CN111395171A - 一种用于缆索吊自动调平定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于缆索吊自动调平定位装置及方法，其用于在缆索吊桥梁施工时将待拼装的钢箱梁节段与已拼装的钢箱梁节段进行自动定位拼装，所述缆索吊桥梁的两端连接设置有承重缆，其包括，承载运输装置，其用于将所述待拼装的钢箱梁节段朝所述已拼装的钢箱梁的节段的方向移动；位置监测装置，其用于监测所述待拼装的钢箱梁节段的位置信息；控制单元，其用于接收所述位置监测装置传输的位置信息，并控制所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁的节段进行自动对接与安装。本发明具有钢箱梁节段实现自动对接且对接精度高、对接效率高节省整体施工工时的技术效果，可广泛应用于缆索吊施工技术领域。

Description

一种用于缆索吊自动调平定位装置及方法

技术领域

本发明涉及缆索吊施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于缆索吊自动调平定位装置及方法。

背景技术

在采用缆索吊进行桥梁施工时，缆索吊从下方将钢桁梁吊起后与已拼装节段进行拼接。施工方法是通过卷扬机带动吊具将待拼装节段提升至指定高度后，再慢慢将待拼装节段向已拼装节段靠拢，完成拼装施工。待拼装钢桁梁在提升过程中会存在起重卷扬机提升不同步的问题，导致钢桁梁在提升时发生倾斜。为了保证钢桁梁在提升过程中保持水平，通常采用人工观测配合手动调节起重卷扬机的方式进行调平。在进行节段定位时，通常根据人工测得的参数控制牵引卷扬机进行调整，该方式效率不高，测量结果受主观影响较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢箱梁节段实现自动对接且对接精度高、对接效率高节省整体施工工时的用于缆索吊自动调平定位装置及方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于缆索吊自动调平的定位装置，其用于在缆索吊桥梁施工时将待拼装的钢箱梁节段与已拼装的钢箱梁节段进行自动定位拼装，所述缆索吊桥梁的两端连接设置有承重缆，所述用于缆索吊自动调平的定位装置包括

承载运输装置，其用于将所述待拼装的钢箱梁节段朝所述已拼装的钢箱梁的节段的方向移动；

位置监测装置，其用于监测所述待拼装的钢箱梁节段的位置信息；

控制单元，其用于接收所述位置监测装置传输的位置信息，并控制所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁的节段进行自动对接与安装。

优选地，所述承载运输装置悬挂于所述承重缆上并可沿所述承重缆的长度方向自由移动，所述承载运输装置用于承载所述待拼装的钢箱梁节段，当所述承载运输装置车沿所述承重缆的长度方向发生位移时，使所述待拼装的钢箱梁节段发生位移。

优选地，还包括位置调节装置，其包括，

若干组牵引卷扬机，其对称分布在所述缆索吊桥梁的两端，用于牵引所述承载运输装置在所述承重缆的长度方向发生移动；

若干组起重卷扬机，其设置在所述缆索吊桥的上方，用于吊装所述待拼装的钢箱梁节段并使所述待拼装的钢箱梁节段沿高度方向发生位移。

优选地，还包括吊具，其用于起吊所述待拼装的钢箱梁节段，并通过若干组起重卷扬机拉伸控制所述吊具进而控制起吊高程。

优选地，所述位置监测装置包括，

北斗定位仪，其用于对所述待拼装的钢箱梁节段进行实时定位；

无线倾角传感器，其用于监测所述待拼装的钢箱梁节段的水平位置；

激光扫描仪，用于扫描待拼装的钢箱梁节段上下轮廓位置，确定待拼装的钢箱梁节段的高程；

多个激光位移传感器，其用于监测当所述待拼装的钢箱梁节段朝所述已拼装的钢箱梁节段移动对接时的对接位置；

其中，控制单元通过接收所述北斗定位仪、所述无线倾角传感器、所述激光扫描仪和所述激光位移传感器的位置传输信号，并控制所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁节段的精度安装。

