，涉及控制這種壓實機的相應(yīng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
壓實機或相應(yīng)類型的設(shè)備用來壓實土壤、地面、道路、堤壩之類。 從現(xiàn)有技術(shù)可知這種壓實機有各種具體實現(xiàn)。這些實現(xiàn)可以涉及例如 (但不只局限于)自動滾壓機或牽引滾壓機。本發(fā)明不同于將著地拉 桿等壓入地面的器械(諸如錘體或送樁錘之類)。
為了改善壓實效果和提高壓實程度，已知對壓實工具進行振動疊
加或振動激勵，這可參見DE 33 08 476 Al。于是，相應(yīng)的壓實機配有 振動板或輥，如在WO 02/25015 Al中所揭示的。
在這方面的相關(guān)問題是壓實機本身以及其周圍區(qū)域內(nèi)的建筑可 能由于振動而受到損害。如果振動激勵的頻率處于機器或大地的本地 固有頻率的范圍內(nèi)或者所施加的振動振幅大，這就特別成問題。因此，
的任何不希望的"跳動"。這種反饋控制可參見EP 0 688 379 Bl和上面 所提到的WO 02/25015 Al。壓實機或壓實工具安裝有檢測振動的傳感 器。沒有考慮地面本身或周圍建筑的振動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種控制壓實機的方法和相應(yīng)的系統(tǒng)，使得 壓實機在壓實效果和壓實程度上可以高效率工作，同時鄰近的建筑物
受到振動所引起的應(yīng)力也不會超過容許程度。
這個目的是用按照權(quán)利要求l所述的方法和按照該獨立權(quán)利要求所述的系統(tǒng)來實現(xiàn)的。相應(yīng)的從屬權(quán)利要求的主題給出了一些有益的 進一步改進。
按照本發(fā)明所設(shè)計的方法，在至少一個有關(guān)測量位置處用至少一 個傳感器檢測壓實機所發(fā)出的傳播到地面的振動，傳感器檢測到的所 測振動值發(fā)送給至少一個數(shù)據(jù)處理單元，它將這些值與相應(yīng)測量位置 的容許振動極限值相比較。在超過相應(yīng)測量位置的容許極限值時，自 動地也就是說由控制電路改變至少一個壓實參數(shù)，以將在測量位置測 得的振動值調(diào)整到小于或等于振動極限值，或者將壓實參數(shù)改變成使 得檢測到的最大所測振動值小于或等于振動極限值。
在本專利申請的術(shù)語內(nèi)，壓實參數(shù)應(yīng)理解為物理上可檢測的對壓 實效果或壓實程度有影響的變量。這些壓實參數(shù)優(yōu)選的是取自包括壓 實工具的振動振幅、所述振幅的作用方向、所述振動在不同方向的部 分、振動的頻率或者還包括壓實機的位移速度或質(zhì)量的組。
按照本發(fā)明所提出的方法的有關(guān)優(yōu)點是直接在有關(guān)或感興趣的 測量位置處也就是說通常直接在建筑內(nèi)進行測量。因此，地面的本地 和瞬時特性不會影響在建筑內(nèi)檢測到的所測振動值。這樣就可以避免 根據(jù)用不能較精密地確定的大地參數(shù)(諸如振動傳播速度和阻尼)的 任何逆計算或預(yù)測不精確地確定載荷。
這意味著壓實機可以在壓實效果和壓實程度上以很高的效率進 行工作。同時，周圍建筑特別是那些對振動敏感的建筑能得到對振動
的盡可能好的防護，使得它們所受到的振動不超過容許的程度。
按照本發(fā)明所設(shè)計的系統(tǒng)包括至少 一個檢測壓實機所引起和發(fā) 出的振動的傳感器和至少一個將至少一個傳感器所發(fā)送的所測振動值 與容許振動極限值相比較的數(shù)據(jù)處理單元。在極限值被超過時，數(shù)據(jù) 處理單元啟動改變壓實機的至少一個壓實參數(shù)。這至少一個傳感器設(shè) 置在建筑的區(qū)域內(nèi)地面或建筑本身上，以便直接檢測測量位置處發(fā)生 的振動。
因此基本上參考以上結(jié)合與這種系統(tǒng)的優(yōu)點有關(guān)的控制方法所 作的討論。在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的進一步改進型中，可任選的是為其提 交保護，在一個施工工地操作若干壓實機。對每個壓實機的絕對位置
或至少相對傳感器位置的相對位置進行檢測。此外，與各個壓實機關(guān) 聯(lián)的是一個數(shù)據(jù)處理單元，用來分析所有的傳感器的所測振動數(shù)據(jù)和 根據(jù)已知的壓實機的位置計算出哪些傳感器和哪些測量位置是與相應(yīng) 壓實機有關(guān)的而哪些是無關(guān)的。在所測振動值超過在與壓實機有關(guān)的 測量位置處容許極限值的情況下，數(shù)據(jù)處理單元將啟動相應(yīng)改變相應(yīng) 壓實機的至少一個壓實參數(shù)。 一個特別有利的進一步改進型是所有的 壓實機只由 一個中央數(shù)據(jù)處理單元控制，而每個壓實機本身各配備一
個數(shù)據(jù)處理單元，特別是在估計由諸如GPS之類的導(dǎo)航系統(tǒng)接收到的 位置數(shù)據(jù)時。


