CN216474417U - 一种路面井盖铣刨设备的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种路面井盖铣刨设备的控制系统，用于控制井盖铣刨设备按算法程序进行自动铣刨作业，主要包括作业视频监控模组、井盖位置识别控制模组、铣刨井盖控制模组、PLC控制组件、操作面板及远程手柄操作器；所述作业视频监控模组分别与井盖位置识别控制模组及铣刨井盖控制模组数据连接并用于操作员观察井盖操作位置及检查铣刨井盖周围作业后的效果；所述井盖位置识别控制模组及铣刨井盖控制模组分别与PLC控制组件信号连接并分别用于井盖位置的精准识别及井盖铣刨的控制；所述操作面板及远程手柄操作器与PLC控制组件信号连接并用于对PLC控制组件下达操作指令，使得PLC控制组件对其它各模组发送对应的控制信号。

Description

一种路面井盖铣刨设备的控制系统

技术领域

本实用新型涉及路面养护技术领域，具体涉及一种路面井盖铣刨设备的控制系统。

背景技术

铣刨路面井盖周围是井盖路面养护中的一个重要工序，目前市场上大多数井盖铣刨设备是通过操作员根据井盖形状人工放好石飞线标记去控制设备作业，人工操作控制铣刨切割，铣刨切割面不好控制，时大时小，铣刨切割大了浪费工时、材料，铣刨切割小了又影响施工质量，又要去补铣刨切割没有到位的地方，这样浪费工时和材料。作业过程中要注意力时时保持高度集中，作业误差范围随意性大，操作起来难度大、劳动强度大，施工效率低，成本高。因此有必要对现有井盖铣刨设备设备进行改进，为克服以上铣刨缺点，这就要求有一种操作起来容易且能根据井盖现场形状作出智能化识别而规划出作业轨迹的控制系统。目前，能够满足这种路面养护需求井盖周边铣刨的控制系统尚未见报道。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种路面井盖铣刨设备的控制系统，该控制系统能根据路面井盖形状自动去识别井盖位置，自动确定井盖现场井盖中心位置，自动规划铣刨作业轨迹，然后按规划的作业轨迹去执行井盖周围铣刨作业。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，一种路面井盖铣刨设备的控制系统，用于控制井盖铣刨设备按算法程序进行自动铣刨作业，主要包括作业视频监控模组、井盖位置识别控制模组、铣刨井盖控制模组、PLC控制组件、操作面板及远程手柄操作器；所述作业视频监控模组分别与井盖位置识别控制模组及铣刨井盖控制模组数据连接并用于操作员观察井盖操作位置及检查铣刨井盖周围作业后的效果；所述井盖位置识别控制模组及铣刨井盖控制模组分别与PLC控制组件信号连接并分别用于井盖位置的精准识别及井盖铣刨的控制；所述操作面板及远程手柄操作器与PLC控制组件信号连接并用于对PLC控制组件下达操作指令，使得PLC控制组件对其它各模组发送对应的控制信号。

进一步地，所述PLC控制组件主要包括CPU模块和运动控制模块；所述操作面板主要包括操作开关、状态指示灯及触摸屏。

进一步地，所述井盖位置识别控制模组主要包括井盖弧形检测传感器X1和X2、检测井盖弧测传感器机构垂直油缸、井盖半径伺服SM2及X-Y轴直角坐标机构转动伺服SM1；所述井盖弧形检测传感器X1和X2安装在检测井盖弧测传感器机构垂直油缸的机构架上并随着检测井盖弧测传感器机构垂直油缸的升降而上下运动，所述井盖半径伺服SM2根据设定的井盖半径控制移动检测井盖弧测传感器机构垂直油缸的机构架，从而调节X-Y轴直角坐标中心与井盖弧形检测传感器X1和X2的距离，所述X-Y轴直角坐标机构转动伺服SM1可控制X-Y轴直角坐标机构转动；所述井盖位置识别控制模组的输入输出IO与CPU模块相连，进行输入输出IO数据控制与显示，X-Y轴直角坐标机构转动伺服SM1与井盖半径伺服SM2通过CAN总线与运动控制模块相连、通过模块内部总线与CPU模块相连进行数据的交互。

