CN105500514B - 一种管桩布料控制设备、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管桩布料控制设备、系统及方法，在布料过程中，可在混凝土泵送装置每次泵送换向周期结束之时，根据泵送情况和方量偏差不断修正管桩模运输装置的目标速度并对之前的布料方量偏差进行补偿，从而可在无需停车等待的基础上，达到较好地保护电机以减少对电网的冲击、以及使得管桩模运输装置的速度变化相对较平滑以使得布料更为均匀的效果。另外，由于可对之前布料产生的方量偏差进行补偿，从而还可达到避免出现较大累积误差，使得对管桩布料的控制更加精确的效果。再有，由于无需增加额外的称重传感器，因而，还可达到降低成本以及避免受到变频器等的干扰、以进一步提高布料控制的准确性的目的。

Description

一种管桩布料控制设备、系统及方法

技术领域

本发明涉及混凝土管桩技术领域，尤其涉及一种管桩布料控制设备、系统及方法。

背景技术

目前，为了解决混凝土管桩生产过程中存在的自动化程度低以及劳动强度大等制约其发展的问题，常采用混凝土泵送装置进行自动布料的方法来代替人工布料进行管桩的生产。具体地，在自动布料方法中，通常会采用由管桩模运输装置装载管桩模运行的方法，即，由一辆电机驱动的管桩模运输装置装载管桩模运行，在开始布料前，管桩模运输装置往混凝土泵送装置所在位置方向运行，直至混凝土泵送装置的输送管末端靠近管桩模底部，开始布料后，在混凝土泵送装置的输送管输送混凝土的同时，管桩模运输装置往远离混凝土泵送装置所在位置的方向运行，以使混凝土均匀地涂布在管桩模内。

但是，由于目前，管桩生产普遍采用C80甚至强度更高的混凝土，导致可泵性较差，进而使得实际泵送时混凝土出料极不连续，常会出现布料时混凝土重量时而不变时而剧增的情况，因此，为了保证管桩生产质量需对泵送速度和管桩模运输装置的移动速度进行相应地协调控制。

具体地，目前，业界常采用以下两种管桩自动布料方式来对混凝土泵送装置的泵送速度和管桩模运输装置的移动速度进行相应地协调控制：

方式一：根据已布料重量对管桩模运输装置的移动速度进行分段调速，即将整个布料长度以混凝土泵送装置的泵送换向作为分界点分成多个小段，针对每一小段，根据已布料重量、目标重量和上一冲程的布料重量来确定下一个小段的管桩模运输装置的运行速度。

但是，在采用该方式一时，由于通常需要成套的称重传感器(至少4个以上)等仪表设备，导致成本较高。另外，由于称重传感器所输出的信号为模拟信号，因而，在工作环境有变频器以及变频电源等的情况下，其输出的信号极易被干扰，使得最终所得到的信号并不准确，降低布料控制的准确性。再有，由于在布料过程中，混凝土泵送装置的输送管需要伸入管桩模内，而输送管的刚性有限，不可避免地会压在管桩模上，从而会使得对已布料混凝土重量的称量产生较大误差，会进一步降低布料控制的准确性。此外，由于混凝土泵送装置的泵送出口压力较大，实际泵送出来的混凝土进入管桩模时都是先冲起再下落，因而还会产生一个向下的冲力干扰，同样影响称重的精度，使得布料控制的准确性进一步降低。

方式二：采用分段停车布料的方法，即将整个布料长度均匀分成多个小段，开始布料后，通过旋转编码器计算管桩模运输装置的运行位移，每当管桩模运输装置走完一小段时即停下来等待布料，直到当前布料重量达到该小段所需布料的目标重量后，管桩模运输装置再继续运行；其中，与方式一类似，所涉及到的当前布料重量常通过设置的称重传感器来获取。

也就是说，在采用该方式二时，仍会存在方式一所存在的各种问题。并且，除了存在方式一所存在的上述问题之外，在采用该方式二时，还会存在以下问题：由于管桩模运输装置的电机需要频繁地带载启动和紧急制动，因而会降低电机的使用寿命，并且，由于电机启动时的电流远大于其额定电流，因而在其频繁启动时，还会对电网造成冲击，影响其他用电设备的正常工作。另外，由于在采用行进-停止-布料-行进-停止的布料模式时，管桩模运输装置的速度变化极不平滑，因而还会极易导致布料的不均匀、进而影响管桩布料质量。再有，在采用分段布料的方式进行布料时，由于当前面布料重量出现偏差时，无法对其进行补偿，因而还会极易出现较大的累计偏差，使得管桩整体布料重量达不到要求，影响管桩布料的质量。