下面將結(jié)合

本發(fā)明的一些實施例和它們的優(yōu)點。只是結(jié) 合一個實施例所展示的一些特征在技術(shù)上可行的范圍內(nèi)也將是本發(fā)明 的一般特征。在這些附圖中
圖1示出了按照本發(fā)明所設(shè)計的系統(tǒng)的一個實施例的示意圖2示出了圖1的系統(tǒng)修改成將數(shù)據(jù)處理單元直接設(shè)置在壓實機 上的情況；以及
圖3示出了圖2的系統(tǒng)修改成傳感器和壓實機都安裝有GPS接 收機的情況。
具體實施例方式
圖1所示的實施例包括被配置為滾壓機的壓實機20。它優(yōu)選地用 于土方和瀝青施工，對地面進行壓實。當(dāng)然，它也可以涉及板壓機或 其他配置。壓實機20由數(shù)據(jù)處理單元9控制。在施工工地的區(qū)域內(nèi)設(shè) 置了若干傳感器或建筑傳感器，用來檢測建筑物的振動或顫動。傳感 器10設(shè)置在住宅1上，傳感器11設(shè)置在廠房2上。傳感器10和11 都將檢測到的所測振動值發(fā)送給在這種情況下同時用作數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)處理單元9。數(shù)據(jù)傳輸通過電纜連接進行。此外，傳感器12設(shè) 置在廠房3內(nèi)，傳感器13設(shè)置在火車隧道4的區(qū)域內(nèi)?；疖囁淼? 作為例子代表了其他可比的建筑，諸如公路隧道、管道、下水道之類。 也可以在橋梁、塔、紀(jì)念碑等上設(shè)置傳感器。傳感器12和13通過無 線電連接進行數(shù)據(jù)傳輸，為此，數(shù)據(jù)釆集和數(shù)據(jù)處理單元9配備有無 線電單元14。從傳感器10至13到數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理單元9的單向 數(shù)據(jù)傳輸就足夠了 。這里所示的傳感器的數(shù)目顯然只是作為一個例子。 按照本發(fā)明，對傳感器的數(shù)目是沒有限制的。在一個測量位置甚至可 以配備幾個傳感器用于不同類型的測量。
傳感器10至13設(shè)置在地面?？梢岳斫?，也可以直接設(shè)置在各個 目標(biāo)(建筑物之類)上。傳感器可以是加速度傳感器或地震傳感器。
在數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)采集單元9將由傳感器10至13發(fā)來的所測振 動值與在相應(yīng)測量位置的相應(yīng)目標(biāo)的容許極限值相比較。容許極限值 例如列于標(biāo)準(zhǔn)DIN 4150內(nèi)，或者由結(jié)構(gòu)工程師預(yù)先確定。在比較期 間主要鑒別以下狀況
所測值小于極限值；
所測值等于極限值；
所測值大于極限值。
基本上沒有必要由數(shù)據(jù)處理單元9計算新改變的值。只要將所測 值與極限值進行估計和比較就足夠了。然后，發(fā)送所測值是高于、低 于還是等于極限值的結(jié)果。據(jù)此，機器的控制單元相應(yīng)降低、提高或 者不改變壓實參數(shù)。
在如這里所說明的這個例子中，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理單元9將確 定或計算出對于壓實機20的至少一個壓實參數(shù)(例如振動振幅、振動 作用方向、振幅作用方向百分比、頻率、位移速度等)的新改變的值， 將它發(fā)送給壓實機20。傳輸通過無線電進行，為此，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù) 處理單元9配備了第二無線電單元15，而壓實機配備了相應(yīng)無線電單 元16。數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理單元9內(nèi)不一定要采用兩種獨立的無線電 技術(shù)。在控制環(huán)路內(nèi)調(diào)整或改變該至少一個壓實參數(shù)，以使得加到相應(yīng)目標(biāo)上的振動不超過必要程度，同時使壓實機在地面壓實和深度效 果(壓實效果和壓實程度)上高效率地進行工作。因此存在反饋控制 到本地可能的最大值。根據(jù)控制環(huán)路的調(diào)整，可以只改變一個壓實參 數(shù)，或者可以同時或相繼改變幾個壓實參數(shù)。
為了文檔編制和作為質(zhì)量保證措施，也為了保修，記錄傳感器IO 至13的所測振動值。作為記錄方法可使用電子和傳統(tǒng)的寫入系統(tǒng)(紙 張打印輸出)。也將壓實機20的壓實參數(shù)和由控制單元對這些壓實參 數(shù)的改變編制成文檔。因此壓實機已響應(yīng)檢測到的所測振動值也可被 編制成文檔。為此，壓實機20與數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理單元之9間的數(shù) 據(jù)傳輸具有雙向特性。數(shù)據(jù)存儲例如可以在數(shù)據(jù)釆集和數(shù)據(jù)處理單元 9內(nèi)進行。
