ES2970621T3 - Máquina de enrasado de hormigón con control de bloque de columnas usando sensor giroscópico - Google Patents
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Abstract
Una máquina enrasadora para alisar una superficie de hormigón sin curar incluye un conjunto de cabezal enrasador que se puede mover sobre la superficie de hormigón a través de la máquina enrasadora. Un par de sensores de elevación dispuestos en extremos opuestos del conjunto de cabezal alisador detectan una elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal alisador. Un sensor de ángulo dispuesto en el conjunto de cabezal enrasador detecta un ángulo de inclinación y/o un ángulo de balanceo del conjunto de cabezal enrasador. Un sensor giroscópico dispuesto en el conjunto de cabezal alisador detecta la velocidad de rotación del conjunto de cabezal alisador alrededor de un eje lateral y/o un eje longitudinal del conjunto de cabezal alisador. Un control utiliza datos del sensor giroscópico y datos del sensor de ángulo para determinar el ángulo de inclinación y/o el ángulo de balanceo del conjunto del cabezal nivelador. El control controla el conjunto del cabezal nivelador basándose en las señales de uno o ambos sensores de elevación y los ángulos de inclinación y/o balanceo determinados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Máquina de enrasado de hormigón con control de bloque de columnas usando sensor giroscópico
Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a un aparato y un procedimiento para mejorar el funcionamiento de una máquina de enrasado de hormigón durante la nivelación y alisado de hormigón recién vertido que se ha colocado sobre una superficie.
Antecedentes de la invención
Los dispositivos o máquinas de enrasado se utilizan para nivelar y alisar el hormigón no curado hasta alcanzar la rasante deseada. Las máquinas de enrasado conocidas por lo general incluyen un cabezal de enrasado con un elemento vibratorio y un dispositivo de nivelación de rasante, tal como un arado o una barrena. El cabezal de enrasado es ajustable verticalmente, como en respuesta a un sistema de nivelación láser, para establecer la rasante deseada en el elemento vibratorio. Ejemplos de tales máquinas de enrasado se describen en los documentos U.S. Pat. Nos. 4,655,633; 4,930,935; 6,227,761; 7,044,681; 7,175,363 y 7,396,186.
El documento US 2011/085859 A1 describe un sistema de control para controlar el movimiento de extremos individuales móviles hidráulicamente de un cabezal de enrasado llevado por una pluma de una máquina para mantener una posición de elevación seleccionada entre cada extremo del cabezal de enrasado y una referencia en una aplicación de pavimentación de hormigón a medida que el cabezal de enrasado se mueve hacia la máquina.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona una máquina de enrasado según la reivindicación 1 y un procedimiento para enrasar una superficie de hormigón no curado según la reivindicación 14. La máquina de enrasado determina, durante una situación de bloqueo de columna en la que uno de los dos receptores láser está bloqueado, cuándo y cuándo no confiar en el sensor de ángulo del cabezal de enrasado para ajustar o controlar el cabezal de enrasado mientras se enrasa una superficie de hormigón no curado. El sistema determina cuándo confiar y cuándo no en el sensor de ángulo mediante el procesamiento de las señales recibidas de un sensor giroscópico del cabezal de enrasado.
Según un aspecto de la presente invención, una máquina de enrasado para enrasar una superficie de hormigón no curado comprende un conjunto de cabezal de enrasado móvil sobre el área de hormigón, un par de sensores de elevación, tal como receptores láser, dispuestos en extremos opuestos del conjunto de cabezal de enrasado, un sensor de ángulo dispuesto en el conjunto de cabezal de enrasado para detectar un ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado y/o un ángulo de cabeceo del conjunto de cabezal de enrasado, y un sensor giroscópico dispuesto en el conjunto de cabezal de enrasado para detectar una velocidad de rotación de cabeceo y/o balanceo del conjunto de cabezal de enrasado. Un control recibe señales de los sensores de elevación, el sensor de ángulo y el sensor giroscópico mientras la máquina de enrasado está enrasando la superficie de hormigón no curado (opcionalmente, el sensor giroscópico puede estar incorporado en el dispositivo sensor de ángulo, por lo que el control recibiría datos del sensor de ángulo que se procesan con los datos del sensor giroscópico). El control, que responde a las señales de los sensores de elevación, controla el conjunto de cabezal de enrasado para establecer la rasante del hormigón no curado. El control utiliza los datos del sensor giroscópico y los datos del sensor de ángulo para determinar el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado, y el control controla el conjunto de cabezal de enrasado basándose en las señales de uno o ambos sensores de elevación y los ángulos de cabeceo y/o balanceo determinados del conjunto de cabezal de enrasado.
En respuesta a que uno de los sensores de elevación se bloquea para no detectar la elevación de su extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado, y en respuesta a que se procesan los datos detectados por el sensor de ángulo y el sensor giroscópico, el control determina si los datos del sensor de ángulo están comprometidos. En respuesta a la determinación de que los datos del sensor de ángulo están comprometidos, el control controla el conjunto de cabezal de enrasado en respuesta a las señales del sensor de elevación desbloqueado y en respuesta al procesamiento de los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico (donde los datos del sensor giroscópico se utilizan para complementar/corregir/compensar los datos del sensor de ángulo para determinar un ángulo más preciso de modo que el ángulo determinado pueda utilizarse de forma fiable en estas situaciones de bloqueo de columna). En respuesta a la determinación de que los datos del sensor de ángulo no están comprometidos (es decir, el sensor giroscópico indica una velocidad de rotación que corresponde o se correlaciona con el cambio de ángulo determinado por el sensor de ángulo), el control controla el conjunto de cabezal de enrasado en respuesta a las señales del sensor de elevación desbloqueado y las señales del sensor de ángulo. Cuando los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico indican un cambio de ángulo, los datos del sensor giroscópico pueden utilizarse para corregir el error en la determinación del ángulo del sensor de ángulo (es decir, cuando el sensor de ángulo indica un cambio de ángulo mayor que el asociado a una velocidad de rotación determinada por el sensor giroscópico, los datos del sensor giroscópico pueden tenerse en cuenta para corregir el error en los datos del sensor de ángulo).
