[发明专利]管道铺设系统和方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

提供本发明内容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。本发明内容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。