CN111650971A - 一种预制板精调车智能控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种预制板精调车智能控制系统，涉及到预制板精调车、预制道床板，包括精调执行模块、智能控制模块、工控机、液压驱动模块、定位模块；所述定位模块安装于预制板精调车架上，用于检测预制板精调车吊装的预制道床板是否到达指定位置，所述智能控制模块与定位模块通过工控机串口相连，用于分析预制道床板测量点实际坐标与理论设计坐标的差值，并进行转换计算，提供精确的分时量；所述液压驱动模块根据精确的分时量对应驱动精调执行模块，将预制道床板调整定位到理论设计坐标位置。本发明还提供了一种预制板精调车液压控制方法。本发明具有劳动强度低、调整速度快、调整精度高、操作人员少等优点。

Description

一种预制板精调车智能控制系统及方法

技术领域

本发明涉及预制板精调车技术领域，尤其涉及一种预制板精调车智能控制系统及方法。

背景技术

随着轨道交通飞速发展，板式无砟轨道被广泛应用，板式无砟轨道具有综合建设投资经济，由工厂机械化生产，制造精度和生产效率高，采用乳化沥青砂浆的隔离调整层，便于控制调整和修复等优点。

现有技术多为手工调整板式无砟轨道设备，上下调整要用长臂扳手旋拧，单个千金顶起升为2.5吨，前后左右调整需多人配合同时操作完成，单块板调整时间大于30分钟；具有劳动强度大、调节速度慢、调整精度低、操作人员多等缺点。

基于此，现急需一种劳动强度低、调整速度快、调整精度高、操作人员少的预制板精调车智能控制系统及方法。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种劳动强度低、调整速度快、调整精度高、操作人员少的预制板精调车智能控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种预制板精调车智能控制系统，涉及到预制板精调车、预制道床板，包括精调执行模块、智能控制模块、工控机、液压驱动模块、定位模块；所述定位模块安装于预制板精调车架上，用于检测预制板精调车吊装的预制道床板是否到达指定位置，所述智能控制模块与定位模块通过工控机串口相连，用于分析预制道床板测量点实际坐标与理论设计坐标的差值，并进行转换计算，提供精确的分时量；所述液压驱动模块根据精确的分时量对应驱动精调执行模块，将预制道床板调整定位到理论设计坐标位置。

优选的，还包括棱镜、外置全站仪，所述棱镜为若干个，每个棱镜安装于预制板精调车上不同的设定位置，当预制板精调车吊装的预制道床板到达指定位置，所述外置全站仪通过读取棱镜坐标传输给工控机，所述工控机根据棱镜坐标与理论设计坐标进行对比，计算坐标差值，并进行转换计算，提供精确的分时量；所述液压驱动模块根据精确的分时量对应驱使精调执行模块将预制道床板调整到理论设计坐标位置。

优选的，所述精调执行模块包括四个带位移传感器的X/Y方向伺服油缸以及四个带位移传感器的Z方向伺服油缸。

优选的，所述伺服油缸根据工控机发出的指令实时控制比例控制阀调整流量控制运行速度，通过截止阀和平衡阀、液压锁来保证伺服油缸行程的稳定与锁止。

优选的，还包括倾角传感器，四个所述Z方向伺服油缸分别安装于主机架的不同位置，所述倾角传感器安装于预制道床板上。

优选的，所述智能控制模块通过响应面法进行精度拟合及可靠性分析。

优选的，所述精度拟合及可靠性分析的具体包括：

二阶响应面采用二次多项式来拟合输入变量和输出响应之间的函数关系，其表达式为：

；

式中，

为输出近似响应；x_i( i = 1，2，…，n)为n维输入变量中的第i个分量；a₀、b_i、c_i 和 d_ij多项式系数由最小二乘法求解；

响应面拟合精度常用确定系数R2来表示，其值为［0，1］，越接近 1 代表拟合精度越高，Ｒ² 表达式为：

；

式中，T为误差评定样本数；

为输出近似响应值；

为真实输出响应的均值；y_i为真实输出响应值。

为实现上述目的，本发明还提供了一种预制板精调车液压控制方法，包括以下步骤：

S1、16T自变形轮胎式轨道施工车将精调车运输到道床板位置附近，然后通过定位模块以及精调执行模块的配合进行初步定位；

S2、通过底架的锁紧机构，油缸带动连杆执行将道床板和精调车连为一体；

S3、精调车支腿伸出固定在隧道壁上，通过外置全站仪读取板上棱镜坐标和机构上棱镜坐标，传输给工控机；

S4、工控机根据传感器传送的坐标位置，通过与设计值进行比对计算，得出偏差值并发出指令，执行油缸进行动作调整偏差；

S5、伺服油缸传感器自检调整完毕，全站仪复测坐标是否符合要求，符合，调整完成；如不符合，重复调整过程，直至符合；调整完成后，支撑固定工装、锁紧机构运行使道床板和设备脱离；设备运行至下一个工作面