El control determina que las señales del sensor de ángulo están comprometidas (de modo que el sensor de ángulo no está detectando correctamente o con precisión el ángulo del conjunto de cabezal de enrasado) en respuesta a (i) los datos del sensor de ángulo que indican un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor giroscópico que indican poco o ningún cambio en la velocidad de rotación del conjunto de cabezal de enrasado (tal como cualquier cambio determinado en la velocidad de rotación que esté por debajo de un nivel umbral), o en respuesta a (i) los datos del sensor de ángulo indican un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor giroscópico indican una velocidad de rotación representativa o asociada a un cambio de ángulo que no se corresponde o correlaciona con el cambio de ángulo determinado mediante el procesamiento de los datos del sensor de ángulo. Del mismo modo, el control determina que los datos del sensor de ángulo no están comprometidos (y, por tanto, se considera que están detectando correctamente o con precisión el ángulo del conjunto de cabezal de enrasado) en respuesta a (i) los datos del sensor de ángulo que indican un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor giroscópico que indican un cambio en la velocidad de rotación del conjunto de cabezal de enrasado que corresponde o se correlaciona con el cambio de ángulo determinado por el procesamiento de los datos del sensor de ángulo.
Estos y otros objetos, ventajas, propósitos y características de la presente invención se harán evidentes al revisar la siguiente especificación en conjunto con los dibujos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva de una máquina niveladora y de enrasado de hormigón de la presente invención.
La figura 2 es un esquema de un cabezal de enrasado, que muestra los ángulos que pueden ser detectados por un sensor de ángulo de dos ejes del cabezal de enrasado;
La figura 3 es otro esquema del cabezal de enrasado, que muestra el movimiento lateral que afecta a la capacidad del sensor angular para detectar los ángulos de balanceo del cabezal de enrasado;
La figura 4 es otro esquema del cabezal de enrasado, que muestra el movimiento que afecta a la capacidad del sensor angular para detectar los ángulos de cabeceo del cabezal de enrasado; y
La figura 5 es un diagrama de bloques que muestra los sensores y el controlador de la máquina de enrasado y el sistema de la presente invención.
Descripción de las realizaciones preferentes
Refiriéndose ahora a los dibujos y a las realizaciones ilustrativas representadas en los mismos, una máquina 10 de enrasado incluye una unidad 12 base (que puede comprender una unidad con ruedas como se muestra en la figura 1 o puede comprender cualquier otra forma de unidad o estructura de base) con una pluma 14 que se extiende desde ella y soporta un cabezal o conjunto 16 de enrasado en un extremo exterior de la misma (Figura 1). La unidad 12 de base se puede mover o conducir hasta una zona determinada en una superficie de apoyo con hormigón no curado colocado en ella, y la unidad de base puede incluir una parte superior que gira alrededor de una parte de base para girar la pluma y el cabezal de enrasado hasta una ubicación determinada. La pluma 14 es extensible y retráctil para mover el cabezal 16 de enrasado sobre el hormigón colocado, mientras que el cabezal 16 de enrasado es operable para establecer una rasante deseada de la superficie de hormigón y alisar o terminar o enrasar el hormigón. En la realización ilustrada, el cabezal de enrasado incluye un dispositivo de enrasado o arado o sinfín 18 y un elemento 20 vibratorio. La máquina de enrasado incluye una pluralidad de estabilizadores 22, que pueden ser extensibles y retráctiles, para apoyar y estabilizar la máquina en la superficie de apoyo durante la operación de enrasado. El controlador de la máquina de enrasado controla individualmente los cilindros 26 de elevación del cabezal de enrasado en función de las señales generadas por los receptores 24 láser, que detectan un plano de referencia láser generado en el lugar de trabajo.
La máquina 10 de enrasado y el cabezal o conjunto 16 de enrasado pueden ser similares en construcción y/o funcionamiento a las máquinas de enrasado y cabezales de enrasado descritos en los documentos U.S. Pat. Nos.
4,655,633; 4,930,935; 6,227,761; 7,044,681; 7,175,363; 7,396,186 y/o 9,835,610, y/o U.S. Publication Nos. US-2007-0116520 y/o US-2010-0196096 de modo que no es necesario repetir en la presente memoria un análisis detallado de la construcción y el funcionamiento generales de las máquinas y los cabezales de enrasado. Sin embargo, los aspectos de la presente invención son adecuados para su uso en otros tipos de máquinas de enrasado. Por ejemplo, el cabezal de enrasado de la presente invención puede ser adecuado para su uso en una máquina de enrasado más pequeña, tal como una máquina de los tipos descritos en los documentos U.S. Pat. Nos. 6,976,805, 7,121,762, y/o 7,850,396. Opcionalmente, el cabezal de enrasado puede utilizarse en otros tipos de máquinas de enrasado, tales como una máquina de enrasado con el cabezal de enrasado montado en una pluma articulable, como de los tipos descritos en la publicación de los Estados Unidos No. US-2018-0080184.
