CN109318360B - 一种基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，涉及建筑工业化中预制构件混凝土布料机自动控制技术领域。包括：安装接近开关，同时规定X轴和Y轴；控制布料机到达准备进行预标定的初始固定位置，利用PLC控制器记录布料机接近开关的预标定点；PLC控制器计算布料机预标定点；计算布料机在PLC控制器第t个扫描周期时所在的位置；计算布料机相对位置，并通过PLC控制器控制布料机行走到预标定点，准备进行布料生产。本方法对现有设备及检测系统改动小、改造成本低，与现有布料系统兼容性好，易于实现，同时可以自动完成布料机预标定，提高混凝土布料机确定预标定点的准确性及预标定效率。

Description

一种基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法
技术领域
本发明涉及建筑工业化中预制构件混凝土布料机自动控制技术领域，具体涉及一种基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法。
背景技术
混凝土预制构件工厂化生产是我国建筑工业化发展的重要趋势，这将为我国预制构件生产的发展产生巨大的推动作用，同时也为建筑产业施工方式的巨变奠定物质基础。混凝土布料是混凝土预制构件工厂化生产的关键环节，其过程是：混凝土布料机的布料大车、布料小车在左右、前后移动过程中，按照控制系统要求，借助装配在布料口的螺杆(螺旋铰刀)，将搅拌好的混凝土推出浇筑到振捣台上已拼装好的边模范围内，布料过程如图1所示，其中布料小车能够带着布料机沿布料方向前后移动，布料大车能够带着布料机左右移动。
预使混凝土布料机按照控制系统要求进行布料，最重要的前提是确定混凝土布料机预标定点，即选定布料机的初始布料位置，这样才能确定布料机相对边模的位置，进而保证布料过程能够在规定布料区域内按照设定要求进行布料，同时也能防止布料过程中混凝土撒到边模外。
目前，国内用于混凝土预制构件生产的布料系统普遍采用手动控制布料机定位初始布料位置，即岗位工人在操作室通过监控或在布料区域旁观察布料机位置，通过手动控制布料大车和小车来确定布料机起始位置。这种人工操作布料机进行预标定存在的问题是布料机定位不准、且定位效率低，同时也限制了后期布料自动控制系统的开发和应用。为提高布料机定位精度及效率，业内急需一种用于混凝土布料机的预标定技术。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，通过在混凝土布料机其中一侧边缘布料口下方增设的一个接近开关检测磁性边模，结合原有布料机控制系统中布料大车横梁上控制柜中的PLC控制器、布料大车和小车驱动电机上的两个编码器，实现磁性边模位置的检测，进而确定混凝土布料机的预标定点，明显提高了混凝土布料机确定预标定点的准确性及效率，进而缩减定位时间，提高生产效率。
为了实现上述目的，一种基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，包括以下步骤：
步骤1：在布料机其中一侧边缘布料口下方增设一个接近开关，同时，规定与布料机布料小车行走路线平行的方向为X轴，与X轴垂直的方向为Y轴，其中，布料小车沿X轴往返行走，布料大车沿Y轴往返行走；
步骤2：原有布料机控制系统中的PLC控制器控制布料大车和布料小车带动布料机到达准备进行预标定的初始固定位置(X’，Y’)，通过接近开关检测磁性边模位置，利用PLC控制器记录布料机接近开关的预标定点(XJ0，YJ0)，具体步骤如下：
所述固定位置(X’，Y’)的X轴坐标位置X’在开始进行布料生产侧的一端，且使布料机处在布料区域外；
步骤2.1：PLC控制器控制布料大车和布料小车带动布料机到达初始固定位置(X’，Y’)，然后沿X轴由布料区域外向布料区域内行走，当布料口下方的接近开关检测到磁性边模信号时，表明检测到与X轴垂直的靠近初始固定位置(X’，Y’)一侧的磁性边模，记为AA边模，此时检测到的是AA边模在布料区域外侧的外沿；
步骤2.2：PLC控制器控制布料小车带动布料机沿X轴向布料区域内行走，当布料口下方的接近开关检测到磁性边模信号消失时，此时检测到的是AA边模在布料区域侧的内沿，PLC控制器记录布料小车在X轴方向的位置XJ0；
步骤2.3：PLC控制器控制布料小车带动布料机沿X轴向布料区域内行走t0 s后，PLC控制器控制布料小车停车；