优选地，所述北斗定位仪、所述无线倾角传感器均安设于所述待拼装的钢箱梁节段上；

所述激光位移传感器和所述激光扫描仪安设于所述已拼装的钢箱梁节段，且安设位置靠近所述待拼装的钢箱梁节段方向。

优选地，

预设所有所述激光扫描仪的工作范围，当所述待拼装的钢箱梁节段朝所述已拼装刚箱梁节段移动并进入所述激光扫描仪的工作范围之内时，激光扫描仪开始工作。

优选地，所述激光扫描仪的数量至少为两个。

一种用于缆索吊自动调平定位方法，包括以下步骤：

S1.起吊待拼装的钢箱梁节段，控制所述待拼装的钢箱梁节段移动至预设位置处，使所述待拼装的钢箱梁节段位于与所述已拼装的钢箱梁节段的相对的水平对接位置；

S2.将所述步骤S1中起吊后的所述待拼装的钢箱梁节段朝所述已拼装的钢箱梁节段方向水平牵引，并调整所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁节段的对接精度，完成拼装。

优选地，所述步骤S2中调整所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁节段的对接精度包括，利用无线倾角传感器获知所述待拼装箱梁节段是否水平、并将所述待拼装的钢箱梁节段保持与所述已拼装的钢箱梁节段同一水平，利用所述激光扫描仪和激光位置传感器获知所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁节段的相对对接面是否保持一致对应、并将所述待拼装的钢箱梁节段与所述待拼装的钢箱梁节段的相对对接面保持一致对应。

本发明至少包括以下有益效果：

1、待拼装的钢箱梁节段与已拼装的钢箱梁节段对接精度高，通过各传感器对对接位置进行实时监控，将钢箱梁节段的施工对接误差降至最低，进而达到精度对接的目的。

2、施工效率提高，通过控制单元自动控制箱梁节段的精度拼装，替代了现有技术中人工观测以及手动调节的安装对接方式，节省了人工调节的时间以及人力成本，达到提高施工效率的目的。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的已拼装的钢箱梁节段与待拼装的钢箱梁节段的拼装结构示意图；

图2为本发明的位置调节装置与跑车的位置关系图。

说明书附图标记说明：1、已拼装的钢箱梁节段，2、待拼装的钢箱梁节段，3、北斗定位仪，4、无线倾角传感器，5、激光扫描仪，6、激光位移传感器，101、第一牵引卷扬机，102、第二牵引卷扬机，201、起重卷扬机，300、跑车，401、吊具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，一种用于缆索吊自动调平定位装置，其用于在缆索吊桥梁施工时将待拼装的钢箱梁节段2与已拼装的钢箱梁节段1进行自动定位拼装，所述缆索吊桥梁的两端连接设置有承重缆，其包括

承载运输装置，其用于将所述待拼装的钢箱梁节段2朝所述已拼装的钢箱梁节段1的方向移动；

位置监测装置，其用于监测所述待拼装的钢箱梁节段2的位置信息；

控制单元，其用于接收所述位置监测装置传输的位置信息，并控制所述待拼装的钢箱梁节段2与所述已拼装的钢箱梁的节段进行自动对接与安装。

安装时，吊装待拼装的钢箱梁节段2至与已拼装的钢箱梁节段1同一水平方向，通过位置监测装置对待拼装的钢箱梁节段2进行实时位置监控，以确立待拼装的钢箱梁节段2与已拼装的钢箱梁节段1的对接拼装精度，同时，利用控制单元控制待拼装的钢箱梁节段2与已拼装的钢箱梁节段1进行自动拼装。

在另一种技术方案中，所述承载运输装置包括，跑车300，其悬挂于所述承重缆上并可沿所述承重缆的长度方向自由移动，所述跑车300用于承载所述待拼装的钢箱梁节段2，当所述跑车300沿所述承重缆的长度方向发生位移时，使所述待拼装的钢箱梁节段2发生位移。

