CN113310392B - 一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法 - Google Patents

一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水电工程浇筑领域，公开了一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，旨在解决现有利用小型化智能振捣设备进行振捣时的关键指标监控困难的问题，包括以下步骤：获取振捣设备的振捣臂与振捣棒连接处到振捣棒底部的距离；实时检测振捣设备的振捣状态、振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度，所述振捣状态至少包括：振捣棒开始插入状态和振捣棒插入停止状态；根据所述距离、空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度确定振捣设备的实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度。本发明简化了对振捣设备关键指标的监控流程，提高了监控的准确性，适用于小型化智能振捣设备。

Description

一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法
技术领域
本发明涉及水电工程浇筑领域，具体来说涉及一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法。
背景技术
在高海拔地区大坝混凝土施工振捣中，存在大量因大型机械振捣设备无法覆盖的浇筑部位，需人工持振捣棒进行混凝土振捣作业。在传统水利工程施工中，人工振捣是重要的施工工艺之一，主要对施工区大型机械无法覆盖的混凝土区域进行振捣作业。因此研制了一种小型化智能振捣设备辅助人工振捣，完成大坝狭小仓面位置、仓面模板附近、过水廊道、钢筋密集区等位置的混凝土振捣工序。而利用小型化智能振捣设备进行人工振捣的过程中，其作业质量及效率管理基本依靠对工人的日常作业培训及施工管理人员的现场监督，对于振捣过程中的混凝土振捣时长、振捣棒插入深度、角度等关键指标无法做到全程的实时管理，所以人工振捣的作业质量管理从始至终在混凝土质量管控中都是一个巨大的难题。
发明内容
本发明旨在解决现有利用小型化智能振捣设备进行振捣时的关键指标监控困难的问题，提出一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，包括以下步骤：
步骤1、获取振捣设备的振捣臂与振捣棒连接处到振捣棒底部的距离；
步骤2、实时检测振捣设备的振捣状态、振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度，所述振捣状态至少包括：振捣棒开始插入状态和振捣棒插入停止状态；
步骤3、根据所述距离、空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度确定振捣设备的实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度。
进一步地，步骤2中，所述振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标的检测方法包括：在振捣臂与振捣棒连接处设置GNSS定位装置，实时获取GNSS定位装置检测到的空间位置坐标。
进一步地，步骤2中，所述振捣棒的倾斜角度的检测方法包括：在振捣棒上设置倾角传感器，实时获取倾角传感器检测到的倾斜角度。
进一步地，步骤3中，所述振捣设备的实时振捣点位坐标的确定方法包括：
获取振捣设备处于振捣棒开始插入状态时的振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标P1(x1,y1,z1)，以及当前时刻振捣棒的倾斜角度θ；
根据所述空间位置坐标P1和倾斜角度θ计算得到振捣设备当前时刻的振捣点位坐标P2(x1,y2,z2)。
进一步地，所述振捣设备当前时刻的振捣点位坐标P2(x1,y2,z2)的计算公式如下：
x2＝x1+sinθL；
y2＝y1；
z2＝z1-cosθL。
进一步地，步骤3中，所述实时振捣点位对应的振捣棒插入深度的确定方法包括：
获取振捣设备处于振捣棒开始插入状态时的振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标P1(x1,y1,z1)，以及振捣设备处于振捣棒插入停止状态时开始插入状态时的振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标P3(x3,y3,z3)；
根据所述空间位置坐标P1和空间位置坐标P3计算当前振捣点位对应的振捣棒插入深度。
进一步地，所述当前振捣点位对应的振捣棒插入深度D的计算公式如下：
Figure BDA0003145887910000021
式中，D表示振捣棒插入深度。
进一步地，还包括：
记录振捣设备处于振捣棒开始插入状态对应的第一时刻、处于振捣棒插入停止状态对应的第二时刻、处于振捣棒开始拔出状态对应的第三时刻和处于振捣棒拔出停止状态对应的第四时刻；
根据所述第一时刻、第二时刻、第三时刻和第四时刻确定单次振捣各环节的耗时。
进一步地，所述单次振捣各环节的耗时至少包括：插入耗时、振捣耗时和拔出耗时，所述插入耗时为第时刻与第一时刻的差值，所述振捣耗时为第三时刻与第二时刻的差值，所述拔出耗时为第四时刻与第三时刻的差值。
进一步地，还包括：
基于计算机图形处理技术，将振捣面貌以可视化图形进行展示，所述振捣面貌中包括振捣设备的振捣棒倾斜角度、实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度。
本发明的有益效果是：本发明所述的小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，能够针对小型化智能振捣设备的振捣作业状态、振捣棒倾斜角度、实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度进行实时监测，实现对小型化智能振捣设备的施工工艺进行全过程监测，并且监测的准确度较高，为小型化智能振捣设备的操控及后期的作业质量、效率分析，施工工艺的改进提供有效依据。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所述的振捣设备的结构示意图；
附图标记说明：
