CN105690555B - 有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土预制板生产线自动控制技术领域，提供了一种有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统，包括控制器、人机交互显示单元、布料设备、带动布料设备在X、Y相互垂直方向上移动的移动机构；布料设备上设置有位置传感器，用于检测所述移动机构在X、Y方向上的移动位置；布料设备的出料口为并列的多个小单元出口，小单元出口均设置有单独的控制开关；控制器分别与人机交互显示单元、布料设备、移动机构连接；还提供了使用上述控制系统的控制方法；本发明的有益效果为：通过设定预制板及门窗的坐标尺寸，自动定位门窗及门窗数量；浇筑时自动避开门窗进行精细浇筑，无需人工干预，确保浇筑质量，通用性强，提高了自动化水平。

Description

有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及混凝土预制板生产线自动控制技术领域，特别涉及一种有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统及控制方法。

背景技术

住宅产业化已成为我国未来建筑业变革的发展趋势，将一栋住宅所需的主要构件分解后，在工业流水线上制作出来，然后在施工现场安装，能显著提升能效，大大推进我国生态文明建设。

以工业流水线的方式建造住宅，混凝土预制板是广泛应用的产品，种类主要包括复合板、叠合板以及实心墙板等。虽然不同种类的预制板产品在生产线上的生产工艺流程会有差异，但不管哪种产品，都离不开混凝土浇筑这个环节。在混凝土预制板工业生产线中，有些预制板产品没有门窗洞口，浇筑控制起来容易很多，而有些预制板产品开有门窗洞口，在浇筑过程中，这些门窗洞口内是不允许进入混凝土的，随着预制板规格不同，门窗数量和位置都可能变化，浇筑控制起来相对复杂。如何让生产线控制系统能自动识别门窗并有效控制，在没有门窗的地方浇筑密实，而对门窗内部不进行浇筑，是保证混凝土预制板浇筑质量，实现混凝土预制板生产线全自动控制的重要环节。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统及控制方法，可以实现一块预制板产品内门窗数量、尺寸、位置大小任意设定的混凝土预制板的自动化浇筑。

本发明一种有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统，包括控制器、人机交互显示单元、布料设备、带动布料设备在X、Y相互垂直方向上移动的移动机构；

所述布料设备上设置有位置传感器，用于检测所述移动机构在X、Y方向上的移动位置；所述位置传感器与所述控制器连接；

所述布料设备的出料口为并列的多个小单元出口，所述小单元出口均设置有单独的控制开关，所述控制开关与所述控制器连接；

所述控制器分别与所述人机交互显示单元、所述布料设备、所述移动机构连接。

进一步的，所述控制器为PLC控制器。

进一步的，当所述布料设备经过混凝土预制板门窗洞口时，相应位置的所述小单元出口关闭。

进一步的，所述混凝土预制板门窗洞口的参数，通过所述人机交互显示单元输入；

所述位置传感器向所述控制器反馈所述布料设备的位置；

所述控制器对所述布料设备是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行逻辑判断；

当所述布料设备处于所述混凝土预制板门窗洞口位置时，所述控制器对所述小单元出口是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行判断，且关闭所有处于所述混凝土预制板门窗洞口位置的所述小单元出口。

进一步的，在浇筑过程中，所述布料设备在X、Y方向上的移动包括以下步骤：

步骤一、从初始位置移动到第一帧起点；

步骤二、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第一帧起点移动到第一帧终点；

步骤三、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第一帧终点移到第二帧起点；

步骤四、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第二帧起点移动到第二帧终点；

步骤五、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第二帧终点移动到第三帧起点；

重复步骤二至步骤五，顺次浇筑第三帧、第四帧、直到第N帧布料设备移动轨迹覆盖整个浇筑区域；

所述第一帧、第二帧、第三帧、第四帧、直到第N帧均为沿X方向依次并列的单次浇筑区域，N为整体浇筑区域内在X方向上划分的帧数。

进一步的，所述布料设备在X方向移动时，关闭所有的所述小单元出口。在Y方向移动时，当所述小单元出口位置位于门窗洞口，关闭该所述小单元出口，当所述小单元出口位置无门窗洞口，打开该所述小单元出口浇筑混凝土。