在另一种技术方案中，还包括位置调节装置，其特征在于，包括，

若干组牵引卷扬机，其对称分布在所述缆索吊桥梁的两端，用于牵引所述跑车300在所述承重缆的长度方向发生移动；

若干组起重卷扬机201，其设置在所述缆索吊桥的上方，用于吊装所述待拼装的钢箱梁节段2并使所述待拼装的钢箱梁节段2沿高度方向发生位移。

在上述技术方案中，牵引卷扬机的数量一般设置为四组，其分别对称设置于缆索吊桥梁的两端，且每一牵引卷扬机的输出端均与所述跑车300对应固定连接，起重卷扬机201的数量一般也设置为四组，其均匀分布且对待拼装的钢箱梁节段2进行吊装。

在另一种技术方案中，还包括吊具401，其用于起吊所述待拼装的钢箱梁节段2，并通过若干组起重卷扬机201拉伸控制所述吊具401进而控制起吊高程。

在上述技术方案中，吊具401远离所述待拼装钢箱梁节段的一端与多个起重卷扬机201相连接。

在另一种技术方案中，所述位置监测装置包括，

北斗定位仪3，其用于对所述待拼装的钢箱梁节段2进行实时定位；

无线倾角传感器4，其用于监测所述待拼装的钢箱梁节段2的水平位置；

激光扫描仪5，用于扫描待拼装的钢箱梁节段2上下轮廓位置，确定待拼装的钢箱梁节段2的高程；

多个激光位移传感器6，其用于监测当所述待拼装的钢箱梁节段2朝所述已拼装的钢箱梁节段1移动对接时的对接位置；

其中，控制单元通过接收所述北斗定位仪3、无线倾角传感器4和激光扫描仪5的位置传输信号，并控制所述待拼装的钢箱梁节段2与所述已拼装的钢箱梁节段1的精度安装。

在另一种技术方案中，所述北斗定位仪3和所述无线倾角传感器4均安设于所述待拼装的钢箱梁节段2上；

多个所述激光位移传感器6和激光扫描仪5安设于所述已拼装的钢箱梁节段1，且安设位置靠近所述待拼装的钢箱梁节段2方向。

在上述技术方案中，所述北斗定位仪3用于对所述待拼装的钢箱梁节段2进行实时位置监测，显示待拼装的钢箱梁节段2的空间坐标，并将该坐标信息传输至所述控制单元，以引导所述待拼装的钢箱梁节段2靠近目标位置，完成粗定位，所述目标位置包括所述激光扫描仪5的检测范围，且所述激光扫描仪5位于所述北斗定位仪3的监测覆盖范围内；所述无线倾角传感器4用于监控在待拼装的钢箱梁节段2靠近所述已拼装的钢箱梁节段1时的倾斜程度，所述激光扫描仪5用于确定待拼装的钢箱梁节段2的上下轮廓位置，且激光扫描仪5的工作距离设置为10米，多个激光位移传感器6用于测量所述待拼装的钢箱梁节段2与所述已拼装的钢箱梁节段1的相对对接位置。

在另一种技术方案中，预设所述激光扫描仪5的工作范围，当所述待拼装的钢箱梁节段2朝所述已拼装刚箱梁节段移动并进入所述激光扫描仪5的工作范围之内时，激光扫描仪5开始工作。

在另一种技术方案中，所述激光位移传感器6的数量至少为两个。

一种用于缆索吊自动调平定位方法，包括以下步骤：

S1.起吊待拼装的钢箱梁节段2，控制所述待拼装的钢箱梁节段2移动至预设位置处，使所述待拼装的钢箱梁节段2位于与所述已拼装的钢箱梁节段1的相对的水平对接位置；

S2.将所述步骤S1中起吊后的所述待拼装的钢箱梁节段2朝所述已拼装的钢箱梁节段1方向水平牵引，并调整所述待拼装的钢箱梁节段2与所述已拼装的钢箱梁节段1的对接精度，完成拼装。