进一步地，所述铣刨井盖控制模组主要包括铣刨切割装置及油缸信号传感器信号、左右方向X轴伺服SM3及其侧移机构、前后方向Y轴伺服SM4及其臂架机构及铣刨深度伺服SM5及其机构；所述左右方向X轴伺服SM3及其侧移机构控制侧移机构在左右方向位置上的移动，所述前后方向Y轴伺服SM4及其臂架机构控制臂架机构在的前后方向的位置移动，所述铣刨深度伺服SM5及其机构根据需要设定要铣刨作业的深度；所述铣刨井盖控制模组的输入输出IO与CPU模块相连进行输入输出IO数据控制与显示，所述左右方向X轴伺服SM3及其侧移机构、前后方向Y轴伺服SM4及其臂架机构及铣刨深度伺服SM5及其机构通过CAN总线与运动控制模块相连、通过模块内部总线与CPU模块相连进行数据的交互。

本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型所述的控制系统可控制井盖铣刨设备根据井盖半径形状自动识别现场井盖位置问题并找出井盖中心位置，建立新的位置坐标系，然后根据新的位置坐标系规划出井盖周围铣刨轨迹路径，按新的轨迹路径去自动地执行铣刨工作，根据需要可设定铣刨作业深度，给井盖周边铣刨带来极大方便，同时实现作业自动化，操作简单，对操作人员技能要求也大大降低。

附图说明

图1为本实用新型所述控制系统的组成框图；

图2为本实用新型所述控制系统的位置识别作业示意图；

图3为本实用新型所述控制系统的井盖位置识别工作流程图；

图4为本实用新型所述控制系统的铣刨作业工作流程图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“横向”、“竖向”等术语所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实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-4所示，本实用新型所述的一种路面井盖铣刨设备的控制系统，用于控制井盖铣刨设备按算法程序进行自动铣刨作业，主要包括作业视频监控模组3、井盖位置识别控制模组1、铣刨井盖控制模组2、PLC控制组件4、操作面板5及远程手柄操作器6；所述作业视频监控模组3分别与井盖位置识别控制模组1及铣刨井盖控制模组2数据连接并用于操作员观察井盖操作位置及检查铣刨井盖周围作业后的效果；所述井盖位置识别控制模组1及铣刨井盖控制模组2分别与PLC控制组件4信号连接并分别用于井盖位置的精准识别及井盖铣刨的控制；所述操作面板5及远程手柄操作器6与PLC控制组件4信号连接并用于对PLC控制组件4下达操作指令，使得PLC控制组件4对其它各模组发送对应的控制信号。

参照图1所示，所述PLC控制组件4主要包括CPU模块41和运动控制模块42；所述操作面板5主要包括操作开关51、状态指示灯52及触摸屏53。

参照图1所示，所述井盖位置识别控制模组1主要包括井盖弧形检测传感器X1和X211、检测井盖弧测传感器机构垂直油缸12、井盖半径伺服SM2 13及X-Y轴直角坐标机构转动伺服SM1 14；所述井盖弧形检测传感器X1和X2 11安装在检测井盖弧测传感器机构垂直油缸12的机构架上并随着检测井盖弧测传感器机构垂直油缸12的升降而上下运动，所述井盖半径伺服SM2 13根据设定的井盖半径控制移动检测井盖弧测传感器机构垂直油缸12的机构架，从而调节X-Y轴直角坐标中心S0与井盖弧形检测传感器X1和X2 11的距离，所述X-Y轴直角坐标机构转动伺服SM1 14可控制X-Y轴直角坐标机构转动；所述井盖位置识别控制模组1的输入输出IO与CPU模块41相连，进行输入输出IO数据控制与显示，X-Y轴直角坐标机构转动伺服SM1 14与井盖半径伺服SM2 13通过CAN总线与运动控制模块42相连、通过模块内部总线与CPU模块41相连进行数据的交互。

