KR102613316B1

KR102613316B1 - Crtsⅲ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템 및 정밀 조정 방법

Info

Publication number: KR102613316B1
Application number: KR1020217034156A
Authority: KR
Inventors: 챵 리; 쟈레이 왕; 샤오밍 자오; 추이리 어우양; 밍강 왕; 천 리; 페이펑 류; 민 왕
Original assignee: 더 피프스 엔지니어링 컴퍼니 리미티드 오브 차이나 톄쓰쥐 시빌 엔지니어링 그룹; 차이나 톄쓰쥐 시빌 엔지니어링 그룹 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2023-12-12
Also published as: WO2021217765A1; ZA202109718B; KR20210143256A; CN111472217A

Abstract

본 발명의 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템 및 정밀 조정 방법은 종래의 궤도판의 정밀 조정 방법의 힘 들고, 정밀 조정 품질이 낮은 기술문제를 해결할 수 있다. CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템은 측정 시스템 및 제어 시스템을 포함하고, 실행 시스템, 무선 전송 시스템 및 정보화 관리 시스템을 더 포함하며, 측정 시스템은 궤도판의 궤도 받침대의 3차원 공간 좌표의 수집을 자동으로 완성하고, 동시에 이론 값과의 편차 값을 계산하며, 상기 제어 시스템은 제어 시스템과 실행 시스템 사이의 상호 연동을 제어하고, 상기 정보화 관리 시스템은 측정 및 정밀 조정에 대한 데이터 분석 및 관리를 완성하고, 사용자 단말에 필요한 데이터 정보를 실시간으로 제공하고, 이상 데이터에 대해 실시간 경보를 보낸다. 본 발명은 정밀 조정 로봇의 시공 정밀 조정 방법을 이용하므로, 각 판마다 평균 5분이 걸려, 작업 효율이 종래 방법의 3배이며, 동시에 본 발명은 현장 시공 정밀 조정 데이터와 백엔드 서버, 사용자 단말 사이의 데이터 실시간 전송 및 실시간 조회, 이상 데이터 실시간 경보를 구축하였다.

Description

CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템 및 정밀 조정 방법

본 발명은 고속 철도의 무도상 궤도 시공 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템 및 정밀 조정 방법에 관한 것이다.

CRTSⅢ형 판식 무도상 궤도 기술은 중국이 외국의 무도상 궤도 기술을 도입, 소화, 흡수하여, 혁신적으로 개발한 독자적인 지식재산권을 가진 신형 무도상 궤도 구조 기술이다. 콘크리트 베이스, 자기 충전 콘크리트 및 CRTSⅢ형 궤도판으로 구성되며, 기존의 판식 무도상 궤도의 위치 한정 방식을 변화시켰고, 판 아래의 충전재를 확장하고, 궤도판 구조와 궤도 탄성을 최적화하여, 더욱 높은 평활성, 안전성 및 내구성을 구비하므로, 휠씬 더 보급 가치가 있다. 기존의CRTSⅢ형 판식 무도상 궤도의 시공 경험을 정리하면, 궤도판 부설은 전체 무도상 궤도의 시공에서 매우 중요한 공정이며, 궤도판의 대략적인 부설, 정밀 조정, 압착, 엣지 밴딩 및 자기 충전 콘크리트 주입을 포함하고, 그 중 궤도판의 정밀 조정은 궤도판의 부설 공정에서 가장 중요하기도 하며, 궤도판의 제어 기준이 높고, 정밀도가 온도 차이 변화의 영향을 크게 받으므로, 정밀 조정 작업은 일반적으로 밤에만 진행할 수 있어, 유효 작업 시간이 짧다. 현재, 궤도판의 정밀 조정 방법은, 수동으로 4개의 측정 프레임을 조정하고자 하는 궤도판의 제2열 궤도 받침대와 뒤로부터 제2 열 궤도 받침대에 배치하고, 토탈 스테이션을 이용하여 4개의 프레임 상의 프리즘의 중심의 3차원 공간 좌표를 각각 측정하고, 각 중심점의 실측 좌표와 설계 좌표의 편차 값을 계산하여, 종방향 및 횡방향의 조정 값으로 변환하고, 수동으로 다시 조정 값에 따라, 토크 렌치를 이용하여 궤도판의 정밀 조정 클루의 조절 나사에 끼워, 먼저 종방향의 나사를 조절한 다음, 횡방향의 나사를 조절하여, 궤도판을 설계상의 소정 위치로 점차 조절하며, 종방향과 횡방향은 동기 조절되는 것이 아니므로, 두 방향의 조절량은 조절 과정에서 서로 영향을 주게 되어, 종종 여러 차례의 반복 조절 및 여러 차례의 반복 측정을 거쳐야 하므로, 전체 측정 과정 및 정밀 조정 과정이 매우 복잡하게 되고, 하나의 궤도판을 조절하려면 적어도 2명의 기술자 및 4명의 작업자가 필요하며, 평균 15분 정도가 소요된다. 많은 인력을 필요로 하고, 작업 효율이 낮으며, 또한 측정 프레임의 배치 정밀도 및 궤도판의 정밀 조정 품질은 작업자의 책임감 및 숙련도 등 요인에 따른 영향이 크므로, 정밀 조정 품질을 효과적으로 보장할 수 없다.

이를 위해, 고속 지능화 정밀 조정 시스템 및 방법을 연구하여, 궤도판의 측정과 정밀 조정의 일체화, 자동화, 지능화, 정확화를 실현하는 것은, 중국의 CRTSⅢ형 판식 무도상 궤도 기술의 발전에 중요한 의미가 있다.

