CN113250447B - 一种滑模施工线型和高程检测控制系统及方法 - Google Patents

一种滑模施工线型和高程检测控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种滑模施工线型和高程检测控制系统及方法，滑模施工线型和高程检测控制系统包括连接板、传感器，所述方法包括完成转向指令以及完成升降指令。本发明通过不同位置的传感器探针配合滑模施工导航线，使传感器提供电信号给滑模装备的控制装置，控制装置控制滑模装备完成转向以及升降指令，从而精准、高效自动检测控制滑模施工线型和高程；施工后的混凝土构造物平整度高，整体性好，曲线更加圆顺，工程质量、线型、施工工效得以显著提高。

Description

一种滑模施工线型和高程检测控制系统及方法
技术领域
本发明属于滑模施工技术领域，具体涉及一种滑模施工线型和高程检测控制系统及方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，进入一线施工行业的产业工人逐渐减少，同时，伴随着行业的进步，对施工行业品质的要求却日益提高，为此，全面推广施工机械自动化，已成为目前首选的作业模式，这样对于加快施工进度和提高施工质量有着很重要的作用。
传统水泥混凝土构筑物的施工，主要通过人工搭设模板填充混凝土待养生到位后再拆除模板，不仅需要配备大量模板和人工，还因为是人工操作，构筑物的平整度参差不齐。
滑模施工法采用滑模装备在施工现场将混凝土材料连续现浇路边石、边沟、排水沟、路肩墙混凝土等附属物并密实成型，具有速度快、所需人工少、不需要预制场地的优点。虽然滑模施工一定程度上提升了混凝土构筑物的施工质量，但对于平整度、高程及线型要求比较高时，现有技术的滑模施工设备就无法满足。为此，研发一种自动化程度高、检测控制精准的滑模施工线型和高程检测控制系统及方法的是非常必要的。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种滑模施工线型和高程检测控制系统。
本发明的第二目的在于提供一种滑模施工线型和高程检测控制系统的方法。
本发明的第一目的是这样实现的，包括连接板、传感器，所述传感器有四个，且分别设于连接板，传感器均有一探针，其中两个传感器的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线的上下两侧，另外两个传感器的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线的左右两侧，所述传感器分别与滑模装备的控制装置电连接，所述连接板通过连接支架与滑模成型模具连接。
本发明的第二目的是这样实现的，滑模装备在前进施工过程中，若竖直状探针受到滑模施工导航线压迫，该探针对应的传感器提供电信号给滑模装备的控制装置，控制装置控制靠近模具侧履带速度保持不变，另一侧履带加速或减速，使滑模装备带动滑模成型模具转向并解除探针压迫；若水平状探针受到滑模施工导航线压迫，该探针对应的传感器提供电信号给滑模装备的控制装置，控制装置控制滑模装备的升降装置，带动滑模成型模具升降，使滑模成型模具完成高度调整并解除探针压迫。
本发明有益效果：本发明通过不同位置的传感器探针配合滑模施工导航线，使传感器提供电信号给滑模装备的控制装置，控制装置控制滑模装备完成转向以及升降指令，从而精准、高效自动检测控制滑模施工线型和高程；施工后的混凝土构造物平整度高，整体性好，曲线更加圆顺，工程质量、线型、施工工效得以显著提高。
附图说明
图1为本发明系统的立体结构示意图之一；
图2为本发明系统的立体结构示意图之二；
图3为本发明系统的立体结构示意图之三；
图4为放线桩及拉线杆的结构示意图；
图5为本发明系统安装在模具连接臂的结构示意图；
图6为本发明系统的使用状态结构示意图；
图中：1-连接板，2-传感器，3-滑模施工导航线，4-滑模装备，5-连接支架，6-模具连接臂，7-合页铰链，8-安装板，9-限位板，10-收紧弹簧，11-放线桩，12-拉线杆，13-安装块，14-滑模成型模具，15-作业面，16-施工便道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
如附图1～图6所示本发明系统包括连接板1、传感器2，所述传感器2有四个，且分别设于连接板1，传感器2均有一探针，其中两个传感器2的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线3的上下两侧，另外两个传感器2的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线3的左右两侧，所述传感器2分别与滑模装备4的控制装置电连接，所述连接板1通过连接支架5与滑模成型模具14连接，滑模成型模具14具体安装位置可根据需要灵活选择。
连接板1可以采用弧形结构，传感器2安装在连接板1上，弧形结构的连接板1便于布置探针，使其中两个传感器2的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线3的上下两侧，另外两个传感器2的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线3的左右两侧。