本发明还提供了一种上述的有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统的控制方法，包括：

所述混凝土预制板门窗洞口的参数，通过所述人机交互显示单元输入的步骤；

所述位置传感器向所述控制器反馈所述布料设备的位置的步骤；

所述控制器对所述布料设备是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行逻辑判断的步骤；

当所述布料设备处于所述混凝土预制板门窗洞口位置时，所述控制器对所述小单元出口是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行判断，且关闭所有处于所述混凝土预制板门窗洞口位置的所述小单元出口的步骤。

进一步的，在浇筑过程中，所述布料设备在X、Y方向上的移动包括以下步骤：

步骤一、从初始位置移动到第一帧起点；

步骤二、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第一帧起点移动到第一帧终点；

步骤三、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第一帧终点移到第二帧起点；

步骤四、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第二帧起点移动到第二帧终点；

步骤五、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第二帧终点移动到第三帧起点；

重复步骤二至步骤五，顺次浇筑第三帧、第四帧、直到第N帧布料设备移动轨迹覆盖整个浇筑区域；

所述第一帧、第二帧、第三帧、第四帧、直到第N帧均为沿X方向依次并列的单次浇筑区域，N为整体浇筑区域内在X方向上划分的帧数。

进一步的，当所述布料设备在X方向移动时，关闭所有的所述小单元出口；在Y方向移动时，当所述小单元出口位置位于门窗洞口，关闭该所述小单元出口，当所述小单元出口位置无门窗洞口，打开该所述小单元出口浇筑混凝土。

本发明的有益效果为：通过预制板及门窗的坐标尺寸设定，自动定位门窗及门窗数量；通过布料设备移动轨迹的设定以及对出料口细分小单元的坐标精确定位并单独开关控制，能自动避开门窗进行精细浇筑，在浇筑工程中无需人工干预，确保浇筑质量；另外，预制板内门窗的数量和尺寸可以根据产品种类进行设置和更改，通用性更强，适用于多种产品的工业化生产，增强了自动化水平。

附图说明

图1所示为本发明实施例一种有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统结构示意图。

图2所示为本发明实施例有三个门窗洞口的布料设备移动轨迹示意图。

图3所示为布料设备的小单元出口与门窗洞口坐标的对应确定方法示意图。

图4所示为浇筑第一帧时布料设备的小单元出口控制流程示意图。

图中：1-人机交互显示单元、2-控制器、3-布料设备、4-移动机构、5-、第一窗口6-第二窗口、7-第三窗口、8-浇筑模具、9-要浇筑的预制板区域。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1所示，一种有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统，包括控制器2、人机交互显示单元1、布料设备3、带动布料设备在X、Y相互垂直方向上移动的移动机构4；

所述布料设备3上设置有位置传感器，用于检测所述移动机构4在X、Y方向上的移动位置；所述位置传感器与所述控制器2连接；

所述布料设备3的出料口为并列的多个小单元出口，所述小单元出口均设置有单独的控制开关，所述控制开关与所述控制器连接；

所述控制器2分别与所述人机交互显示单元1、所述布料设备3、所述移动机构4连接。

优选的，所述控制器1为PLC控制器。当所述布料设备3经过混凝土预制板门窗洞口时，相应位置的所述小单元出口关闭。

优选的，所述混凝土预制板门窗洞口的参数，通过所述人机交互显示单1元输入；

所述位置传感器向所述控制器2反馈所述布料设备3的位置；

所述控制器2对所述布料设备3是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行逻辑判断；

当所述布料设备3处于所述混凝土预制板门窗洞口位置时，所述控制器2对所述小单元出口是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行判断，且关闭所有处于所述混凝土预制板门窗洞口位置的所述小单元出口。

优选的，在于，在浇筑过程中，所述布料设备3在X、Y方向上的移动包括以下步骤：

步骤一、从初始位置移动到第一帧起点；

步骤二、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第一帧起点移动到第一帧终点；

步骤三、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第一帧终点移到第二帧起点；

步骤四、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第二帧起点移动到第二帧终点；

步骤五、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第二帧终点移动到第三帧起点；

重复步骤二至步骤五，顺次浇筑第三帧、第四帧、直到第N帧布料设备移动轨迹覆盖整个浇筑区域；

所述第一帧、第二帧、第三帧、第四帧、直到第N帧均为沿X方向依次并列的单次浇筑区域，N为整体浇筑区域内在X方向上划分的帧数。

所述布料设备3在X方向移动时，关闭所有的所述小单元出口；在Y方向移动时，当所述小单元出口位置位于门窗洞口，关闭该所述小单元出口，当所述小单元出口位置无门窗洞口，打开该所述小单元出口浇筑混凝土。