1-振捣臂；2-振捣棒；3-GNSS定位装置；4-倾角传感器；5-振捣棒底部；L-振捣臂与振捣棒连接处到振捣棒底部的距离；θ-振捣棒的倾斜角度。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本发明旨在解决现有利用小型化智能振捣设备进行振捣时的关键指标监控困难的问题，提出一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，主要包括以下步骤：获取振捣设备的振捣臂与振捣棒连接处到振捣棒底部的距离；实时检测振捣设备的振捣状态、振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度，所述振捣作业状态至少包括：振捣棒开始插入状态和振捣棒插入停止状态；根据所述距离、空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度确定振捣设备的实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度。
具体而言，在振捣设备施工前，获取其振捣臂与振捣棒连接处到振捣棒底部的距离；在振捣设备施工过程中，实时获取振捣设备的作业状态，振捣作业状态至少包括：振捣棒开始插入状态和振捣棒插入停止状态，其中，振捣开始插入状态用于表示振捣棒底部与地面接触但未插入地面时的状态，振捣棒插入停止状态用于表示振捣棒底部插入地面并且深度最大时的状态。并实时获取振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度，最后，根据检测获取的述距离、空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度确定振捣设备的实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度，最终将振捣作业状态、振捣棒倾斜角度、实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度等参数在监控设备上进行实时显示，实现对小型化智能振捣设备的施工工艺的全过程监测。
实施例
本发明实施例所述的一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、获取振捣设备的振捣臂与振捣棒连接处到振捣棒底部的距离；
如图2所示，在振捣设备开始施工之前，可通过测量的方式获取振捣臂1与振捣棒2连接处到振捣棒底部5的距离L。
步骤S2、实时检测振捣设备的振捣状态、振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度，所述振捣作业状态至少包括：振捣棒开始插入状态和振捣棒插入停止状态；
本实施例中，振捣设备的振捣状态可通过驱动振捣棒2的电机参数获得。
所述振捣臂1与振捣棒2连接处的空间位置坐标的检测方法包括：在振捣臂1与振捣棒2连接处设置GNSS定位装置3，实时获取GNSS定位装置3检测到的空间位置坐标。
所述振捣棒的倾斜角度的检测方法包括：在振捣棒1上设置倾角传感器4，实时获取倾角传感器4检测到的倾斜角度θ。
其中，振捣开始插入状态用于表示振捣棒底部5与地面接触但未插入地面时的状态，振捣棒插入停止状态用于表示振捣棒底部5插入地面并且深度最大时的状态。
步骤S3、根据所述距离、空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度确定振捣设备的实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度。
本实施例中，将小型化智能振捣设备所加装的两支振捣棒单次振捣有效区域近似定义为圆形，所述振捣设备的实时振捣点位坐标即振捣设备振捣过程中振捣棒底部的空间位置坐标，基于此，所述振捣设备的实时振捣点位坐标的确定方法包括：
获取振捣设备处于振捣棒2开始插入状态时的振捣臂1与振捣棒2连接处的空间位置坐标P1(x1,y1,z1)，以及当前时刻振捣棒2的倾斜角度θ；
根据所述空间位置坐标P1和倾斜角度θ计算得到振捣设备当前时刻的振捣点位坐标P2(x1,y2,z2)，计算公式如下：
x2＝x1+sinθL；
y2＝y1；
z2＝z1-cosθL。
本实施例中，所述实时振捣点位对应的振捣棒2插入深度的确定方法包括：
获取振捣设备处于振捣棒2开始插入状态时的振捣臂1与振捣棒2连接处的空间位置坐标P1(x1,y1,z1)，以及振捣设备处于振捣棒2插入停止状态时开始插入状态时的振捣臂1与振捣棒2连接处的空间位置坐标P3(x3,y3,z3)；
根据所述空间位置坐标P1和空间位置坐标P3计算当前振捣点位对应的振捣棒2插入深度D，计算公式如下：
Figure BDA0003145887910000051
在执行上述步骤获取到振捣设备的关键指标后，最终将振捣作业状态、振捣棒倾斜角度θ、实时振捣点位坐标P2及其振捣点位对应的振捣棒插入深度D等参数在监控设备上进行实时显示，实现对小型化智能振捣设备的施工工艺的全过程监测。
为了实现对振捣作业效率的监控，本实施例还包括：记录振捣设备处于振捣棒2开始插入状态对应的第一时刻、处于振捣棒2插入停止状态对应的第二时刻、处于振捣棒2开始拔出状态对应的第三时刻和处于振捣棒拔出停止状态对应的第四时刻；
根据所述第一时刻、第二时刻、第三时刻和第四时刻确定单次振捣各环节的耗时，所述单次振捣各环节的耗时至少包括：插入耗时、振捣耗时和拔出耗时，所述插入耗时为第时刻与第一时刻的差值，所述振捣耗时为第三时刻与第二时刻的差值，所述拔出耗时为第四时刻与第三时刻的差值。
在确定了单次振捣各环节的耗时的基础上，本实施例还可以将单次振捣各环节的耗时也推送至监控设备上进行显示。
为了便于管理人员查看关键指标参数，本实施例还包括：基于计算机图形处理技术，将振捣面貌以可视化图形进行展示，所述振捣面貌中包括振捣设备的振捣作业状态、振捣棒倾斜角度、实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度。
综上所述，本实施例依托定位装置、传感器等装置，实现了对小型化智能振捣设备的振捣位置坐标、各振捣点的振捣深度、时长、角度的自动计算，进而能够针对小型化智能振捣设备的振捣作业状态、振捣棒倾斜角度、实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度进行实时监测，实现对小型化智能振捣设备的施工工艺进行全过程监测，为小型化智能振捣设备的操控及后期的作业质量、效率分析，施工工艺的改进提供有效依据。

