管道铺设系统和方法技术方案

一种管道铺设系统和方法包括对环境进行评估和将管道从挖掘机放置到沟槽。所述系统包括框架、动臂组件和工具。所述动臂组件包括大动臂和铲斗柄。所述工具可拆卸地联接到所述铲斗柄，并且可相对于所述铲斗柄移动。所述系统还包括可操作以感测所述大动臂、铲斗柄或工具的位置或移动方向的至少一个传感器。所述系统还包括用以获取视觉数据的立体摄像机。控制器适于接收视觉数据信号，识别管道的边缘，接收来自传感器的信号，将所述视觉数据与对应的数据相关联，产生视觉反馈和用于修改所述动臂组件的所述位置的输入信号。件的所述位置的输入信号。件的所述位置的输入信号。

【技术实现步骤摘要】
管道铺设系统和方法


[0001]本公开涉及一种用于借助于使用挖掘机进行管道铺设的系统和方法。

技术介绍

[0002]开发新的基础设施和替换老化的基础设施包括在地下铺设各种大的管道，以用于通过这样的管道提供各种服务，举几个来说，例如供水、从地面上方排放雨水、将污水排放到化粪池或城镇下水道、天然气管线、电信、配电、光纤、交通信号灯、街灯、雨水渠、水管和油管线。这些管道或细长结构中的许多由多种材料(例如，铸铁、塑料、镀锌钢、炻器、石棉水泥和混凝土)组成。由于这样的管道的尺寸和重量，作业机器(例如，挖掘机)经常被用于将这些管道放置在地面中。通常在沟槽或其它通常受限的路径中以端对端彼此相连的方式分段铺设这样的管道。挖掘机还可以被用于通常通过沿着所期望的路径并且以材料流从管道到管道通过所需要的所期望的斜率将沟槽挖掘到所期望的深度来准备，其中管道运载流体。通常，管道由支撑管道的侧部并且可选地从底下支撑管道的砾石或其它填充或铺垫材料支撑在沟槽中。
[0003]在将管道铺设在沟槽中的传统实践中，作业机器(例如，挖掘机或起重机)的作业臂从作业臂悬挂管道部分以用于放置在沟槽中。如果作业臂与管道的联接偏离中心，则管道的重心可能与联接点不一致，并且管道在提升离开地面时可能倾斜。此外，当管道提升离开地面时，管道可能摆动，从而产生管道的不稳定移动。当管道被下放到沟槽中时，其被放置在准备好的砾石上或邻近相邻管道以用于接合。相邻管道的接合结构可以是插口，其中，管道和相邻管道的精确对准变得关键。上文所提到的步骤中的每个都需要在用于管道的沟槽中或沿着用于管道的沟槽存在至少一个工人。目前，工人引导将作业臂联接到管道的精确位置，当管道被提升时引导管道，并且在管道下降时进一步引导管道与相邻管道对准。
[0004]举例来说，可能要求下水管道处于并且保持在已经铺设的管道的已建立的延伸线的0.5英寸内。混凝上下水管道可以长达8英尺，并且重量可达6吨或更重，借此使沟槽中的松散砾石沉降并且压实。铺设这样的管道的方式可能产生非最佳安全环境，其中在沟槽中或沿着沟槽的工人与作业机器的操作者之间的通信可能由于分心的工人而被延迟，由于不熟练的操作者而不一致，或者被掩盖在嘈杂的工地现场中。此外，管道铺设的精度完全取决于操作者和工人的技能。
[0005]其中，需要一种用于铺设沿着路径以端对端关系接合的管道或其它细长件改进的系统和方法。另一个需要是提供一种系统和方法，由此，针对这样的管道的常规放置和接合，对在沟槽中或沟槽旁边的工人的需要可以忽略。又一个需要在于提供一种能够测量环境并且向操作者提供改进的引导的系统。

