專利名稱：用于平整地面的系統(tǒng)、設備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過研磨來平整(level)地面的系統(tǒng)、設備和方法。
背景技術(shù)：
當前存在用于研磨地面的機器和工具，該地面包括譬如天然石的石頭，混凝土和木頭。建筑工業(yè)當前使用這樣的技術(shù)，其中，建筑物在工廠中以多種不同模塊的形式生產(chǎn)。該建筑物僅僅是在其要坐落之處的混凝土板上組裝。該系統(tǒng)需要非常平整的混凝土基部，即最高點和最低點之間的高度差為±1毫米。在市場上，當前沒有機器能夠在不重復人工測量且不進行逐步的中間研磨的情況下實現(xiàn)該要求。
建筑工業(yè)還使用這樣的建筑技術(shù)，其甚至需要更加平整的混凝土基部，特別是在立體倉庫(high-rise storage )的情況下，其中自動升降卡車移動并將托板等舉到很高的高度并下降，而且同時通過沿混凝土地面移動的車輛來運輸它們。這需要地面的平整度(levelness)具有非常細微的公差，因為托板可能位于空中幾米高處，可能幾十米高處，同時被垂直地和橫向地多動，在地面平整度的較小異常可導致在該高度處非常大的偏差，而這種細微的公差不能在沒有加工混凝土的情況下實現(xiàn)，而對混凝土的加工是既耗時又耗人力的。除了別的以外，當前的技術(shù)采用了在地面上研磨兩條軌道，而卡車在該軌道中并沿著該軌道運動，該軌道需要非常的平整。然而，這些軌道使得地面更難以被使用，因為任何穿過這些軌道的車輛受到顛簸和振動的干擾并且甚至被卡在這些軌道中而變得難以操縱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于通過研磨來平整地面的系統(tǒng)、設備和方法，在地面的研磨過程中，地面的高度被連續(xù)地測量并且地面研磨設備的去除速率^L連續(xù)地控制。
本發(fā)明涉及一種用于通過地面研磨機來平整地面表面的設備，包括提升設備，用于在平整地面表面時調(diào)整地面研磨機在地面表面上的高度。該設備包括在平整地面過程中與地面表面接觸的感應設備，該感應設備以一方式連接到地面研磨機，其方式是感應設備可以基本垂直于要被平整的地面表面自由i也移動。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例涉及這樣的設備，其中感應設備沿垂直方向的自由移動通過至少一個滑軌來實現(xiàn)，該滑軌基本垂直于要被平整的地面表面延伸。
本發(fā)明的又一個實施例涉及這樣的設備，其中感應設備包括支座，該支座可以沿著滑軌移位并且具有第一自由下端，該第一自由下端在平整地面表面期間經(jīng)由接觸部件與地面表面4妄觸。
又一個實施例涉及這樣的設備，其中提升設備包括支撐輪，其經(jīng)由至少一個可移動撐桿懸掛部分高度可調(diào)整地連接到地面研磨機。
又一個實施例涉及這樣的設備，其中撐桿是平行撐桿。
又一個實施例涉及這樣的設備，其中接觸部件是至少一個球形滾子；在進一步的實施例中接觸部件是至少一個PCD圓頂。
又一個實施例涉及這樣的設備，其中至少一個激光接收器被布置在感癥設備上，且又一個實施例涉及這樣的設備，其中激光接收器被布置在支座的第二自由上端。
本發(fā)明還涉及一種用于通過地面研磨機來平整地面表面的系統(tǒng)，其中激光發(fā)射器被操作地連接到至少一個激光接收器，其中激光接收器被布置在4應設備上。
本發(fā)明進一步涉及一種用于通過地面研磨機來平整地面表面的方法，其中激光發(fā)射器發(fā)射信號，該信號被布置在如前述任一權(quán)利要求的感應設備上的激光接收器接收，由此該激光接收器的高度被檢測并轉(zhuǎn)換為地面表面水平高度中的可能的偏差，在地面表面的平整期間，地面研磨機的高度相對于該水平高度中的可能的偏差而被調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明，高度被旋轉(zhuǎn)激光器和研磨機上的激光接收器測量，接收器坐落在與要被研磨的表面接觸的感應設備上，且感應設備通過滑動連接件連接到研磨機，這使得感應設備可以相對于研磨機和支撐輪大致垂直地自由移動。高度偏差被記錄并且混凝土表面的加工通過控制提升設備的系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。在研磨機的前緣，提升設備連接到支撐研磨機的輪，所述提升設備由此通過抬升、降低或保持研磨機相對于要被研磨的表面和支撐輪的高度來調(diào)節(jié)研磨機的去除切削。