参照图1所示，所述铣刨井盖控制模组2主要包括铣刨切割装置及油缸信号传感器信号21、左右方向X轴伺服SM3及其侧移机构22、前后方向Y轴伺服SM4及其臂架机构23及铣刨深度伺服SM5及其机构24；所述左右方向X轴伺服SM3及其侧移机构22控制侧移机构在左右方向位置上的移动，所述前后方向Y轴伺服SM4及其臂架机构23控制臂架机构在的前后方向的位置移动，所述铣刨深度伺服SM5及其机构24根据需要设定要铣刨作业的深度；所述铣刨井盖控制模组2的输入输出IO与CPU模块41相连进行输入输出IO数据控制与显示，所述左右方向X轴伺服SM3及其侧移机构22、前后方向Y轴伺服SM4及其臂架机构23及铣刨深度伺服SM5及其机构24通过CAN总线与运动控制模块42相连、通过模块内部总线与CPU模块41相连进行数据的交互。

参照图2-4所示，井盖位置识别程序：根据所设井盖半径数据建立预设位置，根据预设位置及井盖位置识别程序去找井盖现场实际位置，最后找出现场井盖位置中心及建立新的位置坐标系。具体过程见井盖位置识别工作流程。井盖位置识别工作流程如下：第1步，系统初始化，各伺服（SM1~ SM5）回原点位；第2步，井盖半径伺服SM2沿着S0-SM2直线移动到与井盖弧形检测传感器X1和X2连线的中点之间的距离等于所设定井盖半径， 这样就建立了S0、X1、X2三点所确定的预设位置；第3步，检测井盖弧形检测传感器机构垂直油缸下降；第4步，2个检测井盖弧形传感器机构向井盖移动检测（作业通过视频监控模组观察井盖大致方向）；第5步，检测井盖弧形传感器X1亮时快速停止；第6步，井盖弧形传感器X2亮灭判断： 传感器X2亮时，进入第7步，X-Y轴机构转动伺服正转X2灭时，快速停止；传感器X2灭时，进入第8步，X-Y轴机构转动伺服正转X2亮时，快速停止；第9步，预设位置的X-Y轴直角坐标机构中心位置与井盖中心位置重合，新的坐标系中心位置确定；第10步，检测井盖弧形检测传感器机构垂直油缸上升退回；第11步，新的坐标系中心位置数据传输给铣刨井盖控制模组供其作业（参见图3所示）。

铣刨井盖周围执行系统算法程序，具体过程见铣刨井盖周围工作流程。铣刨井盖周围工作流程如下：第1步，铣刨系统获得新的坐标系中心位置坐标数据；第2步，铣刨切割装置移到新的坐标系中心坐标位置S0；第3步，根据所设定井盖半径r+圆弧边沿与作业点修正值d，设定起始点坐标位置S1和作业完成终点坐标位置S2（参见图2所示）；第4步，铣刨切割装置移到作业起始点坐标位置S1；第5步，通过铣刨深度伺服SM5设定铣刨深度，按设定的圆形环圈轨迹作圆弧插补开始铣刨作业；第6步，直到铣刨切割装置作业移到终点坐标位置S2结束，并提示已完成；第7步，流程结束。通过作业视频监控观察铣刨效果，决定是否再铣刨一次（参见图4所示）。

本实用新型所提供的路面井盖铣刨设备的控制系统，能够将人机界面操作、井盖形状位置识别，井盖周围自动铣刨、操作效果视频监控效果等控制集于一体。能够将路面井盖周边铣刨过程中井盖半径、铣刨深度、铣刨起始点坐标、铣刨终点坐标等数据按所需在HMI中自由设定，铣刨过程中实时位置数据在HMI显示出来；井盖形状位置识别按其算法程序能将井盖圆弧边沿和井盖中心点位置自动识别出来，铣刨切割装置按铣刨井盖周围执行算法程序自动铣刨作业，直到铣刨作业完成。该系统自动化程度高，铣刨作业效率高。给井盖周边铣刨带来极大方便，同时实现作业自动化，操作简单，对操作人员技能要求也大大降低。