滑模装备4为本领域技术人员熟知的履带式滑模施工设备，能够为滑模成型模具14提供前进、上升下降、角度摆动、侧向推拉运动，滑模装备4履带的驱动采用变频电机，加减速通过频率来控制，也可采用液压马达等，通过液压油流量来控制转速；提升油缸采用的是液压动力，也可采用电机等其它动力。
水平状探针的传感器、竖直状探针的传感器以滑模装备4前进方向前后错位设置。
所述连接板1包括板体、合页铰链7以及安装板8，板体两端分别设有合页铰链7，合页铰链7活动端均设有安装板8，水平状探针的两个传感器设于其中一安装板8上，竖直状探针的两个传感器设于另一安装板8上，使传感器2、安装板8在合页铰链7的作用下能够沿滑模施工导航线3转动，靠近连接板1端部的板体上分别设有限位板9，限位板9分别将相对应安装板8抵住，限位板9与相对应的安装板8之间通过收紧弹簧10连接；滑模装备4在前进施工过程中，当传感器的探针被拉线杆12挡住时，安装板8与传感器2转动，收紧弹簧10被拉长；探针越过拉线杆12后弹簧收缩，安装板8与传感器2复位，探针继续处于滑模施工导航线3侧面，限位板10对安装板起到限位的作用。
水平状的两个探针之端部分别向外弯折，使两个探针端部之间形成开口，竖直状的两个探针之端部分别向外弯折，使两个探针端部之间形成开口；在探针越过拉线杆12后，弹簧收缩时探针的开口具有一定导向作用，滑模施工导航线3经开口更容易进入两探针之间，使探针继续处于滑模施工导航线3侧面。
探针向外弯折时，本领域技术人员可根据需要灵活折成各种形状，例如弧形，折线形等。
所述连接板1顶部设有防护罩，防护罩用于保护传感器2。
所述滑模施工导航线3是通过放线桩11上的拉线杆12固定，放线桩11上套设有安装块13，拉线杆12横向穿过安装块13，滑模施工导航线3穿过拉线杆12端部固定口；滑模施工导航线3可以是直径2～3mm钢绳；放线桩11可以是直径16mm圆钢，其下端为锥形，以便于放线桩11竖向打入坐标点；安装块13可以通过螺栓固定在拉线杆12杆体上，拉线杆12与安装块13之间也可通过螺栓固定。
所述传感器2均为可调棒式摆杆开关，探针为棒式摆杆。
所述传感器2也可以是接触式行程开关。
滑模装备4在前进施工过程中，若竖直状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制靠近模具侧履带速度保持不变，另一侧履带加速或减速，使滑模装备4带动滑模成型模具14转向并解除探针压迫；若水平状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制滑模装备4的升降装置，带动滑模成型模具14升降，使滑模成型模具14完成高度调整并解除探针压迫；其中控制装置可以是本领域技术人员熟知的控制设备，例如PLC控制器。
升降装置可以是油缸，油缸活塞杆的伸出回缩是毫米级幅度，以此保证混凝土构造物表面的光滑度。
竖直状探针受压迫时间与滑模装备4履带加速或减速百分比正相关，即探针受压迫时间控制装置接收电信号的时长越长，滑模装备4履带加速或减速百分比越大，使滑模装备4更快完成滑模成型模具14转向，从而通过不同半径的弯道施工段，如弯道半径越小，压迫时间越久，对应侧履带加速或减速百分比越大；加速或减速百分比表示滑模装备4加速或减速的履带相对于靠近模具侧速度保持不变的履带的速度比例。
水平状探针受压迫时间与滑模装备4升降装置带动滑模成型模具14升起次数或下降次数正相关；即探针受压迫时间控制装置接收电信号的时长越长，滑模装备4升降装置带动滑模成型模具14升起次数或下降次数越多，使滑模装备4更快完成滑模成型模具14升降，从而通过高程变化较大的施工段，如高程变化越大，压迫时间越久，滑模成型模具14升起次数或下降次数越多；升降装置可以采用油缸，通过控制油缸的液压电磁阀的工作次数，使滑模成型模具14升起或下降一定次数，每次移动一定距离，通过工作次数来缓慢调整高度，以保证质量和线型。
本发明系统的工作原理和工作过程：施工前，工程测量技术人员通过测量仪器，根据设计构筑物的高程和线型，在作业面16的一侧，按照5～10m的间距一般直线段为10m，匝道弯道等段落为5m进行高程测量及坐标放样定位后控制，在5～10m每一处标识好的坐标点上竖向打入放线桩11直径16mm圆钢放线桩间距可根据弯道急缓程度灵活调整，弯道越急，放线桩越密集，然后将直径2～3mm的滑模施工导航线3即高程控制导线固定在放线桩11的拉线杆12，作为现浇混凝土构筑物坐标及高程控制的基准导线；滑模施工设备布置完毕后，其中两个传感器2的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线3的上下两侧，另外两个传感器2的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线3的左右两侧；滑模装备4在前进施工过程中，若竖直状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制靠近模具侧履带速度保持不变，另一侧履带加速或减速，使滑模装备4带动滑模成型模具14转向并解除探针压迫；若水平状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制滑模装备4的升降装置，带动滑模成型模具14升降，使滑模成型模具14完成高度调整并解除探针压迫；直至完成滑模施工，完工后的混凝土构筑物线形直顺美观，平整度、高程及线型满足设计及规范要求。