通過本發(fā)明，其連續(xù)地測量高度并由此控制機器，地面平整過程導致在地面研磨中明顯地更高效并獲得更好的平整度，研磨過程也被合理化。本發(fā)明提供一種功能良好的地面平整系統(tǒng)，其在研磨中實現(xiàn)良好平整度。本發(fā)明減少了所需的人手數(shù)量以及大部分耗時的測量，特別是人工測量，并降低了地面平整的成本及其所需的時間。本發(fā)明的目的是提供一種當前市場上缺乏的新的測量系統(tǒng)。其目標是改進目前已有的地面研磨機使之還包含測量系統(tǒng)。研磨測試的結(jié)果顯示根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)發(fā)揮了作用。在研磨之前的測量中高出太多的點-故加工，而那些過^f氐的點沒有凈皮加工。由于測量在研磨頭的前緣執(zhí)行，在較短空間內(nèi)存在較大水平高度差異的地方， 一些較低的點
被研磨頭的后緣加工。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)存在多個優(yōu)點它比較容易移動和
組裝，且由于較小數(shù)量的測量而節(jié)約了時間并且還提高了精度，也就是說，研磨之后的平整度。根據(jù)本發(fā)明的設計構(gòu)造和方法在需要高精度研磨時給操作者帶來很大的益處，并且由于低材料成本而具有經(jīng)濟的優(yōu)點。這意味著旋轉(zhuǎn)激光器的使用對產(chǎn)生平整研磨結(jié)果是較好的問題解決方案，并且給出了更加均勻的結(jié)果。旋轉(zhuǎn)激光器和至少一個激光接收器的使用提供了實現(xiàn)精度要求的方案并且該方案可靠且價格合理。


本發(fā)明將在下文中參考附圖進行詳細地描述，在附圖中圖1示出了研磨機的一個實例；
圖2示出了圖1中的研磨機的研磨工具保持器的一個實例；圖3示出了可以用于根據(jù)本發(fā)明的研磨機的測量設備的一個實例；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的角度調(diào)整如何產(chǎn)生垂直調(diào)整；圖5更詳細地示出了根據(jù)圖4的高度調(diào)整；
圖6示出了可以用于根據(jù)本發(fā)明的測量設備中的接收器的范圍和靈敏
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明可以使用的接收器的一個實例；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的提升/測量設備的實施例的側(cè)視圖9和圖10示出了圖8中的提升/測量設備從不同角度的透視6圖11示出了提升/測量設備的另一實施例的側(cè)視圖12示出了圖11中的提升/測量設備的另一部分；
圖13更詳細地示出了圖12中的部分；
圖14示出了用于控制根據(jù)本發(fā)明的研磨機的方法的一部分；
圖15示出了用于控制根據(jù)本發(fā)明的研磨機的方法的另一部分；
圖16示出了用于控制根據(jù)本發(fā)明的研磨機的方法的又一部分；
圖17示出了用于控制根據(jù)本發(fā)明的研磨機的方法的再一部分；
圖18示出了在研磨之前的地面測量；
圖19示出了在研磨之后的地面測量；
圖20示出了用于控制根據(jù)本發(fā)明的研磨機的方法的流程圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的電氣設計的電路圖22示出了來自本發(fā)明測試的測量結(jié)果(測量Strandgatan混凝土板； 與理論的差異；+=高出的地板；單位mm,比例1: 75)。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于通過研磨來平整地面的系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、設備以及 方法。根據(jù)本發(fā)明的控制和測量系統(tǒng)被設計用于研磨機10 (圖1)，該研磨 機被無線電控制以便使操作者的工作更加簡單且該研磨機經(jīng)由兩個無刷DC 伺服電機控制，每一個電機都被安裝到輪20。該機器擱置在這兩個輪20和 一個或多個研磨盤30上(圖4)。動摩擦顯著低于靜摩擦，這意味著在操作 中，該機器相對容易操縱，盡管其重量為600kg。