通过以上技术手段，本发明具有以下有益效果：本发明能够配合现有的16T自变形轮胎式轨道施工车使用，通过液压控制系统驱动板式道床精调小车对预制道床板进行精确调整位置，另外通过响应面法进行精度分析，具有劳动强度低、调整速度快、调整精度高、操作人员少等优点。

附图说明

图1是实施例中的预制板精调车智能控制系统的功能结构示意图；

图2为实施例中的预制板精调车液压控制方法的控制流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，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。

实施例1

参见图1：本实施例提供了一种预制板精调车智能控制系统，涉及到预制板精调车、预制道床板，包括精调执行模块、智能控制模块、工控机、液压驱动模块、定位模块；所述定位模块安装于预制板精调车架上，用于检测预制板精调车吊装的预制道床板是否到达指定位置，所述智能控制模块与定位模块通过工控机串口相连，用于分析预制道床板测量点实际坐标与理论设计坐标的差值，并进行转换计算，提供精确的分时量；所述液压驱动模块根据精确的分时量对应驱动精调执行模块，将预制道床板调整定位到理论设计坐标位置。

本实施例通过定位模块对预制道床板的空间位置进行初确定，并通过精调执行模块使得预制道床板达到指定安装位置。

需要说明的是，本实施例的预制板精调车以及所吊装的预制道床板可以通过16T自变形轮胎式轨道施工车运输到目标地附近，然后通过定位模块以及精调执行模块的配合进行初步定位。

在一具体的优选实施例中，还包括棱镜、外置全站仪，所述棱镜为若干个，每个棱镜安装于预制板精调车上不同的设定位置，当预制板精调车吊装的预制道床板到达指定位置，所述外置全站仪通过读取棱镜坐标传输给工控机，所述工控机根据棱镜坐标与理论设计坐标进行对比，计算坐标差值，并进行转换计算，提供精确的分时量；所述液压驱动模块根据精确的分时量对应驱使精调执行模块将预制道床板调整到理论设计坐标位置。

本实施例通过棱镜对预制道床板的空间位置进行精确修正，并通过精调执行模块使得预制道床板达到指定安装精确位置。

需要说明的是，液压伺服系统工作（精调开始），全站仪测量测量点数据，输入精调机构液压控制系统，精调小车自动调节。

优选的，所述精调执行模块包括四个带位移传感器的X/Y方向伺服油缸以及四个带位移传感器的Z方向伺服油缸。

在一具体实例中，所述伺服油缸根据工控机发出的指令实时控制比例控制阀调整流量控制运行速度，通过截止阀和平衡阀、液压锁来保证伺服油缸行程的稳定与锁止。

可以理解的是，本实施例的控制程序和软件自主开发，程序检测传感器信号，内部计算对比，实时控制比例阀控制流量，控制油缸速度，液压系统通过截止阀和平衡阀、液压锁，确定油缸行程的稳定，锁止。

优选的，还包括倾角传感器，四个所述Z方向伺服油缸分别安装于主机架的不同位置，所述倾角传感器安装于预制道床板上。

本实施例通过倾角传感器可以实现预制道床板水平或者倾斜精确安装。

在一具体的实例中，所述智能控制模块通过响应面法进行精度拟合及可靠性分析，所述精度拟合及可靠性分析的具体包括：

二阶响应面采用二次多项式来拟合输入变量和输出响应之间的函数关系，其表达式为：

；

式中，

为输出近似响应；x_i( i = 1，2，…，n)为n维输入变量中的第i个分量；a₀、b_i、c_i 和 d_ij多项式系数由最小二乘法求解；

响应面拟合精度常用确定系数R2来表示，其值为［0，1］，越接近 1 代表拟合精度越高，Ｒ² 表达式为：

；

式中，T为误差评定样本数；

为输出近似响应值；

为真实输出响应的均值；y_i为真实输出响应值。

实施例2

为实现上述目的，参见图2：本实施例还提供了一种预制板精调车液压控制方法，包括以下步骤：

S1、16T自变形轮胎式轨道施工车将精调车运输到道床板位置附近，然后通过定位模块以及精调执行模块的配合进行初步定位；

S2、通过底架的锁紧机构，油缸带动连杆执行将道床板和精调车连为一体；

S3、精调车支腿伸出固定在隧道壁上，通过外置全站仪读取板上棱镜坐标和机构上棱镜坐标，传输给工控机；

S4、工控机根据传感器传送的坐标位置，通过与设计值进行比对计算，得出偏差值并发出指令，执行油缸进行动作调整偏差；

S5、伺服油缸传感器自检调整完毕，全站仪复测坐标是否符合要求，符合，调整完成；如不符合，重复调整过程，直至符合；调整完成后，支撑固定工装、锁紧机构运行使道床板和设备脱离；设备运行至下一个工作面。板式无砟轨道包括板下混凝土底座、CA砂浆垫层、轨道板、长钢轨及扣件等部分，轨道板参数：5.93米X2.4米X0.26米，单块重量10吨。