一种使用上述的有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统的控制方法，包括：

所述混凝土预制板门窗洞口的参数，通过所述人机交互显示单元1输入的步骤；

所述位置传感器向所述控制器2反馈所述布料设备3的位置的步骤；

所述控制器2对所述布料设备3是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行逻辑判断的步骤；

当所述布料设备3处于所述混凝土预制板门窗洞口位置时，所述控制器2对所述小单元出口是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行判断，且关闭所有处于所述混凝土预制板门窗洞口位置的所述小单元出口的步骤。

优选的，所述布料设备3在X、Y方向上的移动包括以下步骤：

步骤一、从初始位置移动到第一帧起点；

步骤二、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第一帧起点移动到第一帧终点；

步骤三、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第一帧终点移到第二帧起点；

步骤四、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第二帧起点移动到第二帧终点；

步骤五、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第二帧终点移动到第三帧起点；

重复步骤二至步骤五，顺次浇筑第三帧、第四帧、直到第N帧布料设备3移动轨迹覆盖整个浇筑区域；

所述第一帧、第二帧、第三帧、第四帧、直到第N帧均为沿X方向依次并列的单次浇筑区域，N为整体浇筑区域内在X方向上划分的帧数。

当所述布料设备3在X方向移动时，关闭所有的所述小单元出口；在Y方向移动时，当所述小单元出口位置位于门窗洞口，关闭该所述小单元出口，当所述小单元出口位置无门窗洞口，打开该所述小单元出口浇筑混凝土。

实施例

本发明可以用于各种不同尺寸的混凝土预制板自动浇筑中，为清楚简要说明，本实施例中，门窗洞口为3个，整体混凝土预制板划分为3帧浇筑。

设X、Y、Z为相互垂直的空间坐标系，O为其原点、XY平面为水平面。已经安放完模具及钢筋嵌件的长方形模台，在生产线上被移送到浇筑工位时的位置精确固定，其一角每次都位于坐标系的(0，0，C0)点。布料设备3可在水平面的X、Y方向上移动，在垂直方向Z上的位置固定，布料设备3的位置原点设为(0，0，C1)。控制方法分两部分，一部分是布料设备3的移动，一部分是布料设备3出料口处各个小单元出口的开关控制。

如图2所示，装好模具及其他嵌件的长方形模台停放在浇筑工位时，其一角在XY平面坐标系的零点，被浇筑模具8包围的要浇筑的预制板区域9为要浇筑的预制板，其中要浇筑的预制板区域9内部有三个门窗洞口：第一窗口5、第二窗口6和第三窗口7不需浇筑混凝土。布料设备3的出料口被细分成10个可单独控制开关的出料小单元(可以根据需要细分为其他不同数量的小单元出口)，每个小单元出口在X方向的宽度为d。

假设布料设备浇筑第一帧的起点在XY平面坐标系的投影坐标为(A1,B0)，第一帧的终点坐标为(A1,B1)；浇筑第二帧的起点和终点坐标分别为(A2,B1)和(A2,B0)；浇筑第三帧的起点和终点分别为(A3,B0)和(A3,B1)。即布料设备3浇筑时在XY平面投影的移动轨迹为(A1,B0)→(A1,B1)→(A2,B1)→(A2,B0)→(A3,B0)→(A3,B1)，即按图2中的箭头方向走完该路线，布料设备3的出料口可覆盖到预制板的整个区域。图中坐标参数按照x0<x1,y0<y1；1x0<1x1,1y0<1y1；2x0<2x1,2y0<2y1；3x0<3x1,3y0<3y1设置，若第n个门窗的尺寸坐标不满足(nx0<nx1，ny0<ny1)，则控制器自动判断该门窗不存在。从图2中可知，此处B0＝y0,B1＝y1。

在浇筑每一帧时都分别对布料设备3的10个出料小单元出口进行单独控制，以字母a、b、c……j标记每个小单元。首先通过人机交互显示单元1输入的预制板及门窗参数判断每一帧内包含的门窗情况，以及确定每个门窗对应的出料小单元出口标号。

图3为本发明实施例布料设备3出料口小单元出口与门窗洞口坐标的对应确定方法。

当某门窗n的尺寸满足其存在条件(nx0<nx1，ny0<ny1)时，首先判断其X方向较小的数nx0是否在第一帧范围，当A1<＝nx0<A2时，表示浇筑第一帧时会遇到该门窗，对应的布料口起始小单元出口记数为Ms＝(nx0-A1)/d取整数(取整数方法为去掉小数部分，整数部分加1)。