驅(qū)動研磨盤30的電機是具有15kW功率輸出的三相異步電機31。該電 機經(jīng)由變頻器而被控制，該變頻器饋送30-90Hz的頻率，具有齒輪傳動裝置 的帶驅(qū)動系統(tǒng)輸送450到1350rpm的速度。研磨由金剛石工具來執(zhí)行，該金 剛石工具被固定到四個工具保持器40,這些工具保持器40安裝在更大的旋 轉(zhuǎn)研磨盤30上。圖2示出了帶有六個工具50的其中一個工具保持器40。這 些工具易于更換并且操作者可以取決于地面類型和所期望的去除速率來方 便地選擇是否使用一個、兩個、三個或六個工具。研磨機10還配備有"霧 冷系統(tǒng)(mist cooler system)",其意p未著細樣t的水霧^皮噴灑到地面上，這于 是冷卻金剛石工具50。這導致更高效的研磨以及更長的工具服務壽命。
旋轉(zhuǎn)激光器60 (圖3 )是一種旋轉(zhuǎn)激光平整儀器，其與至少一個或多個激光接收器61 (例如兩個或三個) 一起測量高度差異。大部分旋轉(zhuǎn)激光器具
有的一個功能是自調(diào)平(self-leveling),這允許它在被激活的時候自動自調(diào) 平。該功能允許激光器在士10度的傾斜下不會影響精度。另一功能是自動水 平高度監(jiān)測(level monitoring),這會在支座70開始要掉落或該儀器離開其 原始位置時給出警告。該旋轉(zhuǎn)激光器具有堅固的(robust)設計并且轉(zhuǎn)動頭 (rotor head)由激光器殼體外罩保護，該外罩能抵抗從lm的高度落到混凝 土表面上。它還是防塵并且水密的，這允許其在戶外使用。所使用的旋轉(zhuǎn)激 光器60是激光等級1、 2、 3A或3R,等級3A和3R允許的功率輸出或脈沖 能量比等級2大五倍，但是當光束通過光學系統(tǒng)傳播時，從風險角度看其變 得與等級2相同。
激光接收器61 (圖7)是接收由旋轉(zhuǎn)激光器60發(fā)射的信號并且相應地 指示出接收器處在何種高度的單元。要考慮接收器61的精度，因為它可能 取決于所選的單元而從土0.05mm變化到士12mm。還需要考慮的其它問題是單 元的接收角度，該角度也可以從士45度顯著地變化到360度。接收器61在下 文中更力口詳纟田地描述。
為了建立測量系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)激光器60被設置在要被加工的表面的邊緣上 的支座上，這是因為旋轉(zhuǎn)激光器不能被影響以致移動離開其位置。被用于接 收激光信號的接收器61在支座70頂部被安置在研磨機10上，如圖8-10和 11所示。
激光接收器61的放置對測量的精度具有很大關(guān)系。因為機器10—直處 于運動中并且在加工過程中條件會改變，在放置接收器61時需要考慮幾個 因素。
工具磨損-工具磨損影響機器相對于地面的高度。在全新的工具和 磨壞的工具之間的差異可以高至15mm。
-距下方表面的相同距離-在測量中對精度的一個要求是接收器61必 須總是處于距地面的特定距離處。這是為了便于通過測量相對于參考點的高 度差異來評價地面的平整度。
-來自下方表面的熱干擾-根據(jù)NCC Construction Sverige AB的 GunillaBlomkvist (他是在混凝土板構(gòu)造方面的測量工程師)，相對于地面的 測量點扮演一個重要角色。測量點應該位于地面表面上方半米處以便避免從 下方表面輻射的熱的影響。這對于激光測量而言非常正確并且在暖和的環(huán)境中這種影響尤其明顯，特別是在瀝青上，盡管混凝土也發(fā)散能夠?qū)е赂蓴_的 熱。
-振動-在研磨期間，機器10中發(fā)生振動。振動根據(jù)一些因素而變化， 這些因素譬如工具50的類型、研磨速度以及要被加工的材料。在正在進行 的研磨過程中觀察機器，可以注意到相對較小的振動，這被認為不會妨礙測量。
由于這些原因，將傳感器放置在機器10的現(xiàn)有部分上的方案由于不能 補償工具磨損而被排除。這是因為機器將其大部分重量作用在研磨頭上，且 構(gòu)造的其它部分隨著工具的磨損而隨動.，從而研磨頭總是壓靠在地面上。結(jié) 果是具有研磨頭和電機的機器隨著工具不斷磨損而沉降，并且取決于工具的 狀態(tài)而沿著垂直方向變化15mm。
