CN103233430B - 一种自动导航系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统，在卷筒上设置起升高度检测传感器，以检测箱梁高度；在前后行走轮组外侧均衡油缸设置测长传感器，获取均衡油缸的伸长量；在前后车架行走轮组转向机构上设置行走轮组转向角度编码器，以检测行走轮组的转向角度；在运架一体机前后行走轮组走台端头左右侧分别设置激光传感器，以保证整机在隧道内行走过程中，前后行走轮组分别自动转向，达到自动导航防撞功能。本发明的自动导航系统结构简单，可靠性高，能实现隧道内主机自动导航转向防撞等功能，且能自动识别隧道内壁是否完工，实现多种隧道路况下的自动导航。

Description

一种自动导航系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及自动导航技术，特别涉及一种基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统及其操作方法。 
背景技术
运架一体机是铁路客运专线建设中重要的施工设备。随着西部地区客运专线铁路施工的开展，施工中的山岭隧道很多，采用运架一体机进行箱梁运架的优越性体现出来。制约箱梁运架一体机工作效率的关键点所在是运架一体机穿越隧道时的运行速度，为此穿越隧道自动导航技术必然得到广泛应用。 
目前已有的自动导航技术为图像识别与处理方法，在隧道内中心位置拉一根白线，在箱梁运架一体机主机前后各设置一套照相装置，主机在隧道通行时，照相机对白线进行照相，将图像传到控制器，控制器根据照片中白线的位置对轮组转向角度进行适当调整，从而达到自动导航的目的。该技术需要在隧道工程完全完工，隧道内中心位置白线保管完好的情况下，才能实现自动导航。这对隧道施工条件与环境要求过于苛刻，无法适应施工现场的施工条件，另外，图像识别与处理所需硬件和软件费用很高，维护维修困难，这些都制约了其应用。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统，用以克服上述缺陷，能实现隧道内主机自动导 航转向防撞等功能，且能自动识别隧道内壁是否完工，实现多种隧道路况下的自动导航。 
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 
一种基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统，包括卷扬起升高度检测编码器、均衡油缸测长传感器、行走轮组转向角度编码器、激光测距传感器和移动工程车辆控制器。 
其中，卷扬起升高度检测编码器分别安装在主机卷扬机的卷筒上，随卷扬机同步运行，以获取箱梁高度；均衡油缸测长传感器设置于主机前后的均衡油缸上，随均衡油缸同步伸缩，获取均衡油缸的伸长量；行走轮组转向角度编码器设置在前后车架行走轮组转向机构上，以检测行走轮组的转向角度；激光测距传感器设置于主机前后行走轮组上方平台两端外侧，以获取整机与隧道内壁砌的距离。 
其中，所述卷扬起升高度检测编码器与均衡油缸测长传感器共同作用，使箱梁在进隧道前居中并位于最大截面处，以获取整机通过隧道的最大安全距离。 
其中，所述移动工程车辆控制器和行走轮组转向机构及转向角度检测编码器，控制行走轮组的运行与转向。 
其中，所述激光测距传感器、均衡油缸测长传感器及卷筒起升高度检测编码器分别与所述移动工程车辆控制器相连接，用以确定主机在隧道内的位置并控制主机行走和转向。 
其中，所述的激光测距传感器至少为4套，方向垂直于对准隧道内壁。 
其中，所述均衡油缸测长传感器至少为8套，分别设置于4组行走车架前后两端的均衡油缸上。 
其中，所述卷扬起升高度检测编码器至少为4套，分别设置于所 述卷扬机的卷筒输出轴端，跟随卷筒同步运行。 
本发明还同时公开了一种基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统的操作方法，包括： 
a：主机行走至隧道口处，所述卷扬机转动，利用所述卷扬起升高度检测编码器检测箱梁的起升高度，调整卷扬使箱梁到合适高度，并调整小车横移机构，使箱梁居中； 
b：所述的均衡油缸伸缩，利用所述均衡油缸测长传感器检测油缸伸长量，调整均衡油缸至适当长度； 