再通过判断该门窗nx1大小，确定在第一帧对应的布料口终止小单元出口标号，若A1<＝nx1<A2，则表示该门窗全部在第一帧范围内，对应的布料口终止小单元出口标号记为Me＝(nx1-A1)/d取整数，即计数范围从Ms到Me的小单元出口在浇筑第一帧时要遇到该门窗，计数得到的数字1对应a单元，10对应j单元。举例说明，若计数范围为数字2到5，则对应图中标记的b,c,d,e这四个小单元，依次类推。

若该门窗的nx0在第一帧，而nx1不在第一帧，则表示该门窗至少连续跨越第一帧和第二帧，则在第一帧对应的Me＝10，在第二帧对应的Ms＝1，继续通过判断当A2<＝nx1<A3时，表示该门窗从第一帧跨越到了第二帧结束，在第二帧对应的Me＝(nx1-A2)/d取整数。若当条件A2<＝nx1<A3不满足，即nx1又不在第二帧，因本实施例总共只有三帧，则nx1只能在第三帧，那么在第二帧对应的Me＝10，在第三帧对应的Ms＝1，第三帧对应的Me＝(nx1-A3)/d取整数。至此，当某门窗存在且A1<＝nx0<A2条件满足时，浇每帧时，该门窗涉及到的出料口小单元标号对应确定完毕。

同样的方法，当某门窗存在但A1<＝nx0<A2条件不满足时，表示该门窗不在第一帧范围内，继续判断A2<＝nx0<A3条件是否满足，若满足，表示浇筑第二帧时会遇到该门窗，对应的布料口起始小单元标号Ms＝(nx0-A2)/d取整数。

再通过判断该门窗nx1大小，若满足A2<＝nx1<A3，则能确定该门窗全部在第二帧范围内，第二帧对应的Me＝(nx1-A2)/d取整数。

若该门窗的nx0在第二帧，而nx1不在第二帧，即不满足A2<＝nx1<A3则表示该门窗至少连续跨越第二帧和第三帧，则在第二帧对应的Me＝10，在第三帧对应的Ms＝1，在第三帧对应的Me＝(nx1-A3)/d取整数。

所有存在的门窗在各帧都有对应的Ms和Me，若门窗不在某帧内，对应的Ms和Me都设为0。其他值分别按上述方法进行判断，通过X方向的坐标，确定所有存在的门窗在布料设备浇筑每一帧时分别对应涉及的布料设备的出料小单元出口标号。

本实施例中，预制板包含了三个门窗洞口，则布料设备在Y方向移动浇筑时，每一帧都分别在经过y0,y1以及1y0,1y1，2y0,2y1，3y0,3y1这些特征坐标位置处，分别对每个出料口小单元出口进行单独的开关控制。

图4所示为本发明实施例浇筑第一帧时出料口小单元控制流程图示例。浇筑第一帧时，当布料设备3移动到y0处，所有小单元出口依次判断其编号是否在所有门窗在第一帧对应的Ms和Me范围之内，若均不在，则该小单元打开出料；若在某门窗对应的小单元标号范围内，还需进一步判断该门窗的my0值与预制板的y0坐标大小，若两者相等，表示该小单元出口在浇筑起点位置同时遇见门窗了，也应处于关闭状态不能打开。同样的，若布料设备移动到某门窗的my1处，也要判断my1是否与预制板的y1相等，若不相等，则该小单元出口可打开出料，若相等，表示该门窗的my1同时也是第一帧预制板的结束边缘，该小单元出口应关闭。

浇筑各帧时，所有小单元出口按数字1、2、3……10(分别对应a、b、c、……j)依次分别按照上述方法判断，帧数为奇数时与第1帧方法相同，遇到预制板的y0打开，遇到门窗m的my0关闭，遇到门窗m的my1打开，遇到预制板的y1关闭。帧数为偶数时相反，即遇到预制板的y1打开，遇到门窗m的my1关闭，遇到门窗m的my0打开，遇到预制板的y0关闭。在每个y点都要执行所有门窗以及预制板的关闭与打开判断，只要遇到有关闭的条件就关闭，即执行与逻辑判断。