獨立感應設備70采取接收器支座的形式，其具有抵靠地面的參考輪/球 或耐磨表面(wearing surface),該獨立感應設備固定到研磨才幾10的前緣， 導致要被研磨的表面的精確測量。在新工具和被磨損工具之間的差異導致角 度的變化，這致使表面和接收器61之間的距離的變化。該角度變化可以被 計算，使得還可以計算垂直誤差。接收器支座70位于機器10的前方(圖 8-10)。工具磨損在一半長度后為15mm,在整個長度后為30mm,如圖4所 示。
工具磨損所引起的角度變化以與輪子軸線的變化相同的角度影響機器 IO的前部。該角度引起垂直方向的變化，如圖5所示。在該實施例中，測量 支座70的高度是500mm,但是在其它實施例中它可以更短或更長，以便避 免如前所述的熱輻射問題。圖5中的符號X是相對于地/地面的新高度。
通過使用各三角關(guān)系的計算，可以計算x,且沿垂直方向的變化為
《=500 —義=500 * (1 — cos(a))
這給出結(jié)果
X' = 500 * (卜cos(l .3429)) = 0.1386畫
從新工具到完全磨壞的工具產(chǎn)生的垂直誤差相對較小，并被認為不會引 起系統(tǒng)精度的較大誤差?？紤]到此處所述的這些問題，位于機器前緣的測量 支座70是一個較好的解決方案。
目前市場上沒有帶信號拾取器的接收器滿足所尋求的精度要求。該便于 獲取可用信號的接收器是被設計為放置在具有較低精度要求的挖掘機、道路平地機或類似機器上。這些接收器具有大約10mm的精度，并且不能為本應 用所接受。具有足夠高精度的接收器是所謂的手持式接收器61。它們不便于 傳輸可用電信號，因為測量結(jié)果僅僅在接收器上的發(fā)光二極管和LCD屏上 示出，給出接收器相對于激光器的位置的指示。
手持式接收器61具有帶光電二極管的傾斜表面，其被激光照射。接收 器61于是具有激光視為存在的不同范圍。這些范圍在圖6中示出。由于接 收器61具有對零水平高度(level)的感應范圍，并且下一區(qū)域較大，因此 僅可能使用接收器如何相對于激光器60定位的指示。這導致三種信號高、 一般、低。沒有制造者愿意泄漏它們的產(chǎn)品是如何設計的信息或討論如何將 信號容易地耦合出來。在基本上僅具有三個信號的情況下，決定在接收器61 上使用已有的光電二極管62，如圖7所示。
如果接收器定位為與激光器齊平，則接收器61使得兩個二極管62都發(fā) 光，如果接收器太高或太低，則只有一個二極管發(fā)光。被選擇用于處理來自 發(fā)光二極管的已有信號的方案是光電晶體管。這樣的有利之處是信號可以被 使用而無需介入接收器61。根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)，機器10根據(jù)由接收器 發(fā)射的信號被控制。
為了制造根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)，其中測量結(jié)果被解譯并且信息于是被 用于確定地面是否需要被加工，必須控制研磨機10的去除速率。研磨機被 配備有這樣的系統(tǒng)，其中操作者便于通過調(diào)整研磨速度、前進速率和改變研 磨壓力來改變?nèi)コ俾剩渲懈淖冄心毫νㄟ^人工地利用在機器側(cè)上的可 調(diào)整重量實現(xiàn)。
通過調(diào)整工具的旋轉(zhuǎn)速度來改變研磨速度是復雜的操作。最高速度并不 總是提供最快的去除，還存在很多起作用的其它因素，譬如所使用的工具、 被研磨的材料和材料的含濕量。去除速率不正比于研磨速度的事實并不是調(diào) 整研磨速度所引起的唯一問題。還產(chǎn)生各種問題，因為機器的設計基于動摩 擦低于靜摩擦的事實并且調(diào)整研磨速度引起前進速率的不同前提。
在研磨期間的一般前進速率是0.2m/s。該速度可以一皮調(diào)整以便增加地面 加工時間并由此通過相對簡單的介入(intervention)增加去除。
控制驅(qū)動電機的信號是0-5V,其中2,500V是靜態(tài)的(stationary )。信號 可以在去除發(fā)生的情況下容易地連接到PLC并被衰減(damped),在去除不 發(fā)生時避開(bypass)該PLC而不操作以便更快速地前進。這樣做存在的一個問題是，這會在操作者認為合適(see fit)的時候干擾他或她驅(qū)動地面研 磨機的范圍。