Como se muestra en la figura 5, el sistema y la máquina de enrasado incluyen un control 28, que recibe datos o señales de los receptores 24 láser y de un sensor 30 angular y un sensor 32 giroscópico. El control, en respuesta a las señales de los sensores de elevación o los receptores láser (tales como, en respuesta al procesamiento de los datos del sensor de elevación capturados por los sensores de elevación y proporcionados a un procesador de datos del control), controla el conjunto de cabezal de enrasado para establecer la rasante del hormigón no curado. El control utiliza los datos del sensor giroscópico (captados por el sensor 32 giroscópico y proporcionados y procesados en un procesador de datos del control) y los datos del sensor angular (captados por el sensor 30 angular y proporcionados y procesados en un procesador de datos del control) para determinar el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado. El control controla el conjunto de cabezal de enrasado basándose en las señales de uno o ambos sensores de elevación y los ángulos de cabeceo y/o balanceo determinados del conjunto de cabezal de enrasado. El control controla individualmente los cilindros 26 de elevación del conjunto 16 de cabezal de enrasado para ajustar individualmente la altura del lado respectivo del cabezal de enrasado. Los cilindros de elevación se controlan en respuesta a los receptores láser (que detectan un plano láser generado en el lugar de enrasado mediante el cual el ajuste de los cilindros de elevación desplaza el extremo del cabezal de enrasado y el receptor láser respectivo en respuesta al plano láser para localizar el plano láser en una ubicación objetivo en el receptor láser) y/o en respuesta a solo uno de los receptores láser (tales como durante una situación de bloqueo de columna) y el sensor angular y el sensor giroscópico y/o en respuesta a ambos receptores láser y el sensor angular y el sensor giroscópico.
La máquina de enrasado se basa en datos para controlar con precisión el cabeceo y el balanceo del cabezal de enrasado (incluido el elemento de nivelación de la rasante o arado y el elemento vibratorio). Los datos se proporcionan desde un sensor o sensores de ángulo. Como se muestra en la figura 2, el balanceo es un ángulo del eje transversal del cabezal de enrasado. Un control de pendiente transversal puede controlar la elevación del cabezal de enrasado si uno de los receptores láser se bloquea. Como también se muestra en la figura 2, el cabeceo es la inclinación hacia delante/atrás del cabezal de enrasado con respecto a su eje longitudinal. Un control de eje SLS (sistema de autonivelación) controla el ángulo de ataque del cabezal de forma que el borde o bordes de corte y el vibrador entren en contacto con el hormigón de forma uniforme para cortar con precisión la rasante y proporcionar el acabado y/o aspecto de superficie final deseados. Las lecturas del sensor de ángulo son precisas en situaciones estáticas y en situaciones con velocidad constante.
Los cambios de dirección o los cambios de velocidad afectarán a los datos del sensor de ángulo. Esto da como resultado datos de ángulo incorrectos que harán que el sistema de control controle la pendiente transversal y/o el SLS en un ángulo incorrecto. Con los errores de pendiente transversal, el borde se cortará demasiado bajo o se elevará cortando el material demasiado alto. Con los errores SLS, el borde de corte y el vibrador controlarán al ángulo incorrecto causando una altura de suelo incorrecta y/o un mal acabado de la superficie.
Esto ocurre porque el dispositivo conocido es un sensor de ángulo que sólo detecta el ángulo del cabezal de enrasado con respecto a un plano horizontal y responde a la gravedad. Cada eje del sensor angular es independiente y responsable de los datos de pendiente transversal o de los datos de SLS. El sensor proporciona el ángulo del eje utilizando la gravedad para determinar cuánto se desnivela el sensor en un momento dado. Los cambios en la dirección o la velocidad de desplazamiento del cabezal de enrasado hacen que el sistema (debido a cambios en la aceleración), en respuesta al procesamiento de los datos del sensor de ángulo, determine o concluya erróneamente que el ángulo del cabezal de enrasado ha cambiado. El sensor y el sistema no reconocen que se ha producido un cambio en el movimiento (velocidad y/o dirección), por tanto informa un ángulo incorrecto.
Los datos del eje SLS pueden ser filtrados para ignorar grandes cambios en el ángulo. Esto ayuda a ocultar el problema, pero provoca una respuesta más lenta del sistema a los cambios de ángulo reales.
El problema con los datos de la pendiente transversal es más difícil de tratar. El movimiento en el eje de la pendiente transversal se produce más frecuentemente con arranques y paradas y cambios de dirección. Si el sistema se basa en los datos del sensor de ángulo (detectados mediante el sensor de ángulo o el acelerómetro), el material se cortará a una altura incorrecta siempre que se produzca dicho movimiento. A través de la formación, a menudo se instruye a los operarios para que no provoquen movimientos en ese eje si se está utilizando el sensor de ángulo (por ejemplo, si uno de los receptores láser está bloqueado). Además, los datos del sensor de ángulo pueden ignorarse por completo cuando se produce movimiento en ese eje para evitar cortar la rasante a una altura incorrecta. En estas situaciones, el receptor láser desbloqueado se utiliza para controlar la elevación en el lado desbloqueado y en el lado bloqueado.
Si un sensor puede proporcionar datos angulares válidos durante situaciones de arranque o parada y al cambiar de dirección o velocidad, resolvería los problemas para el SLS y la pendiente transversal. Se mejoraría el control del SLS. El control de la pendiente transversal podría utilizarse incluso en presencia de tal movimiento.