Claims (8)

1.一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、获取振捣设备的振捣臂与振捣棒连接处到振捣棒底部的距离；
步骤2、实时检测振捣设备的振捣状态、振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度，所述振捣作业状态至少包括：振捣棒开始插入状态和振捣棒插入停止状态；
步骤3、根据所述距离、空间位置坐标以及振捣棒的倾斜角度确定振捣设备的实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度；
所述振捣设备的实时振捣点位坐标的确定方法包括：
获取振捣设备处于振捣棒开始插入状态时的振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标P1(x1,y1,z1)，以及当前时刻振捣棒的倾斜角度θ；
根据所述空间位置坐标P1和倾斜角度θ计算得到振捣设备当前时刻的振捣点位坐标P2(x1,y2,z2)；
所述振捣设备当前时刻的振捣点位坐标P2(x1,y2,z2)的计算公式如下：
x2＝x1+sinθL；
y2＝y1；
z2＝z1-cosθL；
式中，L为振捣臂与振捣棒连接处到振捣棒底部的距离。
2.如权利要求1所述的一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，其特征在于，步骤2中，所述振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标的检测方法包括：在振捣臂与振捣棒连接处设置GNSS定位装置，实时获取GNSS定位装置检测到的空间位置坐标。
3.如权利要求1所述的一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，其特征在于，步骤2中，所述振捣棒的倾斜角度的检测方法包括：在振捣棒上设置倾角传感器，实时获取倾角传感器检测到的倾斜角度。
4.如权利要求1所述的一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，其特征在于，步骤3中，所述实时振捣点位对应的振捣棒插入深度的确定方法包括：
获取振捣设备处于振捣棒开始插入状态时的振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标P1(x1,y1,z1)，以及振捣设备处于振捣棒插入停止状态时开始插入状态时的振捣臂与振捣棒连接处的空间位置坐标P3(x3,y3,z3)；
根据所述空间位置坐标P1和空间位置坐标P3计算当前振捣点位对应的振捣棒插入深度。
5.如权利要求1所述的一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，其特征在于，所述当前振捣点位对应的振捣棒插入深度的计算公式如下：
Figure FDA0003871908610000021
式中，D表示振捣棒插入深度。
6.如权利要求1所述的一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，其特征在于，还包括：
记录振捣设备处于振捣棒开始插入状态对应的第一时刻、处于振捣棒插入停止状态对应的第二时刻、处于振捣棒开始拔出状态对应的第三时刻和处于振捣棒拔出停止状态对应的第四时刻；
根据所述第一时刻、第二时刻、第三时刻和第四时刻确定单次振捣各环节的耗时。
7.如权利要求6所述的一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，其特征在于，所述单次振捣各环节的耗时至少包括：插入耗时、振捣耗时和拔出耗时，所述插入耗时为第时刻与第一时刻的差值，所述振捣耗时为第三时刻与第二时刻的差值，所述拔出耗时为第四时刻与第三时刻的差值。
8.如权利要求1至7任一项所述的一种小型化智能振捣设备振捣关键指标感知的方法，其特征在于，还包括：
基于计算机图形处理技术，将振捣面貌以可视化图形进行展示，所述振捣面貌中包括振捣设备的振捣作业状态、振捣棒倾斜角度、实时振捣点位坐标及其振捣点位对应的振捣棒插入深度。
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