c：主机穿越隧道，利用所述激光测距传感器获取主机前后端外侧距离隧道内壁的距离LFL、LFR、LBL、LBR，将LFL、LFR、LBL、LBR与LMIN、LMAX、LNORM比较，并根据比较结果，控制前后部行走轮组32个独立转向机构做出相应的转向动作，实现隧道内自动导航的目的； 
①．当所述的LFL<LFR，且LFL<LMIN，LFR>LMAX时，则主机前部轮组前进右转角度：αF=（LFR－LFL）*δ，直至LFL≥LNORM，LFR≤LNORM时，主机前部轮组右转向角度回零，即停止转向； 
②．当所述的LFL>LFR，且LFL>LMAX，LFR<LMIN时，则主机前部轮组前进左转角度：αF=（LFL－LFR）*δ，，直至LFR≥LNORM，LFL≤LNORM时，主机前部轮组左转向角度回零，即停止转向； 
③．当所述的LBL<LBR，且LBL<LMIN，LBR>LMAX时，则主机后部轮组前进右转角度：αB=（LBR－LBL）*δ，直至LBL≥LNORM，LBR≤LNORM时，主机后部轮组右转向角度回零，即停止转向； 
④．当所述的LBL>LBR，且LBL>LMAX，LBR<LMIN时，则主机后部轮组前进左转角度：αB=（LBL－LBR）*δ，直至LBR≥LNORM，LBL≤LNORM时，主机后部轮组左转向角度回零，即停止转向； 
其中，α为轮组转向角度；δ为转向角度系数，LFL为主机在隧道前进至待架桥头时前端左外侧距离隧道内壁距离；LFR为主机在隧道前进至待架桥头时前端右外侧距离隧道内壁距离；LBL为主机在隧道前进至待架桥头时后端左外侧距离隧道内壁距离；LBR为主机在隧道前进至待架桥头时后端右外侧距离隧道内壁距离；LMIN为主机在隧道前进至待架桥头时前后端外侧距离隧道内壁的最小距离；LMAX为主机在隧道前进至待架桥头时前后端外侧距离隧道内壁的最大距离；LNORM为主机在隧道前进至待架桥头时前后端外侧距离隧道内壁的安全距离； 
d：主机在后退回梁场取梁通过隧道时，控制过程与此类似，主机在隧道通行时，轮组转向动作由所述移动工程车辆控制器根据LFL、LFR、LBL、LBR自动发出的指令控制。 
附图说明
图1显示了本发明的基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统的功能部件框图； 
图2显示了本发明的基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统的机械部分示意图； 
图3显示了本发明的基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统的操作流程图。 
图中，1、2、3、4为卷扬起升高度检测编码器；5、6、7、8、9、10、11、12为均衡油缸长度检测传感器；13、14、15、16为激光测 距传感器。 
具体实施方式
结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 
参照图1所示，其为本发明基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统的功能部件框图，该自动导航系统依靠卷扬起升高度检测编码器和均衡油缸长度检测传感器，将主机高度和箱梁高度控制在合适高度，依靠激光传感器检测主机四侧距离隧道壁距离，通过分别控制主机前后部行走轮组转向机构，实现隧道自动导航行走。 
参考图2所示，其为本发明基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统的机械部分示意图，该自动导航系统包括卷扬起升高度检测编码器1、2、3、4，均衡油缸长度检测传感器5、6、7、8、9、10、11、12，激光测距传感器13、14、15、16，主机前后部行走轮组32个独立转向机构及角度检测编码器。 
参考图3所示，其为本发明基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统的操作流程图，其操作方法为： 
步骤a：卷扬机转动，所述卷扬起升高度检测编码器1、2、3、4获取表征所述的起升高度，直至达到合适高度； 