综上所述，目前存在的管桩自动布料方式并不佳，导致管桩布料质量以及控制准确性均不高，因此，亟需提供一种新的管桩自动布料方法以解决上述问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种管桩布料控制设备、系统及方法，用以解决目前存在的管桩自动布料方式不佳导致的布料质量不高以及布料控制准确性低等问题。

具体地，本发明实施例提供了一种管桩布料控制设备，应用于包括混凝土泵送装置、管桩模以及管桩模运输装置在内的管桩泵送布料系统中，包括：

处理单元，用于确定管桩每单位布料长度所需布料的方量；并在布料过程中，在混凝土泵送装置的每次泵送换向周期结束之时，根据每单位布料长度所需布料的方量以及管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的运行位移，确定管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的目标方量，以及，根据确定的本次泵送换向周期内的目标方量以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定本次泵送换向周期内所产生的方量偏差，并根据确定的本次泵送换向周期内所产生的方量偏差、混凝土泵送装置的泵送换向周期以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的目标速度，以及，生成与所述目标速度相对应的速度控制信号；

控制单元，用于根据所述处理单元生成的速度控制信号，调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度。

进一步地，本发明实施例还提供了一种管桩布料控制系统，应用于包括混凝土泵送装置、管桩模以及管桩模运输装置在内的管桩泵送布料系统中，其中，所述管桩布料控制系统包括本发明实施例中所述的管桩布料控制设备。

进一步地，本发明实施例还提供了一种管桩布料控制方法，应用于包括混凝土泵送装置、管桩模以及管桩模运输装置在内的管桩泵送布料系统中，所述方法包括：

管桩布料控制设备确定管桩每单位布料长度所需布料的方量；并

在布料过程中，在混凝土泵送装置的每次泵送换向周期结束之时，根据每单位布料长度所需布料的方量以及管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的运行位移，确定管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的目标方量，并根据确定的本次泵送换向周期内的目标方量以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定本次泵送换向周期内所产生的方量偏差，以及，根据确定的本次泵送换向周期内所产生的方量偏差、混凝土泵送装置的泵送换向周期以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的目标速度；以及，

生成与所述目标速度相对应的速度控制信号，并根据所述速度控制信号调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供了一种管桩布料控制设备、系统及方法，在本发明实施例所述技术方案中，在布料过程中，可在混凝土泵送装置每次泵送换向周期结束之时，根据泵送情况和方量偏差不断修正管桩模运输装置的目标速度并对之前的布料方量偏差进行补偿，从而可在无需停车等待的基础上，达到较好地保护电机以减少对电网的冲击、以及使得管桩模运输装置的速度变化相对较平滑以使得布料更为均匀的效果。另外，由于可对之前布料产生的方量偏差进行补偿，从而还可达到避免出现较大累积误差，使得对管桩布料的控制更加精确的效果。再有，由于无需增加额外的称重传感器，因而，还可达到降低成本以及避免受到变频器等的干扰、以进一步提高布料控制的准确性的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中所述管桩布料控制设备的结构示意图；

图2为本发明实施例二中所述管桩布料控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例三中所述管桩布料控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例一提供了一种管桩布料控制设备，所述管桩布料控制设备可应用于包括混凝土泵送装置、管桩模以及管桩模运输装置在内的管桩泵送布料系统中。如图1所示，其为本发明实施例一中所述管桩布料控制设备10的结构示意图，所述管桩布料控制设备10可包括：

处理单元11，可用于确定管桩每单位布料长度所需布料的方量，并在布料过程中，在混凝土泵送装置的每次泵送换向周期结束之时，根据每单位布料长度所需布料的方量以及管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的运行位移，确定管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的目标方量，以及，根据确定的本次泵送换向周期内的目标方量以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定本次泵送换向周期内所产生的方量偏差，并根据确定的本次泵送换向周期内所产生的方量偏差、混凝土泵送装置的泵送换向周期以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的目标速度，以及，生成与所述目标速度相对应的速度控制信号；

控制单元12，可用于根据所述处理单元11生成的速度控制信号，调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度。

也就是说，在本发明实施例所述技术方案中，在布料过程中，可在混凝土泵送装置每次泵送换向周期结束之时，根据泵送情况和方量偏差不断修正管桩模运输装置的目标速度并对之前的布料方量偏差进行补偿，从而可在无需停车等待的基础上，达到较好地保护电机以减少对电网的冲击、以及使得管桩模运输装置的速度变化相对较平滑以使得布料更为均匀的效果。另外，由于可对之前布料产生的方量偏差进行补偿，从而还可达到避免出现较大累积误差，使得对管桩布料的控制更加精确的效果。再有，由于无需增加额外的称重传感器，因而，还可达到降低成本以及避免受到变频器等的干扰、以进一步提高布料控制的准确性的目的。

