CN110906865B - 基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法 - Google Patents

Abstract

一种基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法，将拼装件拼装至目标件的对应位置，所述目标件上横向对应设置多个张拉孔，各张拉孔分别设有张拉螺杆，所述张拉螺杆贯穿拼装件后连接有液压千斤顶，包含设置测量组件，确定测量参数，通过各激光测距仪进行测量并得到两侧测量值，根据两侧测量值确定两侧接缝宽度及中间位置接缝宽度，通过两侧接缝宽度及中间位置接缝宽度设置液压千斤顶的推进速度；由此，本发明对预制装配式构件拼缝宽度的激光测量值做垂直校正，以判断出两者之间的真实距离，规避因错误测量值造成控制误差带来的拼装不到位，构件损坏和出现质量缺陷等问题。

Description

基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法

技术领域

本发明涉及预制装配的技术领域，尤其涉及一种基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法。

背景技术

目前，地下结构施工普遍采用人工现场浇注的施工工艺，具有施工工期长、空间跨度小、梁柱结构多、结构质量无法保障等缺陷，且在寒冷地区，采用现浇施工工艺，冬季无法施工，大大影响工程施工效率与效益。地下预制装配技术因其采用在工厂预制好的构件进行现场拼装施工工艺，不受寒冷气候影响，且具有施工速度快、结构质量好、环境影响小等优势，得到了越来越多的关注，应用前景广阔。但是，地下结构预制装配式构件的体量和重量均较大，对拼装作业的要求高，人工作业和分散张拉方式常导致构件拼装控制困难，拼缝宽度难以全面掌控，尤其在预制装配式结构的安装施工过程中，由于吊机初始摆放位置和拼装过程中预制装配式构件不同位置摩阻力不一样，拼装件和目标件之间姿态不平行，两者之间存在夹角。虽然采用多点激光测量有利于全面掌控拼缝宽度，但在实际测量中，激光光线并不是垂直测量值，同样不能真实反映构件拼缝宽度。

为此，本发明的设计者有鉴于上述问题，通过潜心研究和设计，综合长期从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法，以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法，能有效克服现有技术的缺陷，确定实际拼缝宽度，并实现相对补偿，且能进行实时控制和调整，有效提高预制装配式构件拼装控制效果。

为解决上述问题，本发明公开了一种基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法，将拼装件拼装至目标件的对应位置，所述目标件上横向对应设置多个张拉孔，各张拉孔分别设有张拉螺杆，所述张拉螺杆贯穿拼装件后连接有液压千斤顶，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：设置测量组件，至少在目标件的上表面对应最外侧的两张拉孔分别设置两激光反射板，即第一激光反射板和第二激光反射板，在拼装件的上表面对应最外侧的两液压千斤顶分别设置激光测距仪，即第一激光测距仪和第二激光测距仪；

步骤二：确定测量参数，各激光测距仪的激光头到拼装件的拼缝边缘的横向偏差为l，对应第一激光测距仪的第一激光反射板和对应第二激光测距仪的第二激光反射板沿平行于目标件的拼缝边缘方向排列，距离目标件的拼缝边缘的纵向偏差同样为l，各激光测距仪之间的距离为P；

步骤三：通过各激光测距仪进行测量并得到两侧测量值，通过第一激光测距仪和第二激光测距仪的激光头发出激光光线，并分别测得第一激光测距仪和第一激光反射板的距离为S₁，第二激光测距仪和第二激光反射板的距离为S₂；

步骤四：根据两侧测量值确定两侧拼缝宽度及中间位置拼缝宽度，确定S₁和S₂的差值，如果差值为零则两侧拼缝宽度和中间位置拼缝宽度均相等，如果差值不为零，则能得到梯形直角边以及斜边之间的夹角

即得到拼装件和目标件之间的夹角θ，第一激光测距仪和第二激光测距仪的激光头到拼缝边缘的距离分别是l₁和l₂，根据所述夹角θ和第一激光测距仪1a、第二激光测距仪1b的距离拼缝的横向间距l，激光测距仪到对应激光反射板的垂直距离l₁和l₂同为lcosθ，得到拼装件和目标件两侧的拼缝宽度L₁和L₂分别为S₁*cosθ-l*cosθ-l和S₂*cosθ-l*cosθ-l，且中间位置的拼缝宽度