在另一种技术方案中，所述步骤S2中调整所述待拼装的钢箱梁节段2与所述已拼装的钢箱梁节段1的对接精度包括，利用无线倾角传感器4获知所述待拼装箱梁节段是否水平、并将所述待拼装的钢箱梁节段2保持与所述已拼装的钢箱梁节段1同一水平，利用所述激光扫描仪5和激光位置传感器6获知所述待拼装的钢箱梁节段2与所述已拼装的钢箱梁节段1的相对对接面是否保持一致对应、并将所述待拼装的钢箱梁节段2与所述待拼装的钢箱梁节段2的相对对接面保持一致对应。

综上所述，待拼装的钢箱梁节段2朝已拼装的钢箱梁节段1拼装过程为吊具401先将待拼装的钢箱梁节段2从下方吊起，无线倾角传感器4在提升过程中实时对倾角进行监测调整。通过北斗定位仪3的定位，粗略将待拼装的钢箱梁节段2提升至指定高度，然后牵引卷扬机拖动跑车300将待拼装的钢箱梁节段2向已拼装的钢箱梁节段1靠近，接着通过激光扫描仪5精确测量待拼装的钢箱梁节段2与已拼装的钢箱梁节段1的高度差，控制起重卷扬机201进行微调，当高程完全一样时，牵引卷扬机带动跑车300将待拼装的钢箱梁节段2向已拼装的钢箱梁节段1靠拢直至接触，完成拼装。

实施例一：

如图2所示，其中，若干组所述牵引卷扬机分别相对安设于缆索吊桥梁的两端，分成两组，其中一组为第一牵引卷扬机101、另一组为第二牵引卷扬机102，当第一牵引卷扬机101收绳，第二牵引卷扬机102放绳时，跑车300向右移动，反之则向左移动。起重卷扬机201收绳时带动吊具401上提，起重卷扬机201放绳时吊具401依靠自身重力下降。

实施例二：

吊装过程中，待拼装的钢箱梁节段2从下方进行吊装时，当无线倾角传感器4监测到发生待拼装的钢箱梁节段2发生倾斜时，将倾斜信号传递至控制单元，信号在软件中被解析、计算从而分别控制起重卷扬机201的升降，实现对待拼装的钢箱梁节段2的姿态的调整。北斗定位仪3用于在提升过程中实时监测待拼装的钢箱梁节段2的标高，当待拼装的钢箱梁节段2提升至指定标高后牵引卷扬机拖动跑车300，逐渐将待拼装的钢箱梁节段2向已拼装的钢箱梁节段1靠近。当待拼装的钢箱梁节段2距离已拼装的钢箱梁节段1水平距离10米左右时，激光扫描仪5介入工作，通过扫描待拼装的钢箱梁节段2的上下轮廓，确定两者高度差。并将位置信息传递至控制单元中，该位置信息在软件中被解析、计算，然后控制起重卷扬机201对钢桁梁的高度进行精调。精调完毕后，跑车300继续拖动待拼装的钢箱梁节段2向已拼装的钢箱梁节段1移动，此时两组激光位移传感器6开始工作。激光位移传感器6自已拼装的钢箱梁节段1向待拼装的钢箱梁节段2方向发出激光信息，不断监测二者之间相对的水平距离，并将位置信息传递至控制单元中，信号在软件中进行解析、计算，然后控制牵引卷扬机的收放，实现待拼装的钢箱梁节段2与已拼装的钢箱梁节段1的靠拢直至接触。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种用于缆索吊自动调平的定位装置，其用于在缆索吊桥梁施工时将待拼装的钢箱梁节段与已拼装的钢箱梁节段进行自动定位拼装，所述缆索吊桥梁的两端连接设置有承重缆，其特征在于，所述用于缆索吊自动调平的定位装置包括