下面结合实施例1～实施例8对本发明作进一步说明。
实施例1
滑模施工线型和高程检测控制系统，包括连接板1、传感器2，所述传感器2有四个，且分别设于连接板1，传感器2均有一探针，其中两个传感器2的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线3的上下两侧，另外两个传感器2的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线3的左右两侧，所述传感器2分别与滑模装备4的控制装置电连接，所述连接板1通过连接支架5与滑模成型模具14连接。
实施例2
滑模施工线型和高程检测控制系统，包括连接板1、传感器2，所述传感器2有四个，且分别设于连接板1，传感器2均有一探针，其中两个传感器2的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线3的上下两侧，另外两个传感器2的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线3的左右两侧，水平状探针的传感器、竖直状探针的传感器以滑模装备4前进方向前后错位设置，所述传感器2分别与滑模装备4的控制装置电连接，所述连接板1通过连接支架5与滑模成型模具14连接。
实施例3
滑模施工线型和高程检测控制系统，包括连接板1、传感器2，所述连接板1包括板体、合页铰链7以及安装板8，板体两端分别设有合页铰链7，合页铰链7活动端均设有安装板8，水平状探针的两个传感器设于其中一安装板8上，竖直状探针的两个传感器设于另一安装板8上，使传感器2、安装板8在合页铰链7的作用下能够沿滑模施工导航线3转动，靠近连接板1端部的板体上分别设有限位板9，限位板9分别将相对应安装板8抵住，限位板9与相对应的安装板8之间通过收紧弹簧10连接，所述传感器2有四个，且分别设于连接板1，传感器2均有一探针，其中两个传感器2的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线3的上下两侧，另外两个传感器2的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线3的左右两侧，水平状探针的传感器、竖直状探针的传感器以滑模装备4前进方向前后错位设置，所述传感器2分别与滑模装备4的控制装置电连接，所述连接板1通过连接支架5与滑模成型模具14连接。
实施例4
滑模施工线型和高程检测控制系统，包括连接板1、传感器2，所述连接板1包括板体、合页铰链7以及安装板8，板体两端分别设有合页铰链7，合页铰链7活动端均设有安装板8，水平状探针的两个传感器设于其中一安装板8上，竖直状探针的两个传感器设于另一安装板8上，使传感器2、安装板8在合页铰链7的作用下能够沿滑模施工导航线3转动，靠近连接板1端部的板体上分别设有限位板9，限位板9分别将相对应安装板8抵住，限位板9与相对应的安装板8之间通过收紧弹簧10连接，所述传感器2有四个，且分别设于连接板1，传感器2均有一探针，其中两个传感器2的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线3的上下两侧，另外两个传感器2的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线3的左右两侧，水平状的两个探针之端部分别向外弯折，使两个探针端部之间形成开口，竖直状的两个探针之端部分别向外弯折，使两个探针端部之间形成开口，水平状探针的传感器、竖直状探针的传感器以滑模装备4前进方向前后错位设置，所述传感器2分别与滑模装备4的控制装置电连接，所述连接板1通过连接支架5与滑模成型模具14连接。
实施例5
滑模施工线型和高程检测控制系统，包括连接板1、传感器2，所述连接板1包括板体、合页铰链7以及安装板8，板体两端分别设有合页铰链7，合页铰链7活动端均设有安装板8，水平状探针的两个传感器设于其中一安装板8上，竖直状探针的两个传感器设于另一安装板8上，使传感器2、安装板8在合页铰链7的作用下能够沿滑模施工导航线3转动，靠近连接板1端部的板体上分别设有限位板9，限位板9分别将相对应安装板8抵住，限位板9与相对应的安装板8之间通过收紧弹簧10连接，所述传感器2有四个，且分别设于连接板1，传感器2均有一探针，其中两个传感器2的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线3的上下两侧，另外两个传感器2的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线3的左右两侧，水平状的两个探针之端部分别向外弯折，使两个探针端部之间形成开口，竖直状的两个探针之端部分别向外弯折，使两个探针端部之间形成开口，水平状探针的传感器、竖直状探针的传感器以滑模装备4前进方向前后错位设置，所述传感器2分别与滑模装备4的控制装置电连接，所述连接板1通过连接支架5与滑模成型模具14连接；所述滑模施工导航线3是通过放线桩11上的拉线杆12固定，放线桩11上套设有安装块13，拉线杆12横向穿过安装块13，滑模施工导航线3穿过拉线杆12端部固定口。