控制壓實機20的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理單元9設(shè)置或架設(shè)在固定 的現(xiàn)場，也就是說在施工工地的區(qū)域內(nèi)。可以理解，也可以將它分散設(shè) 置，例如設(shè)置在施工公司的總部或壓實機20的制造廠(或者為控制單 元提供的服務(wù))。于是傳感器與單元9之間的數(shù)據(jù)傳輸和壓實機20 與單元9之間的數(shù)據(jù)傳輸通過無線電進行。
還可以將數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理單元9直接設(shè)置在壓實機20上。 這示于圖2。在這種情況下，相關(guān)的優(yōu)點是省去單元9與壓實機20之 間的無線電鏈路。此外，系統(tǒng)和單元將更好適應(yīng)施工工地，因為可以 省去在現(xiàn)場固定架設(shè)單元9。在此原則上，傳感器10至13與單元9 (帶 有它的無線電單元14 )之間的專用輻射式傳輸是有益的，這意味著只 使用這種具有各自的無線電技術(shù)的傳感器。
如果打算在施工工地使用幾個壓實機20，圖3所示的實施例就特 別有利。與圖2相比，所有的傳感器IO至13和壓實機20 (它們的 位置由于它們的運動而不斷改變)都配備有能確定它們的瞬時位置的 技術(shù)，例如通過GPS (全球定位系統(tǒng))接收機技術(shù)。在傳感器通常是 固定的情況下，也可以一次性確定它們的位置，將這些位置輸入數(shù)據(jù) 采集和數(shù)據(jù)處理單元9。
按照本發(fā)明，每個壓實機20配備有一個數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理單元9。這些單元9現(xiàn)在將接收傳感器10至13的所測振動值，同時也 接收檢測到這樣的所測值的位置。因此，就能通過已知的壓實機20
是有關(guān)的，以便作出響應(yīng)，改變至少一個壓實參數(shù)。因此在施工工地 上能使用任意多個壓實機。
在一個替換實施例中，只配備一個數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理單元9來 控制所有的壓實機。數(shù)據(jù)釆集和數(shù)據(jù)處理單元9可以以分散方式設(shè)置 或者將它設(shè)置在施工工地現(xiàn)場。也可以將它設(shè)置在一個壓實機上，于 是這個壓實機對于其他壓實機(這些壓實機也可以具有不同的配置) 來說就起著主壓實機的作用。
權(quán)利要求
1.一種特別是在土方和瀝青施工中控制對地面進行壓實的至少一個壓實機(20)的方法，其中至少一個壓實參數(shù)在壓實作業(yè)期間可由控制環(huán)路改變，其特征在于，至少在一個處在建筑(1，2，3，4)的區(qū)域內(nèi)的有關(guān)測量位置，用設(shè)置在所述建筑的區(qū)域內(nèi)的地面或在該建筑本身上的至少一個傳感器(10，11，12，13)檢測從壓實機(20)傳到地面的振動，以及將傳感器(10，11，12，13)檢測到的所測振動值發(fā)送給至少一個數(shù)據(jù)處理單元(9)，所述數(shù)據(jù)處理單元(9)將所測振動值與相應(yīng)測量位置的容許振動極限值相比較，并在超過該極限值時改變至少一個壓實參數(shù)，以自動地將在測量位置測得的所測振動值調(diào)整到小于或等于所述振動極限值的值。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將若干傳感器(10， 11， 12, 13)設(shè)置在不同的測量位置和/或?qū)⑷舾蓚鞲衅髟O(shè)置在一個測 量位置。
3. 按照以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將由至少 一個傳感器(IO， 11， 12， 13)檢測到的所測振動值存儲起來，以進 行文檔編制。
4. 按照以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將至少一 個壓實機(20)的壓實參數(shù)特別是由控制環(huán)路改變的壓實參數(shù)存儲起 來，以進行文檔編制。
5. 按照以上權(quán)利要求之一特別是按照權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于，所述至少一個可改變的壓實參數(shù)取自包括振幅、振幅的 作用方向、振幅的垂直部分、振動的頻率或壓實機的位移速度的組。
6. 按照以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，至少在傳 感器(IO， 11， 12， 13)與數(shù)據(jù)處理單元(9)之間或在數(shù)據(jù)處理單元(9)與壓實機(20)之間發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸。