承载运输装置，其用于将所述待拼装的钢箱梁节段朝所述已拼装的钢箱梁的节段的方向移动；

位置监测装置，其用于监测所述待拼装的钢箱梁节段的位置信息；

控制单元，其用于接收所述位置监测装置传输的位置信息，并控制所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁的节段进行自动对接与安装。

2.根据权利要求1所述的用于缆索吊自动调平定位装置，其特征在于，所述承载运输装置悬挂于所述承重缆上并可沿所述承重缆的长度方向自由移动，所述承载运输装置用于承载所述待拼装的钢箱梁节段，当所述承载运输装置车沿所述承重缆的长度方向发生位移时，使所述待拼装的钢箱梁节段发生位移。

3.根据权利要求1或2所述的用于缆索吊自动调平定位装置，其特征在于，还包括位置调节装置，其包括，

若干组牵引卷扬机，其对称分布在所述缆索吊桥梁的两端，用于牵引所述承载运输装置在所述承重缆的长度方向发生移动；

若干组起重卷扬机，其设置在所述缆索吊桥的上方，用于吊装所述待拼装的钢箱梁节段并使所述待拼装的钢箱梁节段沿高度方向发生位移。

4.根据权利要求3所述的用于缆索吊自动调平定位装置，其特征在于，还包括吊具，其用于起吊所述待拼装的钢箱梁节段，并通过若干组起重卷扬机拉伸控制所述吊具进而控制起吊高程。

5.根据权利要求1所述的用于缆索吊自动调平定位装置，其特征在于，所述位置监测装置包括，

北斗定位仪，其用于对所述待拼装的钢箱梁节段进行实时定位；

无线倾角传感器，其用于监测所述待拼装的钢箱梁节段的水平位置；

激光扫描仪，用于扫描待拼装的钢箱梁节段上下轮廓位置，确定待拼装的钢箱梁节段的高程；

多个激光位移传感器，其用于监测当所述待拼装的钢箱梁节段朝所述已拼装的钢箱梁节段移动对接时的对接位置；

其中，控制单元通过接收所述北斗定位仪、所述无线倾角传感器、所述激光扫描仪和所述激光位移传感器的位置传输信号，并控制所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁节段的精度安装。

6.根据权利要求5所述的用于缆索吊自动调平定位装置，其特征在于，

所述北斗定位仪、所述无线倾角传感器均安设于所述待拼装的钢箱梁节段上；

所述激光位移传感器和所述激光扫描仪安设于所述已拼装的钢箱梁节段，且安设位置靠近所述待拼装的钢箱梁节段方向。

7.根据权利要求6所述的用于缆索吊自动调平定位装置，其特征在于，

预设所有所述激光扫描仪的工作范围，当所述待拼装的钢箱梁节段朝所述已拼装刚箱梁节段移动并进入所述激光扫描仪的工作范围之内时，激光扫描仪开始工作。

8.根据权利要求6所述的用于缆索吊自动调平定位装置，其特征在于，所述激光扫描仪的数量至少为两个。

9.一种用于缆索吊自动调平定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.起吊待拼装的钢箱梁节段，控制所述待拼装的钢箱梁节段移动至预设位置处，使所述待拼装的钢箱梁节段位于与所述已拼装的钢箱梁节段的相对的水平对接位置；

S2.将所述步骤S1中起吊后的所述待拼装的钢箱梁节段朝所述已拼装的钢箱梁节段方向水平牵引，并调整所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁节段的对接精度，完成拼装。

10.根据权利要求9所述的用于缆索吊自动调平定位方法，其特征在于，所述步骤S2中调整所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁节段的对接精度包括，利用无线倾角传感器获知所述待拼装箱梁节段是否水平、并将所述待拼装的钢箱梁节段保持与所述已拼装的钢箱梁节段同一水平，利用所述激光扫描仪和激光位置传感器获知所述待拼装的钢箱梁节段与所述已拼装的钢箱梁节段的相对对接面是否保持一致对应、并将所述待拼装的钢箱梁节段与所述待拼装的钢箱梁节段的相对对接面保持一致对应。

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