步骤五：通过两侧拼缝宽度及中间位置拼缝宽度设置液压千斤顶的推进速度；

步骤六：推进一段距离后重复上述步骤二至步骤五，直至拼装件拼装到位为止。

其中：在步骤五中，处于中间的液压千斤顶的设置推进速度v，并给两侧的液压千斤顶分别设置推进速度v+x和v-x，x为根据两侧拼缝宽度得到的推进速度补偿量。

其中：所述激光测距仪包含激光设备仓、无线模块仓和电池仓三个部分，所述激光设备仓设置于激光测距仪的上半部分，所述激光设备仓正面设有激光发射孔。

其中：所述无线模块仓设置在激光测距仪下半部分的左侧，无线模块仓的后面开孔供lora天线伸出到外部，在lora天线上方设置一个倒扣的U形罩。

通过上述内容可知，本发明的基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法具有如下效果：

1、用于预制装配式构件拼缝宽度测量的激光测距仪和激光反射板结构简单，且基于无线通讯，操作方便，能够方便装配式构件拼缝的测量的实施，有效克服现有技术的缺陷。

2、对预制装配式构件拼缝宽度的激光测量值做垂直校正，以判断出两者之间的真实距离，规避因错误测量值造成控制误差带来的拼装不到位，构件损坏和出现质量缺陷等问题。

3、对预制装配式构件拼缝宽度的测量校准结果与用于预制装配式构件拼装的液压千斤顶的推进速度直接关联，实现预制装配式构件拼装的快速就位，从而大大减少拼装时长，有利于建设工期的缩短。

4、本发明的方法可应用在如铁路和城市轨道交通车站、区间、出入口、风道等装配式结构、大型地下空间开发装配式结构、地下管线和综合管廊装配式结构、城市地下人行通道、地下行车隧道装配式结构、其他采用预制装配方式建造的类似工程，具有广泛的推广意义。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了应用本发明的预制装配式结构的示意图。

图2显示了本发明的基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法的应用示意图。

图3显示了本发明的激光测距仪的结构示意图。

图4显示了本发明的激光反射板的结构示意图。

图5显示了本发明的原理示意图。

附图标记：

1、激光测距仪；2、液压压力阀；3、激光反射板；4、张拉孔；5、张拉螺杆；6、液压千斤顶；7、拼装部件；8、目标部件；11、激光设备仓；12、电池仓；13、无线模块仓；14、激光发射孔；31、反射板体；32、安装杆；1a、第一激光测距仪；1b、第二激光测距仪；3a、第一激光反射板；3b、第二激光反射板；101、激光光线；102、第一拼缝面间距；103、第二拼缝面间距。

具体实施方式

参见图1，显示了应用本发明的一种预制装配式结构，该结构由七个构件拼装组成，分别包含底部中间水平块A、左侧水平块B1、右侧水平块B2、左侧中间竖直块C1、右侧中间竖直块C2、顶部水平块D、顶部终止块E，通常而言，对预制装配式结构进行拼装时，从底部中间水平块为第一块开始拼装，左侧水平块B1和右侧水平块B2为第二、第三块进行拼装，左侧中间竖直块C1和右侧中间竖直块C2为第四、第五块进行拼装，顶部水平块D为第六块进行拼装，顶部终止块E为第七块即最后一块进行拼装，而本领域技术人员可知的是，本发明的方法可应用在如铁路和城市轨道交通车站、区间、出入口、风道等装配式结构、大型地下空间开发装配式结构、地下管线和综合管廊装配式结构、城市地下人行通道、地下行车隧道装配式结构、其他采用预制装配方式建造的类似工程。

参见图2，为以底部中间水平块A为例进行本发明的基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法的说明，在拼接时目标件8相对固定，需要将拼装件7拼装至目标件8的对应位置，通常是在目标件8上横向对应设置多个张拉孔4，各张拉孔4分别设有张拉螺杆5，所述张拉螺杆5贯穿拼装件7后连接有液压千斤顶6，从而通过多个液压千斤顶6的张拉作用，每个液压千斤顶6对应一个张拉孔4，驱动拼装件7靠近目标件8并进行拼装，具体包含如下步骤：

步骤一：设置测量组件，至少在目标件8的上表面对应最外侧的两张拉孔4分别设置两激光反射板3，即第一激光反射板3a和第二激光反射板3b，在拼装件7的上表面对应最外侧的两液压千斤顶6分别设置激光测距仪1，即第一激光测距仪1a和第二激光测距仪1b，各激光测距仪1对应一个激光反射板；