調(diào)節(jié)去除速率的另一方法是調(diào)整研磨壓力。該方法當前通過改變可調(diào)重 量和通過將外部重量放置到機器10上以便增加研磨壓力而在一定程度上被 使用。該方法可以在提升/抬升設備將機器10提升/抬升時而被應用，以這樣 的方法可以移除機器的較大比例重量和將重量重新分配到位于機器前緣的 支撐輪80。這將意味著作用到地面的接觸壓力降低并導致較慢的去除。
用于調(diào)節(jié)去除速率的優(yōu)選方法是改變研磨壓力，涉及在去除材料時的一 般研磨壓力，如果一區(qū)域不需要被加工，研磨壓力可以被降低。這使得可以 非常簡便地改變?nèi)コ俾省?br> 研磨機10 (在本實施例中為HTC 950 RX型)具有支撐/運輸輪80這樣 形式的附件，類似于安裝到拖車上的支撐輪。地面研磨機10于是擱置在兩 個驅(qū)動輪20和安裝到前緣的支撐輪80上。這允許研磨機被移動，由通常操 縱機器10的DC電機驅(qū)動或允許機器被人工滾動，這在靜止工具接觸地面 時是不可能的。
運輸輪80是根據(jù)本發(fā)明的兩個實施例的出發(fā)點。這可以從圖8到11看 出。運輸輪構(gòu)造的改進意味著根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以被容易地轉(zhuǎn)移到另 一機 器10。使用已知支撐輪構(gòu)造的部件，以便降低成本并改善與已知研磨機的兼 容性。，為了當機器向旁邊轉(zhuǎn)動時不在轉(zhuǎn)向或研磨中產(chǎn)生任何問題，來自原有 構(gòu)造的輪80被使用。主要的差異在于，人工抬升被包括調(diào)整固定裝置91的 提升設備90替代。調(diào)整固定裝置的功能是抬升或降低機器IO并由此調(diào)整研 磨頭壓靠地面的力。調(diào)整固定裝置91的最大能力(capacity)是6800N,其 足以用于提升整個機器的重量。
所使用的輪80要求懸掛部分(suspension)總是垂直于地面從而高度不 會被改變的輪子角度影響。因為提升設備90還包括負載傳感器(loadcell) 92用于感應輪80正經(jīng)受何種負載，故該問題得以解決。圖11和12示出了 在第一實施例中安裝好的負載傳感器92。通過負載傳感器92得知輪80上的 負載，由此可以評估研磨壓力。取決于表面的水平高度，調(diào)整固定裝置91 將機器10調(diào)整到給定水平的研磨壓力。這導致距地面的恒定高度，'而無論 輪80的位置。
才艮據(jù)本發(fā)明的該系統(tǒng)所基于的事實是，給出地面水平高度的測量被連續(xù)
ii地執(zhí)行。為了實現(xiàn)這個目的，測量支座70必須與下方表面接觸，也就是說
和地面接觸，并且必須在連接到研磨機10時可以自由地滑動。測量支座70 被設計為具有接觸部件73,該接觸部件73為在端部/底部上的至少一個球形 滾子或至少 一 個多晶或復合金剛石(polycrystalline or compact diamond ) (PCD)圓頂(圖11和12中的一個實施例中具有一個PCD圓頂，而圖8-10 中的第二實施例具有兩個PCD圓頂作為接觸部件并且#1布置在平行撐桿 100上以便確保輪80垂直于地面)，其接觸地面表面并允許沿所有方向的移 動。由于測量支座70僅需要承載其自身的重量，球形滾子/PCD圓頂可以順 利地以大的限度(margin)處理負載。
到研磨機10的固定包括安裝到支座70的兩個滑軌71以及到改進的支 撐輪構(gòu)造和平行撐桿構(gòu)造100的連接件72。使用兩個軌的原因是，響應沿所 有水平方向的運動，其還提供更好的穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造允許支座沿 垂直方向自由地移動并且意味著每一個球形滾子/PCD圓頂在支座自身重量 的作用下一直壓靠下方表面。
對于控制系統(tǒng)，獨立的電開關(guān)盒被使用并具有函數(shù)繼電器(function relay)作為中央單元。在圖21中示出了電氣設計的電路圖。Zelio邏輯電路 (Zelio logic )是由Telemecanique制造的一種數(shù)字函數(shù)繼電器，其被用于控 制系統(tǒng)中。函數(shù)繼電器供應有24V DC并被安裝到35mm導軌電源(DIN rail), 這提供了安裝在電，關(guān)盒中的良好前提。Zelio邏輯電路具有八個用于24V DC的數(shù)字輸入端，其中四個可以被用于0-10V范圍的模擬信號。內(nèi)部A/D 轉(zhuǎn)換器使用8位，其給出了可接受的分辨率。所提供的輸出端是四個繼電器 輸出端，其可以用于8A。