实施例6
按实施例1的滑模施工线型和高程检测控制系统，滑模装备4在前进施工过程中，若竖直状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制靠近模具侧履带速度保持不变，另一侧履带加速或减速，使滑模装备4带动滑模成型模具14转向并解除探针压迫；若水平状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制滑模装备4的升降装置，带动滑模成型模具14升降，使滑模成型模具14完成高度调整并解除探针压迫。
实施例7
按实施例3的滑模施工线型和高程检测控制系统，滑模装备4在前进施工过程中，若竖直状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制靠近模具侧履带速度保持不变，另一侧履带加速或减速，使滑模装备4带动滑模成型模具14转向并解除探针压迫，竖直状探针受压迫时间与滑模装备4履带加速或减速百分比正相关；若水平状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制滑模装备4的升降装置，带动滑模成型模具14升降，使滑模成型模具14完成高度调整并解除探针压迫。
实施例8
按实施例5的滑模施工线型和高程检测控制系统，滑模装备4在前进施工过程中，若竖直状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制靠近模具侧履带速度保持不变，另一侧履带加速或减速，使滑模装备4带动滑模成型模具14转向并解除探针压迫，竖直状探针受压迫时间与滑模装备4履带加速或减速百分比正相关；若水平状探针受到滑模施工导航线3压迫，该探针对应的传感器2提供电信号给滑模装备4的控制装置，控制装置控制滑模装备4的升降装置，带动滑模成型模具14升降，使滑模成型模具14完成高度调整并解除探针压迫，水平状探针受压迫时间与滑模装备4升降装置带动滑模成型模具14升起次数或下降次数正相关，每次上升或下降的距离相等。

Claims (7)

1.一种滑模施工线型和高程检测控制系统，包括连接板(1)、传感器(2)，其特征在于所述传感器(2)有四个，且分别设于连接板(1)，传感器(2)均有一探针，其中两个传感器(2)的探针均呈水平状，且分别位于滑模施工导航线(3)的上下两侧，另外两个传感器(2)的探针均呈竖直状，且分别位于滑模施工导航线(3)的左右两侧，所述传感器(2)分别与滑模装备(4)的控制装置电连接，所述连接板(1)通过连接支架(5)与滑模成型模具(14)连接；
所述连接板(1)包括板体、合页铰链(7)以及安装板(8)，板体两端分别设有合页铰链(7)，合页铰链(7)活动端均设有安装板(8)，水平状探针的两个传感器设于其中一安装板(8)上，竖直状探针的两个传感器设于另一安装板(8)上，使传感器(2)、安装板(8)在合页铰链(7)的作用下能够沿滑模施工导航线(3)转动，靠近连接板(1)端部的板体上分别设有限位板(9)，限位板(9)分别将相对应安装板(8)抵住，限位板(9)与相对应的安装板(8)之间通过收紧弹簧(10)连接；水平状探针的传感器、竖直状探针的传感器以滑模装备(4)前进方向前后错位设置。
2.根据权利要求1所述滑模施工线型和高程检测控制系统，其特征在于水平状的两个探针之端部分别向外弯折，使两个探针端部之间形成开口，竖直状的两个探针之端部分别向外弯折，使两个探针端部之间形成开口。
3.根据权利要求1所述滑模施工线型和高程检测控制系统，其特征在于所述连接板(1)顶部设有防护罩。
4.根据权利要求1所述滑模施工线型和高程检测控制系统，其特征在于所述滑模施工导航线(3)是通过放线桩(11)上的拉线杆(12)固定，放线桩(11)上套设有安装块(13)，拉线杆(12)横向穿过安装块(13)，滑模施工导航线(3)穿过拉线杆(12)端部固定口。
5.一种根据权利要求1～4任一所述滑模施工线型和高程检测控制系统的控制方法，其特征在于滑模装备(4)在前进施工过程中，若竖直状探针受到滑模施工导航线(3)压迫，该探针对应的传感器(2)提供电信号给滑模装备(4)的控制装置，控制装置控制靠近模具侧履带速度保持不变，另一侧履带加速或减速，使滑模装备(4)带动滑模成型模具(14)转向并解除探针压迫；若水平状探针受到滑模施工导航线(3)压迫，该探针对应的传感器(2)提供电信号给滑模装备(4)的控制装置，控制装置控制滑模装备(4)的升降装置，带动滑模成型模具(14)升降，使滑模成型模具(14)完成高度调整并解除探针压迫。
6.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于竖直状探针受压迫时间与滑模装备(4)履带加速或减速百分比正相关。
7.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于水平状探针受压迫时间与滑模装备(4)升降装置带动滑模成型模具(14)升起次数或下降次数正相关。
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