El sensor de ángulo es necesario para la referencia del ángulo verdadero del cabezal de enrasado. El sistema de la presente invención proporciona un sensor adicional y un procedimiento para mantener el sensor de ángulo bajo control cuando se producen cambios en la velocidad o el movimiento. La adición de un sensor giroscópico (giroscopio), que detecta la velocidad angular o rotacional alrededor de uno o ambos ejes ortogonales del cabezal de enrasado, puede utilizarse para estabilizar la detección angular y determinar cuándo sus datos detectados son válidos o están comprometidos o son erróneos. El uso de los datos de los sensores acelerómetro y giroscópico permite procesar los datos sin los problemas que plantea el uso exclusivo de un sensor angular (acelerómetro).
El sensor giroscópico puede incluir la función de detección de ángulos, de forma que la salida del dispositivo sigan siendo datos relativos a un ángulo, pero sin los problemas inherentes a los sensores de ángulo de acelerómetro únicamente. Opcionalmente, el sensor puede comprender una unidad de medición inercial (IMU) y puede proporcionar los datos brutos del acelerómetro (m/s2) y los datos brutos del giroscopio (grados/segundo), que luego requieren el procesamiento de datos por parte de un controlador secundario del cabezal o de la máquina de enrasado.
El sensor giroscópico mide la velocidad de rotación del cabezal de enrasado alrededor de uno o ambos ejes del cabezal de enrasado (a través del cabezal de enrasado y/o hacia adelante o hacia atrás del cabezal de enrasado). Si se produce un movimiento lateral, un arranque/parada, un cambio de velocidad y/o un cambio de dirección del cabezal de enrasado, los datos del sensor de ángulo incluirán un pico o un aumento (aunque el ángulo del cabezal de enrasado no cambie), mientras que la velocidad de rotación del cabezal de enrasado (detectada por el sensor giroscópico) permanecerá baja o cercana a cero (por debajo de un valor umbral) si el ángulo no cambia realmente. Por lo tanto, la lectura del sensor de ángulo que se ve afectada por la(s) aceleración(es) puede ser compensada por los datos del sensor giroscópico (de modo que el sistema pueda ignorar los picos o cambios detectados por el sensor de ángulo en esas situaciones). El procesamiento de datos determina que, debido a que la velocidad de rotación (determinada por los datos del sensor giroscópico) era muy baja o nula, y los datos de aceleración (detectados por el sensor de ángulo) se dispararon, la aceleración fue causada por un movimiento lateral (o cambio de velocidad, etc.) y no por una verdadera rotación o cambio de ángulo del cabezal de enrasado. De este modo, el ángulo (detectado por el sensor de ángulo) no habría cambiado realmente y, por tanto, no sería necesaria ninguna corrección debida al "ángulo detectado". En otras palabras, cuando el sensor giroscópico determina que hay poca o ninguna velocidad de rotación, el sistema puede utilizar los datos del sensor giroscópico para corregir los datos erróneos del sensor angular, de forma que el sistema puede controlar un extremo bloqueado del cabezal de enrasado mediante señales del receptor láser desbloqueado y de los datos corregidos del sensor angular (corregidos o compensados mediante el procesamiento de los datos del sensor angular con los datos del sensor giroscópico). Del mismo modo, cuando el sensor de ángulo detecta un cambio en el ángulo, y el sensor giroscópico detecta un cambio en la velocidad de rotación, el sistema puede determinar si la señal del sensor de ángulo es válida o no comprometida por el movimiento lateral o similar (mediante la determinación de si el cambio detectado en la velocidad de rotación se correlaciona con el cambio detectado en el ángulo), y, si los datos del sensor se correlacionan, el sistema puede controlar un extremo bloqueado del cabezal de enrasado mediante señales del receptor láser desbloqueado y del sensor de ángulo. Alternativamente, si los datos del sensor de ángulo no se corresponden o correlacionan con los datos del sensor giroscópico, el sistema puede utilizar los datos del sensor giroscópico (mediante el procesamiento de los datos del sensor giroscópico y los datos del sensor de ángulo) para corregir o compensar los datos erróneos del sensor de ángulo para proporcionar o determinar el ángulo correcto del cabezal de enrasado en cualquier momento dado durante el paso de enrasado.
Por tanto, el sistema no sólo utiliza los datos del sensor giroscópico para determinar cuándo los datos del sensor de ángulo están comprometidos, sino que también utiliza los datos del sensor giroscópico para corregir la lectura del sensor de ángulo, de modo que incluso con movimiento lateral u otros cambios en la dirección o velocidad del cabezal de enrasado (y, por tanto, con los datos del sensor de ángulo comprometidos) el ángulo determinado (mediante el procesamiento de los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico) es válido y se puede confiar en él. Por tanto, el sistema puede seguir utilizando el sensor de ángulo para controlar el extremo del cabezal de enrasado con el receptor láser bloqueado, pero los datos se corregirían mediante los datos del sensor giroscópico, a fin de proporcionar un control más preciso del cabezal de enrasado en todo momento cuando uno de los receptores láser esté bloqueado o comprometido. Por tanto, los datos del sensor giroscópico se utilizan para compensar el movimiento lateral u otros movimientos o aceleraciones, de modo que se pueda seguir confiando en el ángulo del cabezal de enrasado proporcionado o determinado por el sistema. Por tanto, el sistema puede tener en cuenta el bloqueo en un receptor láser para controlar el extremo bloqueado que responde al sensor de ángulo y al sensor giroscópico frente a tener que controlar el extremo bloqueado utilizando únicamente señales del receptor láser no bloqueado, que es menos preciso.
