CN115162338A - 一种布料机系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种布料机系统，包括：可移动底架，用于支撑布料机和带动布料机移动；臂架，由多个臂段组成；浇筑管，浇筑管的出料端与臂架远离可移动底架的臂架安装；控制模块，用于控制可移动底架移动，以及获取浇筑点的位置信息和可移动底架的位置信息，根据浇筑点的位置信息和可移动底架的位置信息对臂段的姿态进行调整。本申请能够对不同坐标的隔仓浇筑点实现智能寻位浇筑，整个过程实现精准控制，可靠性高，解决了复杂环境下浇筑位置误差、精准度低的问题；整个过程人工操作的步骤较少，进一步节省了人力成本。

Description

一种布料机系统

技术领域

本申请涉及混凝土浇筑领域，特别是一种布料机系统。

背景技术

现有技术中，建造海底隧道的方法大多是“钢壳混凝土沉管法”，该方法具有防水性能好、结构承重力强、不易开裂等优点；混凝土可浮态浇筑，无须庞大的干坞结构，临时设施简单、规模小；钢壳可提前加工，与混凝土施工形成流水作业，且无需模板、钢筋等施工环节，工艺简单、施工高效、进度快。

施工时，使用布料机对加工好的钢壳进行混凝土浇筑，但是市面上的布料机无法根据浇筑点的位置实现自动寻位浇筑，只能人工移动布料机浇筑，容易造成浇筑偏差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种布料机系统，以改善浇筑效果。

本申请实施例提供了一种布料机系统，包括：

可移动底架，用于支撑布料机和带动布料机移动；

臂架，，安装在可移动底架上，臂架由多个臂段组成；

浇筑管，浇筑管的出料端与所述臂架远离可移动底架的一端连接；

控制模块，用于控制可移动底架移动，以及获取浇筑点的位置信息和可移动底架的位置信息，根据浇筑点的位置信息和可移动底架的位置信息调整臂段的姿态进行调整。

进一步地，臂架包括依次连接的第一臂段、第二臂段和第三臂段，其中第一臂段与可移动底架固定连接；根据浇筑点的坐标位置信息和可移动底架的位置信息调整臂架的姿态进行调整，具体为：

根据浇筑点的坐标位置信息和可移动底架的位置信息，以第一臂段与可移动底座的连接关节在地面的投影点作为坐标原点，建立坐标系，确定浇筑点的坐标位置信息为G(X，Y，Z)，浇筑管末端坐标为G1(X，Y，Z+a)；通过以下方程求解∠P1、∠P2、∠P3、∠P4，

X＝L1*sin∠P1+L2*sin∠P2+L3*sin∠P3,

Y＝X*tan∠P4，

Z＝L1*cos∠P1+L2*cos∠P2+L3*cos∠P3-3；

其中，a是Y轴上第一臂段到坐标原点的距离，∠P1是第一臂段与XOY平面的夹角，∠P2是第二臂段与XOY平面的夹角，∠P3是第三臂段与XOY平面的夹角，∠P4是第一臂段与YOZ平面的夹角，L1是第一臂段的长度，L2是第二臂段的长度，L3是第三臂段的长度。

进一步地，还包括转动装置，转动装置包括上支座、回转机构和下支座，上支座与第一臂段活动连接，回转机构设置在上支座与下支座之间，下支座固定设置在可移动底架上。

进一步地，控制模块还包括摆线马达，摆线马达设置在第一臂段远离第二臂段的一端，摆线马达用于带动转动装置转动。

进一步地，还包括多个角度传感器，多个角度传感器分别用于检测臂架各关节的角度以及摆线马达的旋转角度；摆线马达每转过1/16圈，角度传感器就会计数一次，顺时针方向转动时，角度传感器计数增加，逆时针方向转动时，角度传感器计数减少。

进一步地，角度传感器设置有四个，分别为第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器和第四角度传感器，第一角度传感器设置在第一臂段和上支座活动连接处，第二角度传感器设置在第一臂段与第二臂段的连接处，第三角度传感器设置在第二臂段和所诉第三臂段的连接处，第四角度传感器设置在转动装置上。