具体地，所述处理单元11具体可用于根据管桩所需布料的长度S、管桩所需布料的总重量G以及混凝土密度ρ，确定管桩每单位布料长度所需布料的方量V，即，管桩每单位布料长度所需布料的方量V具体可表示为：V＝G/(ρS)。

其中，管桩所需布料的总重量G可根据待布料管桩模的实际情况预先设定，混凝土密度ρ可根据管桩生产厂的混凝土的材质而定，本发明实施例对此均不作赘述。

进一步地，需要说明的是，在本发明所述实施例中，所述管桩所需布料的长度通常可以是所述处理单元11根据用于生成与管桩模运输装置的运行位移相匹配的脉冲信号，并将生成的脉冲信号发送给所述管桩布料控制设备10的旋转编码器在第一时间段内生成的脉冲信号所确定的；其中，所述第一时间段为由管桩模运输装置在进入布料开始位置的过程中到达设定的结束布料位置处的时刻以及到达设定的开始布料位置处的时刻所限定的时间段。另外需要说明的是，所述管桩所需布料的长度也可以是根据实际情况进行人为设定的，本发明实施例对此不作任何限定。

进一步地，由于为了满足布料速度要求，管桩生产一般固定为最大泵送排量，并且，在排量不变、混凝土配比不变的情况下，泵送的吸料系数同样可认为是固定值K，因而，在本发明所述实施例中，所述混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量V₀通常可以是所述处理单元11根据所述混凝土泵送装置的砼缸活塞行程L₀、砼缸横截面积S₀以及所述混凝土泵送装置的吸料系数K所预先确定的，即，所述混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量V₀可以表示为V＝L₀S₀K₀。其中，混凝土泵送装置的吸料系数K可通过泵送实验而预先确定，本发明实施例对此不作赘述。

另外，所述混凝土泵送装置的泵送换向周期t通常可以是所述处理单元11根据所述混凝土泵送装置的第一次泵送换向周期结束时刻(即第二次泵送换向时刻)以及所述混凝土泵送装置开始泵送的时刻(具体可以为管桩模运输装置到达开始布料位置处并开始向远离混凝土泵送装置所在位置的方向运行的时刻)所确定的。

当然，需要说明的是，所述混凝土泵送装置的泵送换向周期t还可以是所述管桩布料控制设备根据所述混凝土泵送装置的任一次泵送换向周期结束时刻以及所述任一次泵送换向周期开始时刻所确定的，本发明实施例对此不作赘述。

再有，所述管桩模运输装置在第一次泵送换向周期内的运行位移通常可以是所述处理单元11根据所述旋转编码器在第二时间段内生成的脉冲信号所确定的，所述第二时间段为由所述混凝土泵送装置开始泵送的时刻以及所述第一次泵送换向周期结束时刻所限定的时间段。并且，为了达到较大程度地消除利用旋转编码器生成的脉冲信号计算位移带来的累积误差，所述管桩模运输装置在任一非第一次泵送换向周期内的运行位移通常可以是所述处理单元11根据所述管桩模运载装置在所述任一非第一次泵送换向周期内的目标速度以及所述混凝土泵送装置的泵送换向周期所确定的，本发明实施例对此不作赘述。

下面以具体实例为例，对本发明实施例中所述的确定管桩模运输装置在第n(n为大于等于2的正整数)次泵送换向周期内的目标速度值v_n的过程进行具体说明，所述过程可包括以下步骤：

布料前，管桩模运输装置往混凝土泵送装置所在位置方向运行，当管桩模运输装置到达设定的开始布料位置时，混凝土泵送装置可开始泵送(即混凝土泵送装置的输送管可开始输送混凝土)，同时，管桩模运输装置可按照设定的初始速度v₁(该v₁可仅设置为一个大概值，无需太精确)开始反向运行(即向远离混凝土泵送装置所在位置的方向运行)，即，此时，可进入布料过程。并且，为了便于计算，此时，管桩布料控制设备10可将此前通过旋转编码器生成的脉冲信号所计算出来的运行位移进行清零。

进一步地，在布料过程中，在混凝土泵送装置的第一次泵送换向周期结束之时(即在混凝土泵送装置的第二次泵送换向瞬间)，可计算出混凝土泵送装置的泵送换向周期t，并可根据这一时段(即第一次泵送换向周期所对应的时段)旋转编码器所生成的脉冲信号计算出管桩模运输装置在第一次泵送换向周期内的运行位移s₁。