步骤二：确定测量参数，所述激光测距仪1的两个安装孔沿垂直于拼装件7的拼缝边缘方向排列，各激光测距仪1的激光头距离拼装件7的拼缝边缘一定距离，确定激光头到拼装件7的拼缝边缘的横向偏差为l，优选为5cm，对应第一激光测距仪1a的第一激光反射板3a和对应第二激光测距仪1b的第二激光反射板3b的两个安装孔沿平行于目标件8的拼缝边缘方向排列，距离目标件8的拼缝边缘的纵向偏差同样为l，优选为5cm，所述拼装块7上各激光测距仪的激光光线平行，各激光反光板3和激光光线垂直并处于同一平面，由于所有激光测距仪都是安装在预留的安装孔，且激光测距仪的高度一致，且各激光测距仪1之间的距离记为P(见图5)。

步骤三：通过各激光测距仪1进行测量并得到两侧测量值，如图5所示，通过第一激光测距仪1a和第二激光测距仪1b的激光头发出激光光线101，并分别测得第一激光测距仪1a和第一激光反射板3a的距离为S₁，第二激光测距仪1b和第二激光反射板3b的距离为S₂。

步骤四：根据两侧测量值确定两侧拼缝宽度及中间位置拼缝宽度，确定S₁和S₂的差值，如果差值为零则两侧拼缝宽度和中间位置拼缝宽度均相等，即拼装件7和目标件8之间的相对姿态为平行，且拼装件7和目标件8拼缝宽度为S₁-2l。

如果差值不为零，则如图5所示，S₁、S₂、P以及第一激光反射板3a和第二激光反射板3b的反射点之间形成一个直角梯形，依据两个激光头之间的距离P和两个激光测距仪当前测量值S₁、S₂，根据几何原理计算出梯形直角边以及斜边之间的夹角

(参见图5)，即拼装件7和目标件8之间的夹角θ。由于此时拼装件7和目标件8之间非平行，此时激光测距仪的光线并非垂直打在激光反射板上，无法反映出真实的拼缝宽度，依据空间几何原理，从激光头向激光反射板作垂线，则第一激光测距仪1a和第二激光测距仪1b处对应的实际拼缝宽度是图5中的L₁和L₂。假设第一激光测距仪1a和第二激光测距仪1b的激光头到拼缝边缘的距离分别是l₁和l₂，根据上文中计算的夹角θ和第一激光测距仪1a、第二激光测距仪1b的距离拼缝的横向间距l，推算出激光测距仪到对应激光反射板的垂直距离l₁和l₂同为lcosθ，再根据步骤三的方法计算出7拼装件和8目标件三个对应位置的拼缝宽度L₁和L₂分别为S₁*cosθ-l*c osθ-l和S₂*cosθ-l*cosθ-l，且中间位置的拼缝宽度

步骤五：通过两侧拼缝宽度及中间位置拼缝宽度设置液压千斤顶的推进速度，其中，处于中间的液压千斤顶的设置推进速度v，并给两侧的液压千斤顶分别设置推进速度v+x，v-x(x为根据两侧拼缝宽度得到的推进速度补偿量)，在推进过程中实时监测每个液压千斤顶的油压压力，如果监测到油压压力超过理论最大压力值则立即停止推进并发出警告提醒现场人员及时检查。

步骤六：推进一段距离后重复上述步骤二至步骤五，直至拼装件7拼装到位为止。

通过上述步骤，能实现其中一个构件的准确快速拼接，而按照底部中间水平块、左侧水平块B1、右侧水平块B2、左侧中间竖直块C1、右侧中间竖直块C2、顶部水平块D、顶部终止块E的顺序，依次完成一个整体的拼装。

参见图3，所述激光测距仪包含激光设备仓11、无线模块仓13和电池仓12三个部分，所述激光设备仓11设置于激光测距仪的上半部分，所述激光设备仓11正面设有激光发射孔14，所述激光发射孔14的开孔内侧安装橡胶垫，激光测量设备在装备内部安装刚好挤压在橡胶垫上防止从此处漏水到装备内部。

所述无线模块仓13设置在激光测距仪下半部分的左侧，无线模块仓13的后面开孔供lora天线伸出到装备外部，在lora天线上方做一个倒扣的U形罩，既能防止从此处漏水，又能保护天线不被撞击。