进一步地，还包括液压支腿，液压支腿设置在可移动底架上，液压支腿与控制模块连接，控制模块控制液压支腿上升或下落。

进一步地，控制模块还包括动力装置，动力装置包括电动机、液压缸、液压阀组；电动机用于为液压缸提供动力，液压阀组包括臂段换向阀和溢流阀，臂段换向阀连接液压缸，臂段换向阀和液压缸均有三个，液压缸分别设置在臂段与臂段之间和臂架与转动装置之间。

进一步地，还包括测距装置，测距装置包括激光测距仪和外壳，激光测距仪设置在外壳上，测距装置与控制装置连接，测距装置用于测量外壳至浇筑面的距离，并将测量数据发送至控制装置。

进一步地，浇筑管为固定长度的浇筑软管，浇筑管的出料端始终保持垂直于坐标轴XOY面。

本申请实施例公开了一种布料机系统，设置有可移动底架，当布料机移动到指定位置时，控制模块可获取浇筑点的坐标信息和可移动底架的位置信息，可以根据坐标信息和位置信息调整臂架的姿态；臂架末端设置有浇筑管，以完成浇筑工作；该布料机能够对不同坐标的隔仓浇筑点实现智能寻位浇筑，整个过程实现精准控制，可靠性高，解决了复杂环境下浇筑位置误差、精准度低的问题；整个过程人工操作的步骤较少，进一步节省了人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一个简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请布料机的结构图；

图2是本申请布料机的坐标系图；

图3是本申请布料机的坐标图；

图4是本申请测距装置的结构图；

1、可移动底架；2、液压支腿；3、回转机构；4、摆线马达；5、控制模块；6、第一臂段；7、第二臂段；8、第三臂段；9、浇筑管；10、第一角度传感器；11、第二角度传感器；12、第三角度传感器；13、第四角度传感器；14、液压缸；15、激光发射器；16、激光测距仪；17、浇筑口。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本申请的技术方案，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请发明了一种布料机系统，包括可移动底架1、臂架、液压支腿2、浇筑管9、转动装置、角度传感器、控制模块5，控制模块5控制可移动底架1移动，以及获取浇筑点的位置信息和可移动底架1的位置信息，根据浇筑点的位置信息和可移动底架1的位置信息对臂段的姿态进行调整。

如图1所示，可移动底架1用于支撑布料机和带动布料机移动，可移动底架1包括增加稳定性的支撑杆、固定转动装置的中心支座、牵引杆、横梁、边梁、行走梁、支撑梁；液压支腿2可伸缩的设置在横梁中。

如图1所示，臂架包括第一臂段6、第二臂段7和第三臂段8，第一臂段6与第二臂段7与第三臂段8依次连接，第一臂段6远离第二臂段7的一端与转动装置连接，第三臂段8远离第二臂段7的一端连接浇筑管9，浇筑管9为固定长度的软管，浇筑管9的出料端始终保持垂直于坐标轴XOY面。

转动装置包括上支座、回转机构3和下支座，上支座与第一臂段6活动连接，回转机构3设置在上支座和下支座之间，回转机构3包括传动装置和回转支承，在动力的作用下回转机构3绕中心支座转动。

角度传感器设置有四个，分别为第一角度传感器10、第二角度传感器11、第三角度传感器12和第四角度传感器13，第一角度传感器10设置在第一臂段6和上支座活动连接处，第二角度传感器11设置在第一臂段6与第二臂段7的连接处，第三角度传感器12设置在第二臂段7和所诉第三臂段8的连接处，第四角度传感器13设置在所述转动装置上。设置多个传感器，可以测量每个臂段的角度，从而调整臂段使其达到指定的角度组合使布料机浇筑管末端移动到浇筑点上空。