步骤2.4：布料小车停车后，PLC控制器控制布料大车带动布料机沿Y轴由布料区域内向布料区域外行走，当布料口下方的接近开关检测到布料边模信号时，表明检测到与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模，记为BB边模，此时利用PLC控制器记录布料大车在Y轴方向的位置YJ0，布料大车停车，至此得到混凝土布料机接近开关的预标定点(XJ0，YJ0)；
步骤3：控制器根据接近开关的安装位置与布料口外沿端点的距离(XJ，YJ)，结合布料机接近开关的预标定点(XJ0，YJ0)，计算布料机布料口外沿端点在底模托盘表面对应的布料机预标定点(X0，Y0)，其中，X0＝XJ0-XJ，Y0＝YJ0-YJ；
步骤4：根据PLC控制器的扫描周期tsc、布料机在PLC控制器的第(k-1)个扫描周期时的位置(Xcrt(k-1)，Ycrt(k-1))、布料小车以及布料大车驱动电机上的编码器检测到的布料小车和布料大车的行走速度，计算布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))；
步骤5：计算布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))与预标定点M(X0，Y0)的相对位置(Xrel，Yrel)，并通过PLC控制器控制布料机行走到预标定点(X0，Y0)，准备进行布料生产。
优选的，所述步骤2中固定位置(X’，Y’)的Y轴位置坐标Y’取布料机中线与托盘中线重合的坐标值。
优选的，所述步骤2.3中的t0根据接近开关的具体检测范围，并且保证不影响与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模内沿检测的条件下确定的尽可能小的值。
优选的，所述步骤4中布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))的计算公式如下：
Xcrt(k)＝Xcrt(k-1)±Vxtsc；
Ycrt(k)＝Ycrt(k-1)±VDtsc；
其中，Vx为布料小车驱动电机上的编码器检测的布料小车的行走速度，VD为布料大车驱动电机上的编码器检测的布料大车的行走速度，当布料小车或大车向X轴或Y轴数值增大方向行走时，公式中速度前面的符号取“+”号，反之取“-”号。
优选的，所述步骤5中布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))与预标定点M(X0，Y0)的相对位置(Xrel，Yrel)的计算公式如下：
Xrel＝Xcrt(k)-X0；
Yrel＝Ycrt(k)-Y0。
本发明的有益效果：
本发明提出一种基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，只需在现有混凝土布料机布料口的下方增设一个接近开关，通过接近开关对磁性边模的检测，即可确定混凝土布料机的预标定点，对现有设备及检测系统改动小、改造成本低，与现有布料系统兼容性好，易于实现，同时可以自动完成布料机预标定，提高混凝土布料机确定预标定点的准确性及预标定效率，另外，本发明充分考虑到预标定过程中与X轴垂直的靠近初始固定位置(X’，Y’)一侧的磁性边模内沿对与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模内沿检测的干扰，设计了延时功能，提高了混凝土布料机预标定技术的实用性，还考虑了生产其他规格预制混凝土构件产品时磁性边模在底模托盘上的摆放位置发生变化的情况，通过增设的接近开关，可以适应磁性边模摆放位置的变化，按照本发明方法重新自动确定布料机的预标定点。
附图说明
图1为本发明背景技术中混凝土布料机布料过程示意图；
图2为本发明实施例中基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法流程图；
图3为本发明实施例中基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法原理图；
图4为本发明实施例中接近开关安装位置与1号布料口外沿端点A的位置示意图。
图中，1、布料小车；2、混凝土布料机；3、螺旋铰刀；4、布料机的1号布料口；5、布料大车；6、底模托盘；7、磁性边模；8、导轨；9、接近开关；10、控制柜。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优势更加清晰，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，流程如图2所示，原理如图3所示，图3中的箭头示意为控制器带动布料机的运动路线，具体方法如下所述：