在本發(fā)明中使用的負載傳感器92 (圖11-13)是TB型的。彎曲梁被用 于測量壓力并能夠測量0-500kg且具有750kg的安全過載，這意味著它可以 承受機器10的全部重量。最大電源是15V DC且輸出信號是2mV/V，這意 味著在供應電壓為10V時全負載下最大輸出信號為20mV。應變測量儀安裝 在負載傳感器92中的腔體內(nèi)。兩個測量儀測量縱向延伸并且兩個測量橫向 延伸。這四個應變測量儀被聯(lián)接到惠斯登電橋(Wheatstone bridge )。與四個 測量儀的電橋連接意味著負載傳感器92不會變得對由溫度變化導致的電阻 變化敏感。
在如圖8-10所示的第一實施例中，負載傳感器92被定位為使得它感應調(diào)整固定裝置90所經(jīng)受的力。在根據(jù)圖11-13的第二實施例中，負載傳感器 測量輪80所經(jīng)受的壓力，根據(jù)它可以計算研磨頭的接觸壓力。這些實施例 意味著通過負載傳感器92可以檢測研磨機10的研磨頭施加到下方表面(也 就是地面)的力，從而允許研磨機的表面去除被自動地控制。
為了放大來自負載傳感器92的信號，負載傳感器放大器被用于將來自 負載傳感器的信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流信號。放大器允許從負載傳感器92 到PLC的連接而無需使用獨立的平衡儀器(balancing instrument )。放大器通 過安裝在研磨^L 10前部的+反式電位計(panel potentiometer)來調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明所使用的程序具有三個信號。其中兩個是從光電晶體管發(fā)出 的離散信號，其在接收器61上的發(fā)光二極管62發(fā)光時為高。第三輸入信號 從負載傳感器發(fā)出并且是模擬信號，該模擬信號被8位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。該 兩個離散信號也進入計時器電路，其將這些信號轉(zhuǎn)換為脈沖。該步驟使得可 以通過簡單的方式來處理由發(fā)光二極管產(chǎn)生的信號。并且該步驟跟隨有處理 器步驟，以便防止系統(tǒng)在評估表面是否要被研磨時僅^又對一個測量作出反應 而不利用平均值。該步驟具有四個處理器，當兩個輸入端同時被激活時其計 算來自每一個輸入端的脈沖以及脈沖總數(shù)。圖14示出了輸入端所通向的計 時器電路并示出了信號如何被傳遞到處理器步驟。
在處理器步驟之后的是比較器步驟(圖15),其通過隨后的門邏輯電路 解譯在處理器中的信息并確定表面是否要被加工。來自該步驟的輸出信號包 括離散信號，其中高指示該表面高于參考值并且要被加工。
為了提供保留表面是否要被加工的信息的存儲器，處理器被使用。該存 儲器被運行為使得，如果要執(zhí)行研磨，處理器內(nèi)容為數(shù)字0，且如果表面不 要被加工，則處理器內(nèi)容為數(shù)字零。圖16示出了處理器以及用于存儲操作 的其它電路。來自存儲器的信息用于選擇負載傳感器92必須承受的壓力。 來自負載傳感器的信號與針對不同水平高度的預先編制值進行比較。預先編 制的水平高度還包括公差限制，從而振動以及其它干擾將會具有較'J、的彰 響。取決于來自存儲器的信號，負載傳感器上的壓力被調(diào)整，這意味著對表 面的加工總是在相同的壓力下執(zhí)行且在不要執(zhí)行研磨時研磨頭總是被抬升 相同的高度。圖17示出了比較器，其確定負載傳感器92上的壓力是否處于 正確水平中。根據(jù)比較器，存儲器確定何種信號將要被使用并被傳遞到控制 調(diào)整固定裝置91的輸出端。在建筑場所中，當前測量以大約一米的間隔手動執(zhí)行，并且測量干擾研
磨地進行多次以便滿足精度要求，該精度要求往往是士lmm。來自建筑工程 的測量結(jié)果在圖19中示出。為了模擬在建筑工程上在外部執(zhí)行的測量，在 測得為3.5 x lm的矩形區(qū)域內(nèi)在混凝土板上進行了高度測量。在該區(qū)域上， 相對于參考點進行了 24個高度的測量，從而測量以半米的間隔執(zhí)行。來自 Leica的DNA 03儀器被用于測量。該儀器被制造用于工業(yè)測量并具有較高 的精度，具有0.3mm每千米的標準偏差。圖18示出了在研磨之前測得的水 平高度，其中所有測量結(jié)果都以O.lmm為單位給出。在本說明書中示出的 來自測量的所有結(jié)果都是以O.lmm為單位并且所有測量都具有相同的固定 參考點，以便容易地比較這些結(jié)果。