按照上述方法浇筑控制就能有效避让门窗，实现有门窗洞口的全自动浇筑精确控制。

本发明的有益效果为：通过预制板及门窗的坐标尺寸设定，自动定位门窗及门窗数量；通过布料设备移动轨迹的设定以及对出料口细分小单元的坐标精确定位并单独开关控制，能自动避开门窗进行精细浇筑，在浇筑工程中无需人工干预，确保浇筑质量；另外，预制板内门窗的数量和尺寸可以根据产品种类进行设置和更改，通用性更强，适用于多种产品的工业化生产，增强了自动化水平。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (8)

1.一种有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统，其特征在于，包括控制器、人机交互显示单元、布料设备、带动布料设备在X、Y相互垂直方向上移动的移动机构；

所述布料设备上设置有位置传感器，用于检测所述移动机构在X、Y方向上的移动位置；所述位置传感器与所述控制器连接；

所述布料设备的出料口为并列的多个小单元出口，所述小单元出口均设置有单独的控制开关，所述控制开关与所述控制器连接；

所述控制器分别与所述人机交互显示单元、所述布料设备、所述移动机构连接；

所述混凝土预制板门窗洞口的参数，通过所述人机交互显示单元输入；

所述位置传感器向所述控制器反馈所述布料设备的位置；

所述控制器对所述布料设备是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行逻辑判断；

当所述布料设备处于所述混凝土预制板门窗洞口位置时，所述控制器对所述小单元出口是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行判断，且关闭所有处于所述混凝土预制板门窗洞口位置的所述小单元出口。

2.如权利要求1所述的有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。

3.如权利要求1所述的有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统，其特征在于，当所述布料设备经过混凝土预制板门窗洞口时，相应位置的所述小单元出口关闭。

4.如权利要求1-3任一项所述的有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统，其特征在于，在浇筑过程中，所述布料设备在X、Y方向上的移动包括以下步骤：

步骤一、从初始位置移动到第一帧起点；

步骤二、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第一帧起点移动到第一帧终点；

步骤三、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第一帧终点移到第二帧起点；

步骤四、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第二帧起点移动到第二帧终点；

步骤五、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第二帧终点移动到第三帧起点；

重复步骤二至步骤五，顺次浇筑第三帧、第四帧、直到第N帧布料设备移动轨迹覆盖整个浇筑区域；

所述第一帧、第二帧、第三帧、第四帧、直到第N帧均为沿X方向依次并列的单次浇筑区域，N为整体浇筑区域内在X方向上划分的帧数。

5.如权利要求4所述的有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统，其特征在于，所述布料设备在X方向移动时，关闭所有的所述小单元出口；在Y方向移动时，当所述小单元出口位置位于门窗洞口，关闭该所述小单元出口，当所述小单元出口位置无门窗洞口，打开该所述小单元出口浇筑混凝土。

6.一种使用如权利要求1所述的有门窗洞口的混凝土预制板自动浇筑控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

所述混凝土预制板门窗洞口的参数，通过所述人机交互显示单元输入的步骤；

所述位置传感器向所述控制器反馈所述布料设备的位置的步骤；

所述控制器对所述布料设备是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行逻辑判断的步骤；

当所述布料设备处于所述混凝土预制板门窗洞口位置时，所述控制器对所述小单元出口是否处于所述混凝土预制板门窗洞口位置进行判断，且关闭所有处于所述混凝土预制板门窗洞口位置的所述小单元出口的步骤。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在浇筑过程中，所述布料设备在X、Y方向上的移动包括以下步骤：

步骤一、从初始位置移动到第一帧起点；

步骤二、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第一帧起点移动到第一帧终点；

步骤三、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第一帧终点移到第二帧起点；

步骤四、保持X方向坐标不变，Y方向坐标从第二帧起点移动到第二帧终点；

步骤五、Y方向坐标保持不变，X方向坐标从第二帧终点移动到第三帧起点；

重复步骤二至步骤五，顺次浇筑第三帧、第四帧、直到第N帧布料设备移动轨迹覆盖整个浇筑区域；

所述第一帧、第二帧、第三帧、第四帧、直到第N帧均为沿X方向依次并列的单次浇筑区域，N为整体浇筑区域内在X方向上划分的帧数。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当所述布料设备在X方向移动时，关闭所有的所述小单元出口；在Y方向移动时，当所述小单元出口位置位于门窗洞口，关闭该所述小单元出口，当所述小单元出口位置无门窗洞口，打开该所述小单元出口浇筑混凝土。