本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种路面井盖铣刨设备的控制系统，用于控制井盖铣刨设备按算法程序进行自动铣刨作业，其特征在于：主要包括作业视频监控模组（3）、井盖位置识别控制模组（1）、铣刨井盖控制模组（2）、PLC控制组件（4）、操作面板（5）及远程手柄操作器（6）；所述作业视频监控模组（3）分别与井盖位置识别控制模组（1）及铣刨井盖控制模组（2）数据连接并用于操作员观察井盖操作位置及检查铣刨井盖周围作业后的效果；所述井盖位置识别控制模组（1）及铣刨井盖控制模组（2）分别与PLC控制组件（4）信号连接并分别用于井盖位置的精准识别及井盖铣刨的控制；所述操作面板（5）及远程手柄操作器（6）与PLC控制组件（4）信号连接并用于对PLC控制组件（4）下达操作指令，使得PLC控制组件（4）对其它各模组发送对应的控制信号。

2.根据权利要求1所述的路面井盖铣刨设备的控制系统，其特征在于：所述PLC控制组件（4）主要包括CPU模块（41）和运动控制模块（42）；所述操作面板（5）主要包括操作开关（51）、状态指示灯（52）及触摸屏（53）。

3.根据权利要求2所述的路面井盖铣刨设备的控制系统，其特征在于：所述井盖位置识别控制模组（1）主要包括井盖弧形检测传感器X1和X2（11）、检测井盖弧测传感器机构垂直油缸（12）、井盖半径伺服SM2（13）及X-Y轴直角坐标机构转动伺服SM1（14）；所述井盖弧形检测传感器X1和X2（11）安装在检测井盖弧测传感器机构垂直油缸（12）的机构架上并随着检测井盖弧测传感器机构垂直油缸（12）的升降而上下运动，所述井盖半径伺服SM2（13）根据设定的井盖半径控制移动检测井盖弧测传感器机构垂直油缸（12）的机构架，从而调节X-Y轴直角坐标中心（S0）与井盖弧形检测传感器X1和X2（11）的距离，所述X-Y轴直角坐标机构转动伺服SM1（14）可控制X-Y轴直角坐标机构转动；所述井盖位置识别控制模组（1）的输入输出IO与CPU模块（41）相连，进行输入输出IO数据控制与显示，X-Y轴直角坐标机构转动伺服SM1（14）与井盖半径伺服SM2（13）通过CAN总线与运动控制模块（42）相连、通过模块内部总线与CPU模块（41）相连进行数据的交互。

4.根据权利要求2或3所述的路面井盖铣刨设备的控制系统，其特征在于：所述铣刨井盖控制模组（2）主要包括铣刨切割装置及油缸信号传感器信号（21）、左右方向X轴伺服SM3及其侧移机构（22）、前后方向Y轴伺服SM4及其臂架机构（23）及铣刨深度伺服SM5及其机构(24)；所述左右方向X轴伺服SM3及其侧移机构（22）控制侧移机构在左右方向位置上的移动，所述前后方向Y轴伺服SM4及其臂架机构（23）控制臂架机构在的前后方向的位置移动，所述铣刨深度伺服SM5及其机构(24) 根据需要设定要铣刨作业的深度；所述铣刨井盖控制模组（2）的输入输出IO与CPU模块（41）相连进行输入输出IO数据控制与显示，所述左右方向X轴伺服SM3及其侧移机构（22）、前后方向Y轴伺服SM4及其臂架机构（23）及铣刨深度伺服SM5及其机构(24)通过CAN总线与运动控制模块（42）相连、通过模块内部总线与CPU模块（41）相连进行数据的交互。

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