所述电池仓12设置在激光测距仪下半部分的右侧，电池仓在下面设置一个滑动舱门，可以滑开舱门更换电池，同时舱门设置的下端又能防止雨水淋入。

通过上述结构可知，本发明的基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法具有如下效果：

1、用于预制装配式构件拼缝宽度测量的激光测距仪和激光反射板结构简单，且基于无线通讯，操作方便，能够方便装配式构件拼缝的测量的实施，有效克服现有技术的缺陷。

2、对预制装配式构件拼缝宽度的激光测量值做垂直校正，以判断出两者之间的真实距离，规避因错误测量值造成控制误差带来的拼装不到位，构件损坏和出现质量缺陷等问题。

3、对预制装配式构件拼缝宽度的测量校准结果与用于预制装配式构件拼装的液压千斤顶的推进速度直接关联，实现预制装配式构件拼装的快速就位，从而大大减少拼装时长，有利于建设工期的缩短。

4、本发明的方法可应用在如铁路和城市轨道交通车站、区间、出入口、风道等装配式结构、大型地下空间开发装配式结构、地下管线和综合管廊装配式结构、城市地下人行通道、地下行车隧道装配式结构、其他采用预制装配方式建造的类似工程，具有广泛的推广意义。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (4)

1.一种基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法，将拼装件拼装至目标件的对应位置，所述目标件上横向对应设置多个张拉孔，各张拉孔分别设有张拉螺杆，所述张拉螺杆贯穿拼装件后连接有液压千斤顶，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：设置测量组件，至少在目标件的上表面对应最外侧的两张拉孔分别设置两激光反射板，即第一激光反射板和第二激光反射板，在拼装件的上表面对应最外侧的两液压千斤顶分别设置激光测距仪，即第一激光测距仪和第二激光测距仪；

步骤二：确定测量参数，各测光测距仪的激光头到拼装件的拼缝边缘的横向偏差为l，对应第一激光测距仪的第一激光反射板和对应第二激光测距仪的第二激光反射板沿平行于目标件的拼缝边缘方向排列，距离目标件的拼缝边缘的纵向偏差同样为l，各激光测距仪之间的距离为P；

步骤三：通过各激光测距仪进行测量并得到两侧测量值，通过第一激光测距仪和第二激光测距仪的激光头发出激光光线，并分别测得第一激光测距仪和第一激光反射板的距离为S₁，第二激光测距仪和第二激光反射板的距离为S₂；

步骤四：根据两侧测量值确定两侧拼缝宽度及中间位置拼缝宽度，确定S₁和S₂的差值，如果差值为零则两侧拼缝宽度和中间位置拼缝宽度均相等，如果差值不为零，则能得到梯形直角边以及斜边之间的夹角

即得到拼装件和目标件之间的夹角θ，第一激光测距仪和第二激光测距仪的激光头到拼缝边缘的距离分别是l₁和l₂，根据所述夹角θ和第一激光测距仪1a、第二激光测距仪1b的距离拼缝的横向间距l，激光测距仪到对应激光反射板的垂直距离l₁和l₂同为lcosθ，得到拼装件和目标件两侧的拼缝宽度L₁和L₂分别为S₁*cosθ-l*cosθ-l和S₂*cosθ-l*cosθ-l，且中间位置的拼缝宽度

步骤五：通过两侧拼缝宽度及中间位置拼缝宽度设置液压千斤顶的推进速度；

步骤六：推进一段距离后重复上述步骤二至步骤五，直至拼装件拼装到位为止。

2.如权利要求1所述的基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法，其特征在于：在步骤五中，处于中间的液压千斤顶的设置推进速度v，并给两侧的液压千斤顶分别设置推进速度v+x和v-x，x为根据两侧拼缝宽度得到的推进速度补偿量。

3.如权利要求1所述的基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法，其特征在于：所述激光测距仪包含激光设备仓、无线模块仓和电池仓三个部分，所述激光设备仓设置于激光测距仪的上半部分，所述激光设备仓正面设有激光发射孔。

4.如权利要求3所述的基于多点协同的预制装配式构件拼缝宽度测量校准方法，其特征在于：所述无线模块仓设置在激光测距仪下半部分的左侧，无线模块仓的后面开孔供lora天线伸出到外部，在lora天线上方设置一个倒扣的U形罩。

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