相应地，在计算得到管桩模运输装置在第一次泵送换向周期内的运行位移s₁之后，即可结合每单位布料长度所需布料的方量V，计算出管桩模运输装置在该第一次泵送换向周期内需要布料的目标方量V₁’＝V*s₁，进而可根据混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量V₀计算出第一次泵送换向周期内所产生的方量偏差△V₁＝V₀-V₁’。由于按照当前泵送速度，到下一次泵送换向周期结束之时，布料方量同样会增加V₀，因此，为了补偿第一次泵送换向周期内布料方量的偏差值，那么，下一次泵送换向周期内(也就是第二次泵送换向周期内)需要布料的目标方量将为V₂’＝V*s₂-△V₁，其中，s₂＝v₂*t，s₂是管桩模运输装置在第二次泵送换向周期内的运行位移，v₂为管桩模运输装置在第二次泵送换向周期内的目标速度，那么为了使得第二次泵送换向周期内布料方量达到目标值，则必须满足V₀＝V₂’。

相应地，代入之前所得到的各公式则可得到V₀＝V*v₂*t-△V₁，由于该式中除v₂之外其他变量均为已知值，因而可计算得到第二次泵送换向周期内管桩模运输装置的目标速度v₂，其中，所述v₂可表示为：

v₂＝[V₀+(V_0-V*s₁)]/(V.t)。

进一步地，到第二次泵送换向周期结束之时(即在混凝土泵送装置的第四次泵送换向瞬间)，可计算得到第二次泵送换向周期内管桩模运输装置的实际运行位移s₂、以及第二次泵送换向周期内所产生的方量偏差△V₂＝V₀-V₂’＝V₀-(V*s₂-△V₁)＝V₀-[V*s₂-(V₀-V₁’)]＝2V₀-V(s₁+s₂)，那么，根据V₀＝V*v₃*t-△V₂，可计算得到管桩模运输装置在第三次泵送换向周期内的目标速度值v₃，其中，所述v₃可表示为：

v₃＝[3V₀-V(s₁+s₂)]/(V.t)。

依此类推，可计算得到管桩模运输装置在第n(n为大于等于2的正整数)次泵送换向周期内的目标速度值v_n，其中，所述v_n可表示为：

进一步地，需要说明的是，在本发明所述实施例中，所述控制单元12，还可用于在布料过程中，若确定设定时长(具体可为超过泵送周期的某一时长)内未收到混凝土泵送装置的换向信号，则将管桩模运输装置的速度置为零，并在再次接收到混凝土泵送装置的换向信号后，将管桩模运输装置的速度恢复为置零之前的原速度。也就是说，若在布料过程中出现混凝土泵送装置长时间不换向的现象，则可认为混凝土泵送装置出现堵管现象，进而可将管桩模运输装置的运行速度赋为0，直至接收到下一次泵送换向信号。

另外，所述控制单元12还可用于在布料过程中，若确定所述管桩模运输装置已达到设定的布料结束位置，则指示所述混凝土泵送装置停止泵送以结束布料。

本发明实施例一提供了一种管桩布料控制设备，在本发明实施例一所述技术方案中，在布料过程中，所述管桩布料控制设备可在混凝土泵送装置每次泵送换向周期结束之时，根据泵送情况和方量偏差不断修正管桩模运输装置的目标速度并对之前的布料方量偏差进行补偿，从而可在无需停车等待的基础上，达到较好地保护电机以减少对电网的冲击、以及使得管桩模运输装置的速度变化相对较平滑以使得布料更为均匀的效果。另外，由于可对之前布料产生的方量偏差进行补偿，从而还可达到避免出现较大累积误差，使得对管桩布料的控制更加精确的效果。再有，由于无需增加额外的称重传感器，因而，还可达到降低成本以及避免受到变频器等的干扰、以进一步提高布料控制的准确性的目的。

实施例二：

本发明实施例二提供了一种管桩布料控制系统，所述管桩布料控制系统可应用于包括混凝土泵送装置、管桩模以及管桩模运输装置在内的管桩泵送布料系统中，本发明实施例对此不作赘述。

具体地，如图2所示，其为本发明实施例二中所述管桩布料控制系统的结构示意图，所述管桩布料控制系统可包括本发明实施例一中所述的管桩布料控制设备10，其中，所述管桩布料控制设备10的具体结构和功能可参见本发明实施例一中的相关描述，本发明实施例二对此不再赘述。

进一步地，如图2所示，所述管桩布料控制系统还可包括变频设备20。相应地，所述管桩布料控制设备10具体可用于将生成的与管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的目标速度相匹配的速度控制信号发送给所述变频设备20，指示所述变频设备20根据所述速度控制信号调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度；

所述变频设备20，可用于根据接收到的来自所述管桩布料控制设备10的所述速度控制信号调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度。