為了使表面平整，大于實際測量區(qū)域的區(qū)域被加工。短側(cè)上的測量點導 致復雜情況，因為研磨機10不能加工這些點。該問題由于被測量表面的布 置且研磨所執(zhí)4亍的地方的混凝土基部使用兩種級別的混凝土灌注引起， 一種 較硬而另一種較軟。為了將整個測量表面定位在同一類型的混凝土上，不得 不采用這樣的方式從而不能研磨到外側(cè)的點。由此，來自上部短側(cè)上的外部 測量點的測量結(jié)杲不應該在解譯結(jié)果時被評價。
用于測量系統(tǒng)的零水平高度，即機器10所期望實現(xiàn)的水平高度，被設 置為0.3mm,其對應于在示出了各測量結(jié)果的圖中的值3。研磨之后的測量 結(jié)果在圖19中示出。如測量所示，獲得了士2.2mm的精度。在研磨中的誤差 意味著機器是靜止的且對同一點加工了較長的時間，這反映在結(jié)果中為該點 具有-1的值。該點并不具有重要意義。
可以設想本發(fā)明的其他實施例，其具有譬如更好的激光器60或接收器 61這樣的其它設備以及對指示水平高度與參考值之間差異的更好信號進行 獲取的能力。具有更高精度的激光器60和具有更高靈敏度的接收器61 —起 能影響總精度而給出更好的結(jié)果。使用更精確地描述距離參考值的偏差的信 號，可以實現(xiàn)研磨壓力的改善的調(diào)整。在另一實施例中，構(gòu)造可以被修改， 從而提升設備90在第二實施例中更加穩(wěn)定地固定到頂部而不連接到負載傳 感器92，其于是錨定到機器10。在具有平行撐桿100的第一實施例中，該 平行撐桿更穩(wěn)定地錨定到輪80，并且對傾斜角度具有較小的依賴性，調(diào)整固 定裝置卯被布置在撐桿100內(nèi)部。
可想象到的未來實施例可以涉及^f吏用具有更好精度的激光器和接收器，其可以在整體上提高系統(tǒng)的精度。具有良好精度且其中水平高度的差異表示 為模擬輸出信號的接收器可以為適當研磨壓力的更精確選擇提供好得多的 范圍。還期望接收器能夠接收來自所有方向的激光信號。在第二實施例中，
用于檢測研磨壓力的專門制造的負載傳感器92與提升設備90的更穩(wěn)定構(gòu)造
結(jié)合可以被期望利于研磨頭抬升的更精確控制。第一實施例更穩(wěn)定。測量支
座70可以具有到該構(gòu)造的更穩(wěn)定連接件，以便避免位置變化并抵消在研磨 過程中產(chǎn)生的振動作用。接收器61可以固定到測量支座70從而它不會離開 其位置。在連續(xù)使用具有球形滾子73的實施例時，系統(tǒng)應該^皮i殳計為在5求 形滾子經(jīng)過表面之前自動清潔該表面。實施該系統(tǒng)的一個變式是壓縮空氣。 然而，使用具有一個、兩個或更多PCD圓頂73的實施例消除了對清潔的需 要，因為不會有移動部件被污物弄臟。還應使用一些形式的顯示裝置以便向 操作者提供高度相比于參考點的信息。該功能意味著操作者可以進一步操縱 機器10使之移向需要加工的點并可以避免經(jīng)過那些已經(jīng)獲得正確水平高度 的點，因為這些點反正不需要加工。
測量系統(tǒng)的另 一可行但是當前太過昂貴的實施例涉及激光跟蹤器的使 用，其主要用于在飛機制造、造船或汽車工業(yè)中確定較大物體的坐標，因為 該技術(shù)結(jié)合了激光干涉和角度測定。該測量系統(tǒng)在100m的距離具有0.1mm 的精度，其中測量以高至1000點每秒的速度執(zhí)行。
圖20示出了通過研磨機IO對地面表面的平整進行控制的一個方法。該 方法分階段執(zhí)行，旋轉(zhuǎn)激光器60發(fā)射光信號，該光信號被接收器61接收、 其高度被讀出/檢測并轉(zhuǎn)換，其中旋轉(zhuǎn)激光器(激光接收器61總是處于距地 面x毫米處，參見圖5,并且該距離x經(jīng)由調(diào)整接收器或升高/降低激光器來 設定)在空間中展示出(layout) —平面且接收器61通過信號感應出其位置 相對于地面平面的任何偏差，該信號^^艮據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)處理(其由短 距離上的大量點形成平均值)，并且如果地面表面相對于參考值太低，研磨 壓力被降低，而如果地面表面太高，則研磨壓力增加。該參考值為激光器平 面的高度減去測量支座70到激光接收器61的零點位置的長度。然而，用于 激光發(fā)射器60和激光接收器61的參考點的校準不是必須的。這意味著研磨 壓力調(diào)整通過將來自研磨頭的壓力成分施加到在機器前緣處的輪80上來執(zhí) 行。這給出了降低的研磨壓力，從而研磨壓力可以通過從前輪80收回壓力 而得到增加，以使得整個機器的重量再次擱置/壓在研磨頭上，該研磨頭之下是研磨盤30和研磨工具50(