步骤1：在布料机1号布料口下方增设一个接近开关，同时，规定与布料机布料小车行走路线平行的方向为X轴，与X轴垂直的方向为Y轴，其中，布料小车沿X轴往返行走，布料大车沿Y轴往返行走。
步骤2：原有布料机控制系统中的PLC控制器控制布料大车和布料小车带动布料机到达准备进行预标定的初始固定位置(X’，Y’)，通过接近开关检测磁性边模位置，利用PLC控制器记录布料机接近开关的预标定点(XJ0，YJ0)，具体步骤如下：
所述固定位置(X’，Y’)的X轴坐标位置X’在开始进行布料生产侧的一端，且使布料机处在布料区域外。
本实施例中，固定位置(X’，Y’)的Y轴位置坐标Y’取布料机中线与托盘中线重合的坐标值。
步骤2.1：PLC控制器控制布料大车和布料小车带动布料机到达初始固定位置(X’，Y’)，然后沿X轴由布料区域外向布料区域内行走，当1号布料口下方的接近开关检测到磁性边模信号时，表明检测到与X轴垂直的靠近初始固定位置(X’，Y’)一侧的磁性边模，记为AA边模，此时检测到的是AA边模在布料区域外侧的外沿。
步骤2.2：PLC控制器控制布料小车带动布料机沿X轴向布料区域内行走，当1号布料口下方的接近开关检测到磁性边模信号消失时，此时检测到的是AA边模在布料区域侧的内沿，PLC控制器记录布料小车在X轴方向的位置XJ0。
步骤2.3：PLC控制器控制布料小车带动布料机沿X轴向布料区域内行走t0 s后，PLC控制器控制布料小车停车。
所述t0根据接近开关的具体检测范围，并且保证不影响与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模内沿检测的条件下确定的尽可能小的值。
本实施例中，取t0＝2s。
步骤2.4：布料小车停车后，PLC控制器控制布料大车带动布料机沿Y轴由布料区域内向布料区域外行走，当1号布料口下方的接近开关检测到磁性边模时，表明检测到与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模，记为BB边模，此时利用PLC控制器记录布料大车在Y轴方向的位置YJ0，布料大车停车，至此得到混凝土布料机接近开关的预标定点(XJ0，YJ0)。
步骤3：控制器根据接近开关的安装位置与1号布料口外沿端点A的距离(XJ，YJ)，如图4所示，结合布料机接近开关的预标定点(XJ0，YJ0)，计算布料机1号布料口外沿端点A在底模托盘表面对应的布料机预标定点M(X0，Y0)，其中，X0＝XJ0-XJ，Y0＝YJ0-YJ。
步骤4：根据PLC控制器的扫描周期tsc、布料机在PLC控制器的第(k-1)个扫描周期时的位置(Xcrt(k-1)，Ycrt(k-1))、布料小车以及布料大车驱动电机上的编码器检测到的布料小车和布料大车的行走速度，计算布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))。
所述布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))的计算公式如下：
Xcrt(k)＝Xcrt(k-1)±Vxtsc；
Ycrt(k)＝Ycrt(k-1)±VDtsc；
其中，Vx为布料小车驱动电机上的编码器检测的布料小车的行走速度，VD为布料大车驱动电机上的编码器检测的布料大车的行走速度，当布料小车或大车向X轴或Y轴数值增大方向行走时，公式中速度前面的符号取“+”号，反之取“-”号。
步骤5：计算布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))与预标定点M(X0，Y0)的相对位置(Xrel，Yrel)，并通过PLC控制器控制布料机行走到预标定点M(X0，Y0)，准备进行布料生产。
所述计算布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))与预标定点M(X0，Y0)的相对位置(Xrel，Yrel)的计算公式如下：
Xrel＝Xcrt(k)-X0；
Yrel＝Ycrt(k)-Y0。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；因而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在布料机其中一侧边缘布料口下方增设一个接近开关，同时，规定与布料机布料小车行走路线平行的方向为X轴，与X轴垂直的方向为Y轴，其中，布料小车沿X轴往返行走，布料大车沿Y轴往返行走；