需要说明的是，所述变频设备20通常可安装在管桩模运输装置上，本发明实施例对此不作赘述。

进一步地，在本发明所述实施例中，所述管桩布料控制系统还可包括可安装在管桩模运输装置的驱动电机轴或者车轮轴上的旋转编码器30、位于设定的开始布料位置处的第一位置传感器40以及位于设定的结束布料位置处的第二位置传感器50，其中：

所述旋转编码器30，可用于生成与管桩模运输装置的运行位移相匹配的脉冲信号，并将生成的脉冲信号发送给所述管桩布料控制设备10，以由所述管桩布料控制设备10根据接收到的脉冲信号计算得到管桩模运输装置的运行位移；

所述第二位置传感器50，可用于在管桩模运输装置进入布料开始位置的过程中，若感应到所述管桩模运输装置(此时，意味着管桩模运输装置到达结束布料位置)，则向所述管桩布料控制设备10下发第一指令，指示所述管桩布料控制设备10将之前通过所述旋转编码器30所生成的脉冲信号所计算得到的运行位移进行清零；

所述第一位置传感器40，可用于在管桩模运输装置进入布料开始位置的过程中，若感应到所述管桩模运输装置(此时，意味着管桩模运输装置到达开始布料位置)，则向所述管桩布料控制设备10下发第二指令，指示所述管桩布料控制设备10根据此时所述旋转编码器30所生成的脉冲信号，计算得到管桩模运输装置的当前运行位移；

所述管桩布料控制设备10，具体可用于在接收到第一指令时，将之前通过所述旋转编码器30所生成的脉冲信号所计算得到的运行位移进行清零，并在接收到第二指令时，根据此时所述旋转编码器30所生成的脉冲信号，计算得到管桩模运输装置的当前运行位移，并将所述当前运行位移作为管桩所需布料的长度。具体地，可根据此时所述旋转编码器30所生成的脉冲信号中的脉冲数以及相应的传动比，计算得到管桩模运输装置的当前运行位移，本发明实施例对此不作赘述。

也就是说，在本发明所述实施例中，所述管桩所需布料的长度可以是所述管桩布料控制设备10根据旋转编码器30在第一时间段内生成的脉冲信号所确定的，其中，所述第一时间段为由管桩模运输装置在进入布料开始位置的过程中到达设定的结束布料位置处的时刻以及到达设定的开始布料位置处的时刻所限定的时间段。另外需要说明的是，所述管桩所需布料的长度也可以是根据实际情况进行人为设定的，本发明实施例对此不作任何限定。

进一步地，需要说明的是，在本发明所述实施例中，所述第二位置传感器50还可用于在布料过程中，若感应到所述管桩模运输装置，则向所述管桩布料控制设备10下发第三指令。相应地，所述管桩布料控制设备10还可用于若接收到所述第三指令，则指示所述混凝土泵送装置停止泵送以结束布料。也就是说，在布料过程中，当管桩模运输装置到达设定的停止布料位置处时，泵送停止并结束布料。

本发明实施例二提供了一种管桩布料控制系统，在本发明实施例二所述技术方案中，在布料过程中，管桩布料控制系统中的管桩布料控制设备可在混凝土泵送装置每次泵送换向周期结束之时，根据泵送情况和方量偏差不断修正管桩模运输装置的目标速度并对之前的布料方量偏差进行补偿，从而可在无需停车等待的基础上，达到较好地保护电机以减少对电网的冲击、以及使得管桩模运输装置的速度变化相对较平滑以使得布料更为均匀的效果。另外，由于可对之前布料产生的方量偏差进行补偿，从而还可达到避免出现较大累积误差，使得对管桩布料的控制更加精确的效果。再有，由于无需增加额外的称重传感器，因而，还可达到降低成本以及避免受到变频器等的干扰、以进一步提高布料控制的准确性的目的。

实施例三：

本发明实施例三提供了一种管桩布料控制方法，所述管桩布料控制方法可应用于包括混凝土泵送装置、管桩模以及管桩模运输装置在内的管桩泵送布料系统中。如图3所示，其为本发明实施例三中所述管桩布料控制方法的流程示意图，所述方法可包括以下步骤：

步骤301：确定管桩每单位布料长度所需布料的方量。

具体地，在本发明所述实施例三中，各步骤的执行主体通常可为本发明实施例一或实施例二中所述的管桩布料控制设备，本发明实施例对此不作赘述。

进一步地，确定管桩每单位布料长度所需布料的方量，可以包括：

根据管桩所需布料的长度、管桩所需布料的总重量以及混凝土密度，确定管桩每单位布料长度所需布料的方量。

其中，所述管桩所需布料的长度通常可以是所述管桩布料控制设备根据用于生成与管桩模运输装置的运行位移相匹配的脉冲信号并将生成的脉冲信号发送给管桩布料控制设备的旋转编码器在第一时间段内生成的脉冲信号所确定的。所述第一时间段为由管桩模运输装置在进入布料开始位置的过程中到达设定的结束布料位置处的时刻以及到达设定的开始布料位置处的时刻所限定的时间段。