El eje SLS controla el ángulo de ataque del cabezal de enrasado independientemente de si un sensor de elevación está bloqueado/comprometido o no. Por tanto, el control puede utilizar los datos del sensor de ángulo y del sensor giroscópico para determinar con mayor precisión los cambios en el ángulo de ataque del cabezal de enrasado en todas las situaciones de enrasado. El eje de pendiente transversal ayuda al control de elevación cuando un receptor (sensor de elevación) está bloqueado, y el control puede utilizar los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico para determinar con precisión los cambios en la pendiente transversal, en particular cuando uno de los sensores de elevación está bloqueado.
Durante las pasadas típicas de enrasado, la máquina realiza correcciones de la elevación del cabezal de enrasado en cada extremo basándose en las señales de los respectivos receptores láser. Cuando uno de los receptores láser está bloqueado o comprometido (y, por tanto, no puede recibir la señal de referencia del plano láser), el sistema no sabe cuánto ajustar/corregir el extremo o el lado bloqueado del cabezal de enrasado. La máquina o el sistema utiliza un sensor giroscópico para determinar si la señal o los datos del sensor de ángulo son válidos o precisos, o si su señal o sus datos están comprometidos o no son fiables por sí mismos (debido a cambios en la aceleración del cabezal de enrasado, tales como si se produce un movimiento lateral del cabezal de enrasado que provoca señales erróneas del sensor de ángulo). El control o sistema lee o recibe continuamente señales o datos detectados por el sensor de ángulo y el sensor giroscópico para determinar con mayor precisión el ángulo del cabezal de enrasado y ajustar con mayor precisión un lado bloqueado en respuesta a las señales del sensor de ángulo y el receptor láser desbloqueado. Cuando la señal no está comprometida, los datos del sensor de ángulo se utilizan con las señales del receptor láser desbloqueado para controlar el extremo bloqueado del cabezal de enrasado. Cuando la señal del sensor de ángulo está comprometida o proporciona determinaciones de ángulo erróneas, los datos del sensor de ángulo se adaptan o corrigen en respuesta al procesamiento de los datos del sensor giroscópico (junto con el procesamiento de los datos del sensor de ángulo), por lo que la información de ángulo determinada adaptada o corregida se utiliza con las señales del receptor láser desbloqueadas para controlar el extremo bloqueado del cabezal de enrasado.
Por tanto, el sistema puede determinar fácilmente el ángulo del cabezal de enrasado y, por tanto, el ajuste adecuado de un extremo bloqueado del cabezal de enrasado durante una pasada de enrasado. Cuando se introducen movimientos o fuerzas laterales, el sistema puede determinar que tales movimientos están presentes (mediante el procesamiento de los datos del sensor giroscópico) y puede corregir de acuerdo con lo anterior los datos erróneos del sensor angular. La medición del ángulo resultante o corregido se utiliza junto con la señal o los datos del receptor láser para ajustar correctamente el cabezal de enrasado durante la pasada de enrasado.
Como se ha comentado anteriormente, durante el funcionamiento normal de la máquina de enrasado, el sensor de ángulo funciona bien cuando realiza una pasada en línea recta (cuando no hay movimientos o aceleraciones laterales o movimientos o aceleraciones rotacionales). Cuando se produce un movimiento diferente, el sensor de ángulo detecta cambios en la aceleración y, por tanto, sus señales no son fiables. La máquina o el sistema de la presente invención corrige esto determinando cuándo no se puede confiar en el sensor de ángulo (por ejemplo, cuando hay un cambio de lado a lado u otras aceleraciones o movimientos del cabezal de enrasado) y, a continuación, utiliza los datos del sensor giroscópico para corregir la lectura del ángulo. Cuando el sensor de ángulos genera señales indicativas de cambios en el(los) ángulo(s) y el sensor giroscópico no detecta ningún cambio en la velocidad de rotación del cabezal de enrasado, entonces el sistema puede determinar que existe un movimiento lateral del cabezal de enrasado (u otra aceleración del cabezal de enrasado) y posiblemente ningún cambio real en los ángulos, y el sistema no reaccionará a los datos erróneos del sensor de ángulos, sino que continuará controlando el cabezal de enrasado correctamente basándose en la señal del receptor láser (y/o en los datos corregidos del sensor de ángulos). Además, cuando el sensor angular genera señales indicativas de cambios en el ángulo o ángulos, y el sensor giroscópico detecta cambios en la velocidad de rotación del cabezal de enrasado, entonces el sistema puede determinar que hay cambios angulares del cabezal de enrasado y puede determinar qué parte de los datos del sensor angular se atribuye a aceleraciones laterales (mediante el procesamiento de los datos del sensor angular y del sensor giroscópico) y puede ajustar o corregir la determinación del ángulo (mediante el procesamiento de los datos del sensor angular y del sensor giroscópico), y el sistema puede entonces utilizar las señales del receptor láser desbloqueado y/o la determinación corregida del ángulo para ajustar los extremos del cabezal de enrasado.
El sensor giroscópico puede formar parte del sensor de ángulo o puede ser un sensor independiente en el cabezal de enrasado. Los sensores trabajan juntos para que el sistema pueda determinar cuándo hay movimiento lateral del cabezal de enrasado y pueda determinar el cambio de ángulo real del cabezal de enrasado durante diversos movimientos del cabezal de enrasado durante una pasada de la máquina de enrasado. Más concretamente, el sensor giroscópico puede utilizarse para determinar cuándo los cambios en las señales o datos del sensor de ángulo se deben, al menos en parte, a un movimiento lateral (cuando cambia la señal del sensor de ángulo y el sensor giroscópico no indica un cambio de velocidad de rotación que correspondería al cambio de ángulo determinado), con lo que el sistema puede procesar conjuntamente los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico para determinar el cambio real en el ángulo del cabezal de enrasado. Por tanto, el sistema puede ajustar el ángulo calculado o determinado de acuerdo con lo anterior para que sea preciso y fiable, incluso cuando se producen movimientos laterales o similares del cabezal de enrasado durante una pasada de enrasado.