技术实现思路

[0006]提供本
技术实现思路
是为了引入下文将在详细描述和附图中进一步描述的一些概念选择。本
技术实现思路
不意在识别所附权利要求书的关键或必要特征，也不意在用于帮助确定
所附权利要求书的范围。
[0007]公开了一种用于对环境进行评估并且将第一管道相对于第二管道放置在沟槽中的管道铺设系统。可以与作业机器一起使用的所述管道铺设系统可以包括框架、动臂组件、工具、至少一个传感器、至少一个立体摄像机和控制器。所述框架可以可旋转地安装到地面接合机构，所述地面接合机构适于将所述框架支撑在表面上。所述动臂组件可以联接到所述框架。所述动臂组件可以包括：大动臂，所述大动臂枢转地联接到所述框架并且通过第一致动器可相对于所述框架移动；和铲斗柄，铲斗柄枢转地联接到所述大动臂并且通过第二致动器可相对于所述大动臂移动。所述工具可以可拆卸地联接到所述铲斗柄，并且可通过第三致动器相对于所述铲斗柄移动，其中，所述工具适于可拆卸地接合所述第一管道。所述至少一个传感器可以可操作以感测所述大动臂、所述铲斗柄和所述工具中的一个或更多个的位置和移动方向中的一个或更多个，借此产生位置信号和运动方向信号中的一个或更多个。所述至少一个立体摄像机可以联接到所述工具、动臂组件和框架中的一个或更多个，其中，所述立体摄像机可以适于获得视觉数据并且生成对应的视觉数据信号。控制器可以适于：从所述至少一个立体摄像机接收所述视觉数据信号；识别所述第一管道相对于所述第二管道的至少一个参数；从所述至少一个传感器接收位置信号和移动方向信号中的一个或更多个；将所述视觉数据与对应的位置数据和移动方向数据中的一个或更多个相关联；产生视觉反馈和输入信号中的一个或更多个，其中借助于所识别的所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数向操作者产生视觉反馈，所述输入信号用于修改所述动臂组件的所述位置和所述移动方向中的一个或更多个。
[0008]所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数可以包括相对于第二边缘识别第一边缘。
[0009]所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数可以包括相对于第二中心轴线识别第一中心轴线。
[0010]所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数可以包括相对于第二中心线识别第一中心线。
[0011]所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数可以包括相对于距沟槽表面的第二平均距离识别距沟槽表面的第一平均距离。
[0012]所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数包括识别所述第一管道的第一钟形端部和所述第二管道的第二钟形端部。
[0013]所述系统还可以包括目标信号读取器，所述目标信号读取器联接到所述工具、所述动臂组件和所述第一管道中的一个或更多个。所述目标读取器可以从联接到所述第二管道的目标信号发射器接收目标信号，其中，所述目标信号读取器指示所述第一管道和所述第二管道何时对准；
[0014]所述控制器可以进一步包括存储介质，所述存储介质适于在存储器中存储所述视觉数据和具有用于所述第一管道的唯一识别符的对应位置数据中的一个或更多个。
[0015]所述管道铺设系统可以进一步包括位置确定接收器。所述位置确定接收器可以适于在定位所述第一管道时生成位置数据信号，其中，所述存储介质适于存储对应于针对所述第一管道的所述唯一识别符的所述位置数据。
[0016]所述管道铺设系统可以进一步包括联接到工具和动臂组件中的一个或更多个的
雷达传感器，所述雷达传感器指示到所述表面的深度。
[0017]一种对环境进行评估并且通过挖掘机将第一管道相对于第二管道放置在沟槽中的方法可以包括以下步骤。所述方法可以包括：由所述挖掘机上的控制器从至少一个立体摄像机接收视觉数据信号；将所述视觉数据与对应的位置数据和移动方向数据中的一个或更多个相关联；产生视觉反馈和输入信号中的一个或更多个，其中借助于所识别的所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数给操作者产生所述视觉反馈，所述输入信号用于修改所述大动臂、所述铲斗柄和所述工具中的一个或更多个的所述移动方向和所述位置中的一个或更多个。
[0018]所述方法还可以包括：由联接到所述工具、所述动臂组件和所述第一管道中的一个或更多个的目标信号读取器从联接到所述第二管道的目标信号发射器接收目标信号；向所述控制器发送所述目标信号；和产生输入信号，以用于修改所述动臂组件的移动方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道铺设系统，该管道铺设系统用于对环境进行评估并且将第一管道相对于第二管道放置在沟槽中，所述管道铺设系统包括：框架，所述框架以可旋转方式安装到地面接合机构，所述地面接合机构适于将所述框架支撑在表面上；动臂组件，所述动臂组件联接到所述框架，所述动臂组件包括：大动臂，所述大动臂以可枢转方式联接到所述框架并且通过第一致动器能够相对于所述框架移动；铲斗柄，所述铲斗柄以可枢转方式联接到所述大动臂，并且通过第二致动器能够相对于所述大动臂移动；工具，所述工具以可拆卸方式联接到所述铲斗柄，并且通过第三致动器能够相对于所述铲斗柄移动，所述工具适于以可拆卸方式接合所述第一管道；至少一个传感器，所述至少一个传感器能够操作成感测所述大动臂、所述铲斗柄和所述工具中的一个或更多个的位置和移动方向中的一个或更多个，所述至少一个传感器产生位置信号和移动方向信号中的一个或更多个；至少一个立体摄像机，所述至少一个立体摄像机联接到所述工具、所述动臂组件和所述框架中的一个或更多个，所述立体摄像机适于获得视觉数据并且生成对应的视觉数据信号；和控制器，所述控制器适于：从所述至少一个立体摄像机接收所述视觉数据信号；识别所述第一管道相对于所述第二管道的至少一个参数；从所述至少一个传感器接收位置信号和移动方向信号中的一个或更多个；将所述视觉数据与对应的位置数据和移动方向数据中的一个或更多个相关联；和产生视觉反馈和输入信号中的一个或更多个，其中借助于所识别的所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数向操作者产生所述视觉反馈，所述输入信号用于修改所述动臂组件的所述位置和所述移动方向中的一个或更多个。2.根据权利要求1所述的管道铺设系统，其中，所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数包括相对于第二边缘识别第一边缘。3.根据权利要求1所述的管道铺设系统，其中，所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数包括相对于第二中心轴线识别第一中心轴线。4.根据权利要求1所述的管道铺设系统，其中，所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数包括相对于第二中心线识别第一中心线。5.根据权利要求1所述的管道铺设系统，其中，所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数包括相对于距沟槽表面的第二平均距离识别距沟槽表面的第一平均距离。6.根据权利要求1所述的管道铺设系统，其中，所述第一管道相对于所述第二管道的所述至少一个参数包括识别所述第一管道的第一钟形端部和所述第二管道的第二钟形端部。7.一种管道铺设系统，该管道铺设系统用于对环境进行评估并且将第一管道相对于第二管道放置在沟槽中，所述管道铺设系统包括：框架，所述框架以可旋转方式安装到地面接合机构，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：布雷特，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：