步骤302：在布料过程中，在混凝土泵送装置的每次泵送换向周期结束之时，根据每单位布料长度所需布料的方量以及管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的运行位移，确定管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的目标方量，并根据确定的本次泵送换向周期内的目标方量以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定本次泵送换向周期内所产生的方量偏差，以及，根据确定的本次泵送换向周期内所产生的方量偏差、混凝土泵送装置的泵送换向周期以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的目标速度。

其中，所述混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量通常可以是所述管桩布料控制设备根据所述混凝土泵送装置的砼缸活塞行程、砼缸横截面积以及所述混凝土泵送装置的吸料系数所预先确定的。例如，假设管桩所需布料的长度为S、管桩所需布料的总重量为G以及混凝土密度为ρ，则管桩每单位布料长度所需布料的方量V具体可表示为：V＝G/(ρS)。

另外，所述混凝土泵送装置的泵送换向周期通常可以是所述管桩布料控制设备根据所述混凝土泵送装置的第一次泵送换向周期结束时刻、以及所述混凝土泵送装置开始泵送的时刻所确定的。当然，需要说明的是，所述混凝土泵送装置的泵送换向周期还可以是所述管桩布料控制设备根据所述混凝土泵送装置的任一次泵送换向周期结束时刻以及所述任一次泵送换向周期开始时刻所确定的，本发明实施例对此不作赘述。

再有，所述管桩模运输装置在第一次泵送换向周期内的运行位移通常可以是所述管桩布料控制设备根据旋转编码器在第二时间段内生成的脉冲信号所确定的；所述第二时间段为由所述混凝土泵送装置开始泵送的时刻以及所述第一次泵送换向周期结束时刻所限定的时间段。并且，为了达到较大程度地消除利用旋转编码器生成的脉冲信号计算位移带来的累积误差，所述管桩模运输装置在任一非第一次泵送换向周期内的运行位移通常可以是所述管桩布料控制设备根据所述管桩模运载装置在所述任一非第一次泵送换向周期内的目标速度以及所述混凝土泵送装置的泵送换向周期所确定的，本发明实施例对此均不作赘述。

进一步地，以管桩模运输装置在第n(n为大于等于2的正整数)次泵送换向周期内的目标速度值v_n为例，计算得到的v_n可表示为：

其中，上式中的各字符的含义可参见本发明实施例一中的相关描述和说明，本发明实施例三对此不再赘述。

步骤303：生成与所述目标速度相对应的速度控制信号，并根据所述速度控制信号调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度。

具体地，根据所述速度控制信号调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度，可包括：将所述速度控制信号发送给可位于所述管桩模运输装置中的变频设备，以由所述变频设备根据所述速度控制信号调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度。

也就是说，在本发明实施例所述技术方案中，在布料过程中，可在混凝土泵送装置每次泵送换向周期结束之时，根据泵送情况和方量偏差不断修正管桩模运输装置的目标速度并对之前的布料方量偏差进行补偿，从而可在无需停车等待的基础上，达到较好地保护电机以减少对电网的冲击、以及使得管桩模运输装置的速度变化相对较平滑以使得布料更为均匀的效果。另外，由于可对之前布料产生的方量偏差进行补偿，从而还可达到避免出现较大累积误差，使得对管桩布料的控制更加精确的效果。再有，由于无需增加额外的称重传感器，因而，还可达到降低成本以及避免受到变频器等的干扰、以进一步提高布料控制的准确性的目的。

进一步地，在本发明所述实施例中，所述方法还可包括：

在布料过程中，若确定设定时长内未收到混凝土泵送装置的换向信号，则将管桩模运输装置的速度置为零，并在再次接收到混凝土泵送装置的换向信号后，将管桩模运输装置的速度恢复为置零之前的原速度。

另外，所述方法还可包括：

在布料过程中，若确定所述管桩模运输装置已达到布料结束位置，则指示所述混凝土泵送装置停止泵送以结束布料。

本发明实施例三提供了一种管桩布料控制方法，在本发明实施例三所述技术方案中，在布料过程中，管桩布料控制系统中的管桩布料控制设备可在混凝土泵送装置每次泵送换向周期结束之时，根据泵送情况和方量偏差不断修正管桩模运输装置的目标速度并对之前的布料方量偏差进行补偿，从而可在无需停车等待的基础上，达到较好地保护电机以减少对电网的冲击、以及使得管桩模运输装置的速度变化相对较平滑以使得布料更为均匀的效果。另外，由于可对之前布料产生的方量偏差进行补偿，从而还可达到避免出现较大累积误差，使得对管桩布料的控制更加精确的效果。再有，由于无需增加额外的称重传感器，因而，还可达到降低成本以及避免受到变频器等的干扰、以进一步提高布料控制的准确性的目的。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种管桩布料控制设备，应用于包括混凝土泵送装置、管桩模以及管桩模运输装置在内的管桩泵送布料系统中，其特征在于，包括：