Por tanto, el control de la máquina de enrasado puede recibir señales de los receptores láser, el sensor de ángulo y el sensor giroscópico y puede procesar los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico para determinar o calcular el cambio de ángulo real o preciso y el ángulo actual del conjunto de cabezal de enrasado. Opcionalmente, el sensor de ángulo y el sensor giroscópico pueden formar parte de un único dispositivo de detección en el conjunto de cabezal de enrasado, donde el dispositivo de detección único puede incluir un procesador que procesa los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico para determinar o calcular un cambio real o preciso en el ángulo del conjunto de cabezal de enrasado, por lo que una única salida indicativa del ángulo corregido o preciso del cabezal de enrasado se comunica al control del cabezal de enrasado para su uso en el ajuste de los cilindros de elevación durante una pasada de enrasado.
Por tanto, el sistema o máquina o procedimiento para enrasar una superficie de hormigón no curado incluye una máquina de enrasado que comprende un conjunto de cabezal de enrasado, un par de sensores de elevación dispuestos en extremos opuestos del conjunto de cabezal de enrasado, un sensor de ángulo dispuesto en el conjunto de cabezal de enrasado, un sensor giroscópico dispuesto en el conjunto de cabezal de enrasado, y un control. El conjunto de cabezal de enrasado se mueve sobre la superficie de hormigón mediante la máquina de enrasado para enrasar la superficie de hormigón. Los sensores de elevación detectan una elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado con respecto a un plano de referencia establecido en la superficie de hormigón, y los datos del sensor de elevación (indicativos de la elevación detectada) se proporcionan al control para su procesamiento con el fin de determinar la elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado. El sensor de ángulo detecta un ángulo de cabeceo del conjunto de cabezal de enrasado y/o un ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado, y los datos del sensor de ángulo (indicativos del ángulo de cabeceo y/o balanceo detectado) se proporcionan al control para su procesamiento con el fin de determinar el ángulo de cabeceo y/o balanceo del conjunto de cabezal de enrasado. El sensor giroscópico detecta la velocidad de rotación del conjunto de cabezal de enrasado alrededor de un eje lateral del conjunto de cabezal de enrasado y/o un eje longitudinal del conjunto de cabezal de enrasado, y los datos del sensor giroscópico (indicativos de la velocidad de rotación detectada) se proporcionan al control para su procesamiento con el fin de determinar la velocidad de rotación del conjunto de cabezal de enrasado. El control, que responde al menos en parte a los datos del sensor de elevación de los sensores de elevación, controla el conjunto de cabezal de enrasado para establecer la rasante del hormigón no curado. El control determina el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado basándose, al menos en parte, en (i) la velocidad de rotación detectada por el sensor giroscópico y/o (ii) el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo detectados por el sensor angular. El control controla el conjunto de cabezal de enrasado basándose en (i) la elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado detectada por uno o ambos sensores de elevación, (ii) la velocidad de rotación detectada por el sensor giroscópico y (iii) el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo detectados por el sensor de ángulo.
El sistema, o máquina o procedimiento determina cuándo uno de los sensores de elevación no está detectando correctamente la elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado (tal como, debido a una situación de bloqueo de la columna o similar), y determina si el sensor de ángulo está detectando o no correctamente el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado. En respuesta a la determinación de que uno de los sensores de elevación está comprometido y en respuesta a la determinación de que el sensor de ángulo no está detectando correctamente el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado, el control controla el conjunto de cabezal de enrasado basándose en (i) la elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado detectada por el otro sensor de elevación (desbloqueado o no comprometido) y (ii) la velocidad de rotación detectada por el sensor giroscópico. En respuesta a la determinación de que uno de los sensores de elevación no detecta correctamente la elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado, y si no se determina que el sensor de ángulo no detecta correctamente el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado, el control controla el conjunto de cabezal de enrasado en función de las señales del otro sensor de elevación (desbloqueado o no comprometido) y del ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo determinados mediante el procesamiento de los datos del sensor de ángulo capturados por el sensor de ángulo y proporcionados al control.
La determinación de que el sensor de ángulo no está detectando correctamente el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado puede comprender la determinación de que (i) los datos del sensor de ángulo son indicativos de un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor giroscópico son indicativos de un cambio en la velocidad de rotación del conjunto de cabezal de enrasado que está por debajo de un nivel umbral, o puede comprender la determinación de que (i) los datos del sensor de ángulo indican un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor giroscópico indican un cambio en la velocidad de rotación del conjunto de cabezal de enrasado que no se correlaciona con el cambio de ángulo indicado por los datos del sensor de ángulo. La determinación de que el sensor de ángulo está detectando correctamente el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado puede comprender la determinación de que (i) los datos del sensor de ángulo son indicativos de un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor giroscópico son indicativos de un cambio en la velocidad de rotación del conjunto de cabezal de enrasado que se correlaciona con el cambio de ángulo indicado por los datos del sensor de ángulo.
Pueden llevarse a cabo cambios y modificaciones en las realizaciones concretamente descritas sin apartarse de los principios de la presente invención, la cual puede quedar limitada únicamente por el alcance de las reivindicaciones adjuntas, interpretadas según los principios de la ley de patentes.