控制模块5包括PLC控制单元和动力装置，PLC控制单元与动力装置连接，动力装置包括电动机、液压泵、油箱、液压缸14、液压阀组和液压管路；液压阀组分别由阀板、臂架换向阀以及溢流阀等组成，臂架换向阀负责各个臂段的动作，当其中任一个臂架换向阀工作时，其他的臂架换向阀处于静止状态，控制模块5控制电动机制造压力完成所选定的臂架动作。当控制臂架的臂架换向阀停止工作时，系统卸荷，溢流阀用来设定和调整系统的压力。

在一些实施例中，控制模块5还包括摆线马达4，摆线马达4的内齿圈与壳体固定连接在一起，壳体上设置有油口，从油口进入的油推动转子绕中心点公转，转子通过花键轴驱动。摆线马达4转速范围广，可无级调速，最低稳定转速可达15转/分，安装布置方便，转动惯性小，在负载下容易起动，正反转都可使用，而且换向时不用停机，便于不断的角度调整。

在一些实施例中，还可以包括外部终端，使用时，用户可通过外部终端输入浇筑点坐标信息，通过外部终端传输至控制模块5中。

如图4所示，本实施例中还包括测距装置，测距装置包括外壳和外壳上的激光测距仪16，外壳正中间开有浇筑口17，浇筑口17直径应是浇筑管9口直径的2倍；激光测距仪16与PLC控制单元通信连接，激光测距仪16上端设置有激光发射器15，激光测距仪16设置有四个，分别位于测距装置的四个角，激光测距仪16用于测量浇筑面至外壳的距离，将测量数据发送至控制模块5中。

在一些实施例中，臂架中设置有混凝土管路，混凝土管路一端连接外部的混凝土输送泵，另一端连接浇筑管9。

在一些实施例中，PLC控制单元连接外部终端，获取浇筑点的位置信息和可移动底架1的位置信息，如图2所示，根据浇筑点的坐标位置信息和可移动底架1的位置信息，以第一臂段6与可移动底座的连接关节在地面的投影点作为坐标原点，建立坐标系，确定浇筑点的坐标位置信息为G(X，Y，Z)，浇筑管9末端坐标为G1(X，Y，Z+a)；通过以下方程求解∠P1、∠P2、∠P3、∠P4，

X＝L1*sin∠P1+L2*sin∠P2+L3*sin∠P3,

Y＝X*tan∠P4，

Z＝L1*cos∠P1+L2*cos∠P2+L3*cos∠P3-b；

其中，如图3所示，a是Y轴上第一臂段6到坐标原点的距离，b是浇筑管9的长度，∠P1是第一臂段6与XOY平面的夹角，∠P2是第二臂段7与XOY平面的夹角，∠P3是第三臂段8与XOY平面的夹角，∠P4是第一臂段6与YOZ平面的夹角，L1是第一臂段6的长度，L2是第二臂段7的长度，L3是第三臂段8的长度。

本实施例的工作原理为：当布料机自动移动到指定位置后，同时伸出4个液压支腿2并根据水平仪反馈的信息调节机身平衡，调节完成后控制模块5以第一臂段6与可移动底座的连接关节在地面的投影点作为坐标原点建立坐标系，控制模块5从外部终端获取到浇筑点的坐标后，PLC控制单元根据上述公式计算出臂架和转动装置需要转动的角度信息，并根据上述信息控制动力装置带动臂架和转动装置进行运动，首先驱动摆线马达4动作，带动回转机构3在角度传感器监控下转动，到指定角度后回转机构3停止转动，同时电动机带动液压泵驱动臂架的液压缸14依次动作，调整三节臂段达到指定的角度组合使布料机浇筑管9的底面与钢壳隔仓底面的距离保持在0.5m，经过测试，保持0.5m的距离在浇筑时效果较好；控制模块5收到布料机到达指定位置的信息后，控制混凝土输送泵通过混凝土管路和浇筑管9进行钢壳隔仓的浇筑。整个过程实现精准控制，程序操作简单方便、可靠性高，单人操作即可，解决了复杂环境下浇筑位置误差精准度低的问题。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本申请中所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种布料机系统，其特征在于，包括：