处理单元，用于确定管桩每单位布料长度所需布料的方量；并在布料过程中，在混凝土泵送装置的每次泵送换向周期结束之时，根据每单位布料长度所需布料的方量以及管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的运行位移，确定管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的目标方量，以及，根据确定的本次泵送换向周期内的目标方量以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定本次泵送换向周期内所产生的方量偏差，并根据确定的本次泵送换向周期内所产生的方量偏差、混凝土泵送装置的泵送换向周期以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的目标速度，以及，生成与所述目标速度相对应的速度控制信号；

控制单元，用于根据所述处理单元生成的速度控制信号，调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度。

2.如权利要求1所述的管桩布料控制设备，其特征在于，所述处理单元，具体用于根据管桩所需布料的长度、管桩所需布料的总重量以及混凝土密度，确定管桩每单位布料长度所需布料的方量。

3.如权利要求2所述的管桩布料控制设备，其特征在于，所述管桩所需布料的长度是所述处理单元根据用于生成与管桩模运输装置的运行位移相匹配的脉冲信号并将生成的脉冲信号发送给管桩布料控制设备的旋转编码器在第一时间段内生成的脉冲信号所确定的；

其中，所述第一时间段为由管桩模运输装置在进入布料开始位置的过程中到达设定的结束布料位置处的时刻以及到达设定的开始布料位置处的时刻所限定的时间段。

4.如权利要求1所述的管桩布料控制设备，其特征在于，所述混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量是所述处理单元根据所述混凝土泵送装置的砼缸活塞行程、砼缸横截面积以及所述混凝土泵送装置的吸料系数所预先确定的。

5.如权利要求1所述的管桩布料控制设备，其特征在于，所述混凝土泵送装置的泵送换向周期是所述处理单元根据所述混凝土泵送装置的第一次泵送换向周期结束时刻、以及所述混凝土泵送装置开始泵送的时刻所确定的。

6.如权利要求1所述的管桩布料控制设备，其特征在于，所述管桩模运输装置在第一次泵送换向周期内的运行位移是所述处理单元根据旋转编码器在第二时间段内生成的脉冲信号所确定的；所述第二时间段为由所述混凝土泵送装置开始泵送的时刻以及所述第一次泵送换向周期结束时刻所限定的时间段；

所述管桩模运输装置在任一非第一次泵送换向周期内的运行位移是所述处理单元根据所述管桩模运载装置在所述任一非第一次泵送换向周期内的目标速度以及所述混凝土泵送装置的泵送换向周期所确定的。

7.如权利要求1所述的管桩布料控制设备，其特征在于，所述控制单元，还用于在布料过程中，若确定所述管桩模运输装置已达到布料结束位置，则指示所述混凝土泵送装置停止泵送以结束布料。

8.如权利要求1所述的管桩布料控制设备，其特征在于，所述控制单元，还用于在布料过程中，若确定设定时长内未收到混凝土泵送装置的换向信号，则将管桩模运输装置的速度置为零，并在再次接收到混凝土泵送装置的换向信号后，将管桩模运输装置的速度恢复为置零之前的原速度。

9.一种管桩布料控制系统，应用于包括混凝土泵送装置、管桩模以及管桩模运输装置在内的管桩泵送布料系统中，其特征在于，所述管桩布料控制系统包括权利要求1～8任一所述的管桩布料控制设备。

10.如权利要求9所述的管桩布料控制系统，其特征在于，所述管桩布料控制系统还包括变频设备；

所述管桩布料控制设备，具体用于将所述速度控制信号发送给所述变频设备，指示所述变频设备根据所述速度控制信号调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度；

所述变频设备，用于根据接收到的来自所述管桩布料控制设备的所述速度控制信号调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度。

11.如权利要求9或10任一所述的管桩布料控制系统，其特征在于，所述管桩布料控制系统还包括旋转编码器、位于设定的开始布料位置处的第一位置传感器以及位于设定的结束布料位置处的第二位置传感器，其中：

所述旋转编码器，用于生成与管桩模运输装置的运行位移相匹配的脉冲信号，并将生成的脉冲信号发送给所述管桩布料控制设备，以由所述管桩布料控制设备根据接收到的脉冲信号计算得到管桩模运输装置的运行位移；