步骤b：均衡油缸伸缩，所述均衡油缸长度检测传感器5、6、7、8、9、10、11、12获取表征所述的均衡油缸长度，直至达到合适长度； 
步骤c：主机穿越隧道，所述激光测距传感器13、14、15、16获取各自距离隧道内壁的距离LFL、LFR、LBL、LBR，为实现通过曲线隧道时自动导航，布置于主机四角的激光测距传感器检测主机与隧道壁的距离，主机在隧道内通行时，主机前后车架轮组是独立转向 的，即主机前后车架分别依据各自的传感器检测到与隧道壁的距离进行轮组转向控制，使主机始终与隧道壁保持一定的安全距离，所述的LFL、LFR、LBL、LBR及LMIN、LMAX相互比较，并根据比较结果，控制前后部行走轮组32个独立转向机构做出相应的转向动作，实现隧道内自动导航的目的； 
步骤d：主机在后退回梁场取梁通过隧道时，控制过程与此类似，转向方向由主机前进和后退动作来决定。主机在隧道通行时，轮组转向动作由所述的移动工程车辆控制器根据LFL、LFR、LBL、LBR自动发出的指令控制的。 
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统，其特征在于，包括卷扬起升高度检测编码器、均衡油缸测长传感器、行走轮组转向角度编码器、激光测距传感器和移动工程车辆控制器，其中，卷扬起升高度检测编码器分别安装在主机卷扬机的卷筒上，随卷扬机同步运行，以获取箱梁高度；均衡油缸测长传感器设置于主机前后的均衡油缸上，随均衡油缸同步伸缩，获取均衡油缸的伸长量；行走轮组转向角度编码器设置在前后车架行走轮组转向机构上，以检测行走轮组的转向角度；激光测距传感器设置于主机前后行走轮组上方平台两端外侧，以获取整机与隧道内壁砌的距离。
2.如权利要求1所述的自动导航系统，其特征在于，所述卷扬起升高度检测编码器与均衡油缸测长传感器共同作用，使箱梁在进隧道前居中并位于最大截面处，以获取整机通过隧道的最大安全距离。
3.如权利要求1所述的自动导航系统，其特征在于，所述移动工程车辆控制器和行走轮组转向机构及转向角度检测编码器，控制行走轮组的运行与转向。
4.如权利要求1所述的自动导航系统，其特征在于，所述激光测距传感器、均衡油缸测长传感器及卷筒起升高度检测编码器分别与所述移动工程车辆控制器相连接，用以确定主机在隧道内的位置并控制主机行走和转向。
5.如权利要求1所述的自动导航系统，其特征在于，所述的激光测距传感器至少为4套，方向垂直对准隧道内壁。
6.如权利要求1所述的自动导航系统，其特征在于，所述均衡油缸测长传感器至少为8套，分别设置于4组行走车架前后两端的均衡油缸上。
7.如权利要求1所述的自动导航系统，其特征在于，所述卷扬起升高度检测编码器至少为4套，分别设置于所述卷扬机的卷筒输出轴端，跟随卷筒同步运行。
8.一种权利要求1所述的基于激光测距的箱梁运架一体机穿越隧道自动导航系统的操作方法，其特征在于，包括：
a：主机行走至隧道口处，卷扬机转动，利用所述卷扬起升高度检测编码器检测箱梁的起升高度，调整卷扬机使箱梁到合适高度，并调整小车横移机构，使箱梁居中；
b：均衡油缸伸缩，利用所述均衡油缸测长传感器检测油缸伸长量，调整均衡油缸至适当长度；
c：主机穿越隧道，利用所述激光测距传感器获取主机前后端外侧距离隧道内壁的距离分别为LFL、LFR、LBL、LBR，将LFL、LFR、LBL、LBR与LMIN、LMAX、LNORM比较，并根据比较结果，控制前后部行走轮组32个独立转向机构做出相应的转向动作，实现隧道内自动导航的目的；
当LFL<LFR，且LFL<LMIN，LFR>LMAX时，则主机前部轮组前进右转角度：αF=（LFR－LFL）×δ，直至LFL≥LNORM，LFR≤LNORM时，主机前部轮组右转向角度回零，即停止转向；
当LFL>LFR，且LFL>LMAX，LFR<LMIN时，则主机前部轮组前进左转角度：αF=（LFL－LFR）×δ，，直至LFR≥LNORM，LFL≤LNORM时，主机前部轮组左转向角度回零，即停止转向；
当LBL<LBR，且LBL<LMIN，LBR>LMAX时，则主机后部轮组前进右转角度：αB=（LBR－LBL）×δ，直至LBL≥LNORM，LBR≤LNORM时，主机后部轮组右转向角度回零，即停止转向；