Claims (20)
1. Una máquina (10) de enrasado para enrasar una superficie de hormigón no curado, dicha máquina de enrasado que comprende:
un conjunto (16) de cabezal de enrasado que comprende un dispositivo (18) de nivelación de la rasante y un elemento (20) vibratorio, en el que dicho conjunto de cabezal de enrasado se puede mover sobre la superficie de hormigón a través de dicha máquina de enrasado;
un par de sensores de elevación dispuestos en extremos opuestos de dicho conjunto de cabezal de enrasado, en el que dichos sensores de elevación detectan una elevación del extremo respectivo de dicho conjunto de cabezal de enrasado con respecto a un plano de referencia establecido en la superficie de hormigón;
un sensor (30) de ángulo dispuesto en dicho conjunto de cabezal de enrasado, en el que dicho sensor de ángulo detecta un ángulo de cabeceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado y/o un ángulo de balanceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado, y en el que dicho sensor de ángulo captura datos del sensor de ángulo indicativos del ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo detectados;
un sensor (32) giroscópico dispuesto en dicho conjunto de cabezal de enrasado, en el que dicho sensor giroscópico detecta la velocidad de rotación de balanceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado en torno a un eje lateral de dicho conjunto de cabezal de enrasado que se extiende hacia delante y hacia atrás de dicho conjunto de cabezal de enrasado y/o una velocidad de rotación de cabeceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado en torno a un eje longitudinal de dicho conjunto de cabezal de enrasado que se extiende a través de dicho conjunto de cabezal de enrasado, de tal manera que la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo se detecta sobre uno o ambos ejes ortogonales del conjunto de cabezal de enrasado, y en el que dicho sensor giroscópico captura datos del sensor giroscópico indicativos de la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo detectada;
un control (28), en el que dicho control, en respuesta a las señales de dichos sensores de elevación, controla dicho conjunto de cabezal de enrasado para establecer la rasante del hormigón no curado;
en el que dicho control procesa los datos del sensor giroscópico y los datos del sensor angular para determinar el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado, y en el que dicho control controla el conjunto de cabezal de enrasado basándose en las señales de uno o ambos de dichos sensores de elevación y el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo determinados del conjunto de cabezal de enrasado;
en el que, en respuesta a que uno de los sensores de elevación está comprometido de modo que no detecta correctamente la elevación de su respectivo extremo del conjunto de cabezal de enrasado, y en respuesta al procesamiento de los datos del sensor de ángulo capturados por dicho sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico capturados por dicho sensor giroscópico, dicho control determina si los datos del sensor de ángulo están comprometidos; y
en el que, en respuesta a la determinación de que los datos del sensor de ángulo están comprometidos, dicho control procesa los datos del sensor giroscópico para determinar el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado, y en el que dicho control controla el conjunto de cabezal de enrasado basándose en señales de un sensor de elevación no comprometido de dichos sensores de elevación y basándose en el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado determinado utilizando los datos del sensor giroscópico.
2. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que dicha máquina de enrasado comprende una unidad con ruedas, y en la que dicho conjunto de cabezal de enrasado se puede mover en relación con dicha unidad con ruedas mediante una pluma (14) extensible y retráctil.
3. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que dicha máquina de enrasado comprende una unidad con ruedas con dicho conjunto de cabezal de enrasado montado de manera ajustable en la misma, y en la que dicho conjunto de cabezal de enrasado se puede mover sobre el hormigón mediante el movimiento de dicha unidad con ruedas sobre y a través del hormigón no curado.
4. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que dicha máquina de enrasado comprende una unidad (12) de base y en la que dicho conjunto de cabezal de enrasado se puede mover con respecto a dicha unidad de base mediante un brazo articulado.
5. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que dichos sensores de elevación comprenden receptores (24) láser.
6. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que, en respuesta a la determinación de que los datos del sensor de ángulo no están comprometidos, dicho control controla dicho conjunto de cabezal de enrasado en respuesta a las señales del sensor de elevación no comprometido y el ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo determinado según se determina mediante el procesamiento. de datos del sensor de ángulo.
7. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que dicho control determina que los datos del sensor de ángulo están comprometidos en respuesta a (i) los datos del sensor de ángulo son indicativos de un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor de giroscopio son indicativos de un cambio en la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado que está por debajo de un nivel umbral, o que responde a (i) que los datos del sensor de ángulo sean indicativos de un cambio de ángulo y (ii) que los datos del sensor de giroscopio sean indicativos de un cambio en la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado que no se correlaciona con el cambio de ángulo indicado por los datos del sensor de ángulo.
8. La máquina de enrasado de la reivindicación 7, en la que dicho control determina que los datos del sensor de ángulo no están comprometidos en respuesta a (i) los datos del sensor de ángulo son indicativos de un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor de giroscopio son indicativos de un cambio en la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado que se correlaciona con el cambio de ángulo indicado por los datos del sensor de ángulo.
9. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que dicho sensor de ángulo comprende un sensor de uno o dos ejes que detecta el ángulo de cabeceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado y/o el ángulo de balanceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado.
10. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que dicho control recibe los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico y procesa los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico para determinar un ángulo corregido de dicho conjunto de cabezal de enrasado.
11. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que un procesador en dicho conjunto de cabezal de enrasado recibe los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor de giroscopio y procesa los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor de giroscopio para determinar un ángulo corregido de dicho conjunto de cabezal de enrasado, y en la que el procesador genera una salida a dicho control que es representativa del ángulo corregido de dicho conjunto de cabezal de enrasado.
12. La máquina de enrasado de la reivindicación 1, en la que, en situaciones en las que uno de dichos sensores de elevación está bloqueado para no detectar correctamente la elevación de su extremo respectivo de dicho conjunto de cabezal de enrasado y en las que dicho sensor de ángulo no está comprometido, dicho control controla el conjunto de cabezal de enrasado basándose en la elevación detectada por el sensor de elevación desbloqueado y el ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo detectado por dicho sensor de ángulo.