所述第二位置传感器，用于在管桩模运输装置进入布料开始位置的过程中，若感应到所述管桩模运输装置，则向所述管桩布料控制设备下发第一指令，指示所述管桩布料控制设备将之前通过所述旋转编码器所生成的脉冲信号所计算得到的运行位移进行清零；

所述第一位置传感器，用于在管桩模运输装置进入布料开始位置的过程中，若感应到所述管桩模运输装置，则向所述管桩布料控制设备下发第二指令，指示所述管桩布料控制设备根据此时所述旋转编码器所生成的脉冲信号，计算得到管桩模运输装置的当前运行位移；

所述管桩布料控制设备，具体用于在接收到第一指令时，将之前通过所述旋转编码器所生成的脉冲信号所计算得到的运行位移进行清零，并在接收到第二指令时，根据此时所述旋转编码器所生成的脉冲信号，计算得到管桩模运输装置的当前运行位移，并将所述当前运行位移作为管桩所需布料的长度。

12.如权利要求11所述的管桩布料控制系统，其特征在于，所述第二位置传感器，还用于在布料过程中，若感应到所述管桩模运输装置，则向所述管桩布料控制设备下发第三指令；

所述管桩布料控制设备，还用于若接收到所述第三指令，则指示所述混凝土泵送装置停止泵送以结束布料。

13.一种管桩布料控制方法，应用于包括混凝土泵送装置、管桩模以及管桩模运输装置在内的管桩泵送布料系统中，其特征在于，所述方法包括：

管桩布料控制设备确定管桩每单位布料长度所需布料的方量；并

在布料过程中，在混凝土泵送装置的每次泵送换向周期结束之时，根据每单位布料长度所需布料的方量以及管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的运行位移，确定管桩模运输装置在本次泵送换向周期内的目标方量，并根据确定的本次泵送换向周期内的目标方量以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定本次泵送换向周期内所产生的方量偏差，以及，根据确定的本次泵送换向周期内所产生的方量偏差、混凝土泵送装置的泵送换向周期以及混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量，确定管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的目标速度；以及，

生成与所述目标速度相对应的速度控制信号，并根据所述速度控制信号调整管桩模运输装置在下一泵送换向周期内的运行速度。

14.如权利要求13所述的控制方法，其特征在于，确定管桩每单位布料长度所需布料的方量，包括：

根据管桩所需布料的长度、管桩所需布料的总重量以及混凝土密度，确定管桩每单位布料长度所需布料的方量。

15.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述管桩所需布料的长度是所述管桩布料控制设备根据用于生成与管桩模运输装置的运行位移相匹配的脉冲信号并将生成的脉冲信号发送给管桩布料控制设备的旋转编码器在第一时间段内生成的脉冲信号所确定的；

其中，所述第一时间段为由管桩模运输装置在进入布料开始位置的过程中到达设定的结束布料位置处的时刻以及到达设定的开始布料位置处的时刻所限定的时间段。

16.如权利要求13～15任一所述的控制方法，其特征在于，所述混凝土泵送装置在每次泵送换向周期内的实际泵送方量是所述管桩布料控制设备根据所述混凝土泵送装置的砼缸活塞行程、砼缸横截面积以及所述混凝土泵送装置的吸料系数所预先确定的。

17.如权利要求13～15任一所述的控制方法，其特征在于，所述混凝土泵送装置的泵送换向周期是所述管桩布料控制设备根据所述混凝土泵送装置的第一次泵送换向周期结束时刻、以及所述混凝土泵送装置开始泵送的时刻所确定的。

18.如权利要求13～15任一所述的控制方法，其特征在于，所述管桩模运输装置在第一次泵送换向周期内的运行位移是所述管桩布料控制设备根据旋转编码器在第二时间段内生成的脉冲信号所确定的；所述第二时间段为由所述混凝土泵送装置开始泵送的时刻以及所述第一次泵送换向周期结束时刻所限定的时间段；

所述管桩模运输装置在任一非第一次泵送换向周期内的运行位移是所述管桩布料控制设备根据所述管桩模运载装置在所述任一非第一次泵送换向周期内的目标速度以及所述混凝土泵送装置的泵送换向周期所确定的。

19.如权利要求13～15任一所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在布料过程中，若确定所述管桩模运输装置已达到布料结束位置，则指示所述混凝土泵送装置停止泵送以结束布料。

20.如权利要求13～15任一所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在布料过程中，若确定设定时长内未收到混凝土泵送装置的换向信号，则将管桩模运输装置的速度置为零，并在再次接收到混凝土泵送装置的换向信号后，将管桩模运输装置的速度恢复为置零之前的原速度。