当LBL>LBR，且LBL>LMAX，LBR<LMIN时，则主机后部轮组前进左转角度：αB=（LBL－LBR）×δ，直至LBR≥LNORM，LBL≤LNORM时，主机后部轮组左转向角度回零，即停止转向；
其中，α为轮组转向角度；δ为转向角度系数，LFL为主机在隧道前进至待架桥头时前端左外侧距离隧道内壁距离；LFR为主机在隧道前进至待架桥头时前端右外侧距离隧道内壁距离；LBL为主机在隧道前进至待架桥头时后端左外侧距离隧道内壁距离；LBR为主机在隧道前进至待架桥头时后端右外侧距离隧道内壁距离；LMIN为主机在隧道前进至待架桥头时前后端外侧距离隧道内壁的最小距离；LMAX为主机在隧道前进至待架桥头时前后端外侧距离隧道内壁的最大距离；LNORM为主机在隧道前进至待架桥头时前后端外侧距离隧道内壁的安全距离；
d：主机在后退回梁场取梁通过隧道时，控制过程与此类似，主机在隧道通行时，轮组转向动作由所述移动工程车辆控制器根据LFL、LFR、LBL、LBR自动发出的指令控制。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107300920A (zh) * 2017-06-26 2017-10-27 燕山大学 Slj900流动式架桥机运梁过隧道自动驾驶系统及过隧道方法
CN116697970A (zh) * 2023-07-28 2023-09-05 苏州立方元智能科技有限公司 一种双编码器车间角度测量装置及测量方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3816052A1 (de) * 1988-05-11 1989-11-23 Messerschmitt Boelkow Blohm Hoehenhaltungssystem bei nebel
JP2004264182A (ja) * 2003-03-03 2004-09-24 Kawasaki Heavy Ind Ltd 移動体の位置計測方法及び装置
CN201081717Y (zh) * 2007-09-13 2008-07-02 上海港机重工有限公司 一种旋转编码器装置
CN201099834Y (zh) * 2007-08-29 2008-08-13 湖南中铁五新钢模有限责任公司 轨行式移梁台车
CN102071641A (zh) * 2010-12-02 2011-05-25 秦皇岛天业通联重工股份有限公司 水泥梁驮运桥机布支腿式运架一体架桥机及其架桥工法
CN102373670A (zh) * 2010-08-05 2012-03-14 北京万桥兴业机械有限公司 移动平台运架一体机及桥梁架设方法
CN202755313U (zh) * 2012-07-25 2013-02-27 中铁十一局集团有限公司 隧道口近距离架梁过隧架桥机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3816052A1 (de) * 1988-05-11 1989-11-23 Messerschmitt Boelkow Blohm Hoehenhaltungssystem bei nebel
JP2004264182A (ja) * 2003-03-03 2004-09-24 Kawasaki Heavy Ind Ltd 移動体の位置計測方法及び装置
CN201099834Y (zh) * 2007-08-29 2008-08-13 湖南中铁五新钢模有限责任公司 轨行式移梁台车
CN201081717Y (zh) * 2007-09-13 2008-07-02 上海港机重工有限公司 一种旋转编码器装置
CN102373670A (zh) * 2010-08-05 2012-03-14 北京万桥兴业机械有限公司 移动平台运架一体机及桥梁架设方法
CN102071641A (zh) * 2010-12-02 2011-05-25 秦皇岛天业通联重工股份有限公司 水泥梁驮运桥机布支腿式运架一体架桥机及其架桥工法
CN202755313U (zh) * 2012-07-25 2013-02-27 中铁十一局集团有限公司 隧道口近距离架梁过隧架桥机

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