步骤2：原有布料机控制系统中的PLC控制器控制布料大车和布料小车带动布料机到达准备进行预标定的初始固定位置(X’，Y’)，通过接近开关检测磁性边模位置，利用PLC控制器记录布料机接近开关的预标定点(XJ0，YJ0)，具体步骤如下：
所述固定位置(X’，Y’)的X轴坐标位置X’在开始进行布料生产侧的一端，且使布料机处在布料区域外；
步骤2.1：PLC控制器控制布料大车和布料小车带动布料机到达初始固定位置(X’，Y’)，然后沿X轴由布料区域外向布料区域内行走，当布料口下方的接近开关检测到磁性边模信号时，表明检测到与X轴垂直的靠近初始固定位置(X’，Y’)一侧的磁性边模，记为AA边模，此时检测到的是AA边模在布料区域外侧的外沿；
步骤2.2：PLC控制器控制布料小车带动布料机沿X轴向布料区域内行走，当布料口下方的接近开关检测到磁性边模信号消失时，此时检测到的是AA边模在布料区域侧的内沿，PLC控制器记录布料小车在X轴方向的位置XJ0；
步骤2.3：PLC控制器控制布料小车带动布料机沿X轴向布料区域内行走t0s后，PLC控制器控制布料小车停车；
步骤2.4：布料小车停车后，PLC控制器控制布料大车带动布料机沿Y轴由布料区域内向布料区域外行走，当布料口下方的接近开关检测到布料边模信号时，表明检测到与X轴平行的靠近预标定点一侧的布料边模，记为BB边模，此时利用PLC控制器记录布料大车在Y轴方向的位置YJ0，布料大车停车，至此得到混凝土布料机接近开关的预标定点(XJ0，YJ0)；
步骤3：控制器根据接近开关的安装位置与布料口外沿端点的距离(XJ，YJ)，结合布料机接近开关的预标定点(XJ0，YJ0)，计算布料机布料口外沿端点在底模托盘表面对应的布料机预标定点(X0，Y0)，其中，X0＝XJ0-XJ，Y0＝YJ0-YJ；
步骤4：根据PLC控制器的扫描周期tsc、布料机在PLC控制器的第(k-1)个扫描周期时的位置(Xcrt(k-1)，Ycrt(k-1))、布料小车以及布料大车驱动电机上的编码器检测到的布料小车和布料大车的行走速度，计算布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))；
步骤5：计算布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))与预标定点M(X0，Y0)的相对位置(Xrel，Yrel)，并通过PLC控制器控制布料机行走到预标定点M(X0，Y0)，准备进行布料生产。
2.根据权利要求1所述的基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，其特征在于，所述步骤2中固定位置(X’，Y’)的Y轴位置坐标Y’取布料机中线与托盘中线重合的坐标值。
3.根据权利要求1所述的基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，其特征在于，所述步骤2.3中的t0根据接近开关的具体检测范围，并且保证不影响与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模外沿检测的条件下确定的尽可能小的值。
4.根据权利要求1所述的基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，其特征在于，所述步骤4中布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))的计算公式如下：
Xcrt(k)＝Xcrt(k-1)±Vxtsc；
Ycrt(k)＝Ycrt(k-1)±VDtsc；
其中，Vx为布料小车驱动电机上的编码器检测的布料小车的行走速度，VD为布料大车驱动电机上的编码器检测的布料大车的行走速度，当布料小车或大车向X轴或Y轴数值增大方向行走时，公式中速度前面的符号取“+”号，反之取“-”号。
5.根据权利要求1所述的基于接近开关的混凝土布料机自动预标定方法，其特征在于，所述步骤5中布料机在PLC控制器第k个扫描周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))与预标定点M(X0，Y0)的相对位置(Xrel，Yrel)的计算公式如下：
Xrel＝Xcrt(k)-X0；
Yrel＝Ycrt(k)-Y0。
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