13. La máquina de enrasado de la reivindicación 12, en la que, en situaciones en las que uno de dichos sensores de elevación está bloqueado para no detectar correctamente la elevación de su extremo respectivo de dicho conjunto de cabezal de enrasado y donde dicho sensor de ángulo está comprometido para no detectar correctamente el ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado, dicho control controla el conjunto de cabezal de enrasado basándose en la elevación detectada por el sensor de elevación desbloqueado y la velocidad de rotación de balanceo y/o de cabeceo detectada por dicho sensor giroscópico.
14. Un procedimiento de enrasado de una superficie de hormigón no curado, dicho procedimiento que comprende:
proporcionar una máquina (10) de enrasado que comprende un conjunto (16) de cabezal de enrasado, un par de sensores de elevación dispuestos en extremos opuestos del conjunto de cabezal de enrasado, un sensor (30) de ángulo dispuesto en el conjunto de cabezal de enrasado, un sensor (32) giroscópico dispuesto en el conjunto de cabezal de enrasado, y un control (28);
mover el conjunto de cabezal de enrasado sobre la superficie de hormigón mediante la máquina de enrasado;
detectar, mediante los sensores de elevación, una elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado con respecto a un plano de referencia establecido en la superficie de hormigón;
detectar, mediante el sensor de ángulo, un ángulo de cabeceo del conjunto de cabezal de enrasado y/o un ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado;
detectar, mediante el sensor giroscópico, la velocidad de rotación del conjunto de cabezal de enrasado en torno a un eje lateral del conjunto de cabezal de enrasado que se extiende hacia delante y hacia atrás del conjunto de cabezal de enrasado y/o una velocidad de rotación de cabeceo de dicho conjunto de cabezal de enrasado en torno a un eje longitudinal del conjunto de cabezal de enrasado que se extiende a través de dicho conjunto de cabezal de enrasado, de forma que la velocidad de rotación de balanceo y/o de cabeceo se detecta en torno a uno o ambos ejes ortogonales del conjunto de cabezal de enrasado;
responder, al menos en parte, a las señales de los sensores de elevación, controlando, mediante el control, el conjunto de cabezal de enrasado para establecer la rasante del hormigón no curado;
determinar el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado basándose, al menos en parte, en (i) la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo detectada por el sensor giroscópico y/o (ii) el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo detectados por el sensor angular;
controlar, mediante el control, el conjunto de cabezal de enrasado basándose en (i) la elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado detectada por uno o ambos sensores de elevación, (ii) la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo detectada por el sensor giroscópico y (iii) el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo detectados por el sensor de ángulo; y
en respuesta a la determinación de que uno de los sensores de elevación no detecta correctamente la elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado, y en respuesta a la determinación de que el sensor de ángulo no detecta correctamente el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado, controlar, mediante el control, el conjunto de cabezal de enrasado basándose en (i) la elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado detectada por el otro sensor de elevación y (ii) la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo detectada por el sensor giroscópico.
15. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que, en respuesta a la determinación de que uno de los sensores de elevación no está detectando correctamente la elevación del extremo respectivo del conjunto de cabezal de enrasado, y cuando no se determina que el sensor de ángulo no está detectando correctamente el ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado, controlando, mediante el control, el conjunto de cabezal de enrasado en respuesta a las señales del otro sensor de elevación y el ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo determinado según se determina mediante el procesamiento de datos del sensor de ángulo capturados por el sensor de ángulo y se suministra al control.
16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que determinar que el sensor de ángulo no está detectando correctamente el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado comprende determinar que (i) los datos del sensor de ángulo son indicativos de un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor giroscópico capturados por el sensor giroscópico son indicativos de un cambio en la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo del conjunto de cabezal de enrasado que está por debajo de un nivel umbral, o determinar que (i) los datos del sensor de ángulo indican un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor giroscópico capturados por el sensor giroscópico indican un cambio en la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo del conjunto de cabezal de enrasado que no se correlaciona con el cambio de ángulo indicado por los datos del sensor de ángulo.
17. El procedimiento de la reivindicación 16, que comprende determinar que el sensor de ángulo está detectando correctamente el ángulo de cabeceo y/o el ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado mediante la determinación de que (i) los datos del sensor de ángulo son indicativos de un cambio de ángulo y (ii) los datos del sensor giroscópico son indicativos de un cambio en la velocidad de rotación de balanceo y/o cabeceo del conjunto de cabezal de enrasado que se correlaciona con el cambio de ángulo indicado por los datos del sensor de ángulo.
18. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende proporcionar al sensor angular de control datos capturados por el sensor angular y datos del sensor giroscópico capturados por el sensor giroscópico, en el que la determinación del ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado comprende determinar el ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo del conjunto de cabezal de enrasado basándose al menos en parte en (i) el procesamiento de los datos del sensor giroscópico y/o (ii) el procesamiento de los datos del sensor angular.
19. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende recibir en el control datos del sensor de ángulo capturados por el sensor de ángulo y datos del sensor giroscópico capturados por el sensor giroscópico y procesar, mediante un procesador de datos en el control, los datos del sensor de ángulo y los datos del sensor giroscópico para determinar un ángulo corregido del conjunto de cabezal de enrasado.
20. El procedimiento de la reivindicación 19, que genera, mediante el procesador de datos en el control, una salida al control que es representativa del ángulo corregido del conjunto de cabezal de enrasado.
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