7. 按照以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，使用若干 壓實機(20)，它們各由一個數(shù)據(jù)處理單元(9)控制或其中一些由同一個數(shù)據(jù)處理單元控制。
8. 按照以上權(quán)利要求之一特別是按照權(quán)利要求7所述的方法， 其特征在于，至少一個壓實機(20)檢測它的瞬時位置并將它的瞬時 位置發(fā)送給它所關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)處理單元(9 ),然后該數(shù)據(jù)處理單元(9 ) 確定哪些所測傳感器值與該相應(yīng)壓實機有關(guān)，以便可任選地改變所述 壓實機(20)的至少一個壓實參數(shù)。
9. 按照權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述壓實機 (20)用GPS接收機檢測它們的位置，優(yōu)選的是所述至少一個傳感器 (10， 11， 12， 13)也用GPS接收機檢測它的位置。
10. —種用于控制特別是用按照以上權(quán)利要求之一所述的方法 控制對地面之類進行壓實的至少一個壓實機(20)的系統(tǒng)，所述壓實 機包括至少一個可改變的壓實參數(shù)，所述系統(tǒng)包括至少一個傳感器(10， 11， 12， 13),用于檢測由所述壓實機引起或發(fā)出的振動；以 及至少一個數(shù)據(jù)處理單元(9)，用于將傳感器(10， 11， 12， 13)所 發(fā)送的所測振動值與容許振動極限值相比較，并可任選地改變壓實機(20)的所述至少一個壓實參數(shù)，所述系統(tǒng)的特征在于，所述至少一 個傳感器(10， 11， 12, 13)設(shè)置在建筑(1, 2， 3， 4)的區(qū)域內(nèi)的 地面或在該建筑本身上，以便直接檢測在測量位置處發(fā)生的振動。
11. 按照權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，若干傳感器(10， 11, 12, 13)設(shè)置在一個測量位置和/或設(shè)置在不同的測量位置。
12. 按照權(quán)利要求10或11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng) 包括各由 一個數(shù)據(jù)處理單元(9 )控制或由同 一個數(shù)據(jù)處理單元控制的 若干壓實機(20)。
13. 按照權(quán)利要求10至12之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù) 處理單元(9)與壓實機(20)之間的數(shù)據(jù)傳輸是雙向性的。
14. 按照權(quán)利要求10至13之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少 一個數(shù)據(jù)處理單元(9)直接設(shè)置在壓實機(20)上。
15. 按照權(quán)利要求10至14之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少 一個傳感器(IO， 11， 12， 13)和至少一個壓實機(20)具有確定它們的瞬時位置的技術(shù)能力和將它們的瞬時位置發(fā)送給至少一個數(shù)據(jù)處理單元(9)的能力。
16. 按照權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，傳感器(10， 11， 12， 13)和壓實機(20)包括GPS接收機。
17. 按照權(quán)利要求10至16之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，壓實 機(20 )涉及滾壓機或板壓機。
全文摘要
本發(fā)明揭示了控制至少一個壓實機的方法和系統(tǒng)，其中用至少處在一個有關(guān)測量位置處的傳感器檢測從壓實機傳到地面的振動。傳感器檢測到的所測振動值發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元，在此與相應(yīng)測量位置的容許振動極限值相比較。在超過極限值時，改變壓實機的至少一個壓實參數(shù)，使得在測量位置測得的所測振動值由控制環(huán)路自動地調(diào)整到小于或等于振動極限值的值。
文檔編號E02D3/046GK101289831SQ20081009158
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月22日
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