可移动底架，用于支撑布料机和带动布料机移动；

臂架，安装在所述可移动底架上，所述臂架由多个臂段组成；

浇筑管，所述浇筑管的出料端与所述臂架远离可移动底架的一端连接；

控制模块，用于控制所述可移动底架移动，以及获取浇筑点的位置信息和可移动底架的位置信息，根据所述浇筑点的位置信息和可移动底架的位置信息对所述臂段的姿态进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种布料机系统，其特征在于：所述臂架包括依次连接的第一臂段、第二臂段和第三臂段，其中第一臂段与可移动底架连接；根据所述浇筑点的坐标位置信息和可移动底架的位置信息调整所述臂架的姿态进行调整，具体为：

根据所述浇筑点的坐标位置信息和可移动底架的位置信息，以第一臂段与可移动底座的连接关节在地面的投影点作为坐标原点，建立坐标系，确定浇筑点的坐标位置信息为G(X，Y，Z)，浇筑管末端坐标为G₁(X，Y，Z+a)；通过以下方程求解∠P1、∠P2、∠P3、∠P4，

X＝L1*sin∠P1+L2*sin∠P2+L3*sin∠P3,

Y＝X*tan∠P4，

Z＝L1*cos∠P1+L2*cos∠P2+L3*cos∠P3-b；

其中，a是Y轴上第一臂段到坐标原点的距离，b是所述浇筑管的长度，∠P1是所述第一臂段与XOY平面的夹角，∠P2是所述第二臂段与XOY平面的夹角，∠P3是所述第三臂段与XOY平面的夹角，∠P4是所述第一臂段与YOZ平面的夹角，L1是第一臂段的长度，L2是第二臂段的长度，L3是第三臂段的长度。

3.根据权利要求2所述的一种布料机系统，其特征在于：还包括转动装置，所述转动装置包括上支座、回转机构和下支座，所述上支座与所述第一臂段活动连接，所述回转机构设置在上支座与下支座之间，所述下支座固定设置在所述可移动底架上。

4.根据权利要求3所述的一种布料机系统，其特征在于：所述控制模块还包括摆线马达，所述摆线马达设置在所述第一臂段远离第二臂段的一端，所述摆线马达用于带动所述转动装置转动。

5.根据权利要求4所述的一种布料机系统，其特征在于：还包括多个角度传感器，多个所述角度传感器分别用于检测臂架各关节的角度以及摆线马达的旋转角度；所述摆线马达每转过1/16圈，角度传感器就会计数一次，顺时针方向转动时，角度传感器计数增加，逆时针方向转动时，角度传感器计数减少。

6.根据权利要求5所述的一种布料机系统，其特征在于：所述角度传感器设置有四个，分别为第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器和第四角度传感器，所述第一角度传感器设置在所述第一臂段和所述上支座活动连接处，所述第二角度传感器设置在所述第一臂段与第二臂段的连接处，所述第三角度传感器设置在所述第二臂段和所诉第三臂段的连接处，所述第四角度传感器设置在所述转动装置上。

7.根据权利要求1所述的一种布料机系统，其特征在于：还包括液压支腿，所述液压支腿设置在所述可移动底架上，所述液压支腿与所述控制模块连接，所述控制模块控制所述液压支腿上升或下落。

8.根据权利要求1所述的一种布料机系统，其特征在于：所述控制模块还包括动力装置，所述动力装置包括电动机、液压缸、液压阀组；所述电动机用于为所述液压缸提供动力，所述液压阀组包括臂段换向阀和溢流阀，所述臂段换向阀连接液压缸，所述臂段换向阀和液压缸均有三个，所述液压缸分别设置在臂段与臂段之间和臂架与转动装置之间。

9.根据权利要求1所述的一种布料机系统，其特征在于：还包括测距装置，所述测距装置包括激光测距仪和外壳，所述激光测距仪设置在所述外壳上，所述测距装置与所述控制模块连接，所述测距装置用于测量外壳至浇筑面的距离，并将测量数据发送至所述控制模块。

10.据权利要求1所述的一种布料机系统，其特征在于：所述浇筑管为浇筑软管，所述浇筑管的出料端始终保持垂直于坐标轴XOY面。

Images