另外需要说明的是，本实施例在道床板上设置2个棱镜和一个倾角传感器，在主机架上设置3个棱镜，四个水平油缸和四个垂直油缸自带位移传感器（伺服油缸），各油缸的快慢速度运行通过比例控制阀实时控制流量来完成。外置全站仪通过读取棱镜坐标，传输给控制系统（工控机），控制系统经过与设计目标坐标进行对比计算，得出油缸运行坐标，控制执行油缸元件调整板的位置。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述 实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通 过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的 技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体 现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光 盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种预制板精调车智能控制系统，涉及到预制板精调车、预制道床板，其特征在于，包括精调执行模块、智能控制模块、工控机、液压驱动模块、定位模块；所述定位模块安装于预制板精调车架上，用于检测预制板精调车吊装的预制道床板是否到达指定位置，所述智能控制模块与定位模块通过工控机串口相连，用于分析预制道床板测量点实际坐标与理论设计坐标的差值，并进行转换计算，提供精确的分时量；所述液压驱动模块根据精确的分时量对应驱动精调执行模块，将预制道床板调整定位到理论设计坐标位置。

2.如权利要求1所述的预制板精调车智能控制系统，其特征在于，还包括棱镜、外置全站仪，所述棱镜为若干个，每个棱镜安装于预制板精调车上不同的设定位置，当预制板精调车吊装的预制道床板到达指定位置，所述外置全站仪通过读取棱镜坐标传输给工控机，所述工控机根据棱镜坐标与理论设计坐标进行对比，计算坐标差值，并进行转换计算，提供精确的分时量；所述液压驱动模块根据精确的分时量对应驱使精调执行模块将预制道床板调整到理论设计坐标位置。

3.如权利要求1所述的预制板精调车智能控制系统，其特征在于，所述精调执行模块包括四个带位移传感器的X/Y方向伺服油缸以及四个带位移传感器的Z方向伺服油缸。

4.如权利要求3所述的预制板精调车智能控制系统，其特征在于，所述伺服油缸根据工控机发出的指令实时控制比例控制阀调整流量控制运行速度，通过截止阀和平衡阀、液压锁来保证伺服油缸行程的稳定与锁止。

5.如权利要求3所述的预制板精调车智能控制系统，其特征在于，还包括倾角传感器，四个所述Z方向伺服油缸分别安装于主机架的不同位置，所述倾角传感器安装于预制道床板上。

6.如权利要求1所述的预制板精调车智能控制系统，其特征在于，所述智能控制模块通过响应面法进行精度拟合及可靠性分析。

7.如权利要求6所述的预制板精调车智能控制系统，其特征在于，所述精度拟合及可靠性分析的具体包括：

二阶响应面采用二次多项式来拟合输入变量和输出响应之间的函数关系，其表达式为：

；

式中，

为输出近似响应；x_i( i = 1，2，…，n)为n维输入变量中的第i个分量；a₀、 b_i、c_i 和 d_ij多项式系数由最小二乘法求解；

响应面拟合精度常用确定系数R2来表示，其值为［0，1］，越接近 1 代表拟合精度越高，Ｒ² 表达式为：

；

式中，T为误差评定样本数；

为输出近似响应值；

为真实输出响应的均值；y_i为真实 输出响应值。

8.一种预制板精调车液压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、16T自变形轮胎式轨道施工车将精调车运输到道床板位置附近，然后通过定位模块以及精调执行模块的配合进行初步定位；

S2、通过底架的锁紧机构，油缸带动连杆执行将道床板和精调车连为一体；

S3、精调车支腿伸出固定在隧道壁上，通过外置全站仪读取板上棱镜坐标和机构上棱镜坐标，传输给工控机；

S4、工控机根据传感器传送的坐标位置，通过与设计值进行比对计算，得出偏差值并发出指令，执行油缸进行动作调整偏差；

S5、伺服油缸传感器自检调整完毕，全站仪复测坐标是否符合要求，符合，调整完成；如不符合，重复调整过程，直至符合；调整完成后，支撑固定工装、锁紧机构运行使道床板和设备脱离；设备运行至下一个工作面。

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