權(quán)利要求
1、一種用于通過地面研磨機(10)來平整地面表面的設備，包括提升設備(90)，用于在平整地面表面時調(diào)整地面研磨機在地面表面上的高度，其中，在地面表面的平整過程中與地面表面接觸的感應設備(70)以一方式連接到地面研磨機(10)，其方式是感應設備可以基本垂直于要被平整的地面表面自由地移動并感應地面的平整度，以用于在根據(jù)感應結(jié)果調(diào)整地面研磨機在地面表面上的高度時與提升裝置(90)相互作用。
2、 如權(quán)利要求1所述的設備，其中，感應設備(70)沿垂直方向的自 由移動通過至少一個滑軌(71 )來實現(xiàn)，該滑軌基本垂直于要被平整的地面 表面延伸。
3、如權(quán)利要求1所述的設備，其中，感應設備(70)包括支座，該支 座可以沿著滑軌(71 )移位并且具有第一自由下端(70a),該第一自由下端 在平整地面表面期間經(jīng)由接觸部件(73)與地面表面接觸。
4、 如前述任一權(quán)利要求所述的設備，其中，提升設備(90)包括支撐 輪(SO)，該輪經(jīng)由至少一個可移動撐桿懸掛部分(100)高度可調(diào)整地連接 到地面研磨沖幾(10)。
5、 如權(quán)利要求4所述的設備，其中，所述撐桿(100)是平行撐桿。.
6、 如權(quán)利要求3所述的設備，其中，所述接觸部件是至少一個球形率 子(73 )。
7、 如權(quán)利要求3所述的設備，其中，所述接觸部件是至少一個PCD圓 頂(73 )。
8、 如權(quán)利要求1所述的設備，其中，至少一個激光接收器(61)以一 方式布置在感應設備(70)上，其方式是激光接收器總是處于距地面的特定 距離處。
9、 如權(quán)利要求3所述的設備，其中，激光接收器(61)被布置在支座 的第二自由上端(70b)處。
10、 一種用于通過地面研磨^L ( 10)來平整地面表面的系統(tǒng)，其中，激 光發(fā)射器(60)被搡作地連接到至少一個激光接收器(61)，所述激光接收 器(61 )被布置在如前述任一權(quán)利要求所述的感應設備(70)上。
11、 一種用于通過地面研磨機(10)來平整地面表面的方法，其中，激光發(fā)射器(60)發(fā)射信號，該信號^f皮布置在如前述任一權(quán)利要求所述的感應 設備(70 )上的激光接收器(61)接收，由此該激光接收器(61)在地面上 的特定高度被檢測并轉(zhuǎn)換為地面表面水平高度中的可能的偏差，在地面表面 的平整期間，地面研磨機(10)的高度通過如前述任一權(quán)利要求所述的提升 設備(90)相對于該可能的偏差而被調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過地面研磨機(10)來平整地面表面的系統(tǒng)、設備和方法，其中，所述設備包括提升設備(90)，用于在平整地面表面的過程中調(diào)整地面研磨機在地面表面上的高度。通過地面研磨機來平整地面表面的系統(tǒng)包括激光發(fā)射器(60)，其操作地連接到布置在感應設備(70)上的至少一個激光接收器(61)，且通過地面研磨機來平整地面表面的方法如此被執(zhí)行，激光發(fā)射器(60)發(fā)射信號，該信號被布置在感應設備(70)上的激光接收器(61)接收，由此該激光接收器(61)在地面上的高度被檢測并轉(zhuǎn)換為地面表面水平高度中的可能的偏差，在地面表面的平整期間，地面研磨機(10)的高度以及由此地面表面的去除相對于該可能的偏差而被調(diào)整。
文檔編號B24B7/18GK101657296SQ200880012108
公開日2010年2月24日 申請日期2008年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者卡雷·基爾格倫, 哈肯·錫塞爾 申請人:Htc瑞典公司