본 발명이 제공하는 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템은 종래의 궤도판 정밀 조정 방법의 힘들고 정밀 조정 품질이 낮은 기술적 문제를 해결할 수 있다.

상기 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 다음 기술방안을 이용한다:

CRTSTⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템은 측정 시스템 및 제어 시스템을 포함하고, 실행 시스템, 무선 전송 시스템 및 정보화 관리 시스템을 더 포함하며,

상기 측정 시스템, 실행 시스템, 정보화 관리 시스템은 각각 제어 시스템과 통신하고,

상기 측정 시스템은 ATR 토탈 스테이션, 데이터 수집 소프트웨어, 무선국을 포함하여, 궤도판의 궤도 받침대의 3차원 공간 좌표의 수집을 자동으로 완성하고, 동시에 이론 값과의 편차 값을 계산하며,

상기 제어 시스템은 제어기 및 제어 소프트웨어 시스템을 포함하여, 제어 시스템과 실행 시스템 사이의 상호 연동을 제어하고,

상기 무선 전송 시스템은 측정 시스템, 실행 시스템, 제어 시스템 및 정보화 관리 시스템 사이의 데이터 정보를 무선 연결하여, 측정 시스템, 실행 시스템, 정보화 관리 시스템, 제어 시스템 사이의 데이터 정보 실시간 전송 및 정보 센터와 APP사용자단의 정보 실시간 전송을 보장하며;

상기 정보화 관리 시스템은 서버, 데이터 관리 분석 소프트웨어, 사용자 단말을 포함하여, 측정 및 정밀 조정에 대한 데이터 분석 관리를 완성하고, 사용자 단말에 필요한 데이터 정보를 실시간으로 제공하고, 이상 데이터에 대해 실시간으로 경보를 보낸다.

추가적으로, 상기 실행 시스템은 2대의 정밀 조정 로봇 및 2쌍의 양방향 레귤레이터를 포함하고,

상기 양방향 레귤레이터는 양방향 레귤레이터 베이스, 종방향 조절 나사, 횡방향 조절 나사 및 스티어링 휠을 포함하고,

상기 종방향 조절 나사는 양방향 레귤레이터 베이스 상에 고정되고, 양방향 레귤레이터 베이스와 수직으로 설치되고, 종방향 조절 나사를 회전시키면 상하로 운동하고, 상기 종방향 조절 나사의 측면은 고정 연결판에 연결되고, 상기 고정 연결판은 궤도판에 연결하기 위한 것이며,

상기 횡방향 조절 나사 및 종방향 조절 나사는 동일한 방향에 설치되고, 또한 양방향 레귤레이터 베이스와 수직되어, 정밀 조정 로봇의 조절암 상의 너트 슬리브와 연결하기 편하도록 하며,

횡방향 조절 나사는 스티어링 휠과 연결되고, 스티어링 휠은 레귤레이터 베이스의 상부에 설치되고, 횡방향 조절 나사의 종방향의 회전력을 횡방향의 회전력으로 전환시키고,

상기 양방향 레귤레이터 베이스는 무도상 궤도 베이스에 배치되고, 궤도판 측면에 고정되며,

상기 횡방향 조절 나사 및 종방향 조절 나사는 정밀 조정 로봇의 조절암 서보 모터의 회전 구동에 의해, 궤도판의 평면 및 높이의 동기 조정을 완성하고, 서로 영향 주지 않으며, 횡방향 조절 나사는 궤도판의 평면을 조절하고, 종방향 조절 나사는 궤도판의 높이를 조절한다.

추가적으로, 상기 정밀 조정 로봇은 제어기 및 제어기와 각각 통신 연결되는 주행 장치, 가이드 포지셔닝 장치, 검측 장치, 조절 장치를 포함하고,

상기 주행 장치는 2쌍의 주행 휠을 포함하고, 전후 대칭으로 설치 및 장착되며, 각 주행 휠은 복수의 자유 회전 가능한 타원기둥형 롤러로 구성되고, 롤러 축선과 휠 축선은 각으로 설계되고, 주행 휠이 전진할 때, 휠 상의 타원기둥형 롤러는 주행 휠을 따라 함께 전진하고, 동시에 자체 회전하도록 구동하며, 롤러의 자체 회전을 통해, 주행 휠이 전진하면, 동시에 측방향으로 이동할 수 있고, 2쌍의 주행 휠의 전후 대칭 설치, 조합 사용, 및 각 휠의 회전 방향과 속도의 조화로운 제어를 통해, 로봇이 주행 중 임의의 방향으로 동기 이동할 수 있도록 한다.

추가적으로, 상기 가이드 포지셔닝 장치는 2개의 정밀 레이저 센서, 브라켓을 포함하고, 브라켓은 로봇의 일측에 장착 및 고정되고, 궤도판의 궤도 받침대의 구조 크기에 따라, 브라켓 높이는 주행 휠의 저부에서 3cm 떨어진 높이 위치로 설계되고, 브라켓 양단 사이의 길이는 1.3m로 설계되고, 레이저 센서는 로봇 고정 브라켓 양단의 동일한 높이 위치에 설계 및 장착되며,

궤도판 상의 궤도 받침대 끝단의 호면은 레이저 센서의 감지 영역이고, 인접한 2개의 궤도 받침대 사이의 공백 영역은 비감지 영역이고, 로봇이 궤도판 중간에서 주행하면, 머리와 꼬리의 양단 레이저 센서가 감지 영역으로 동시에 진입하거나 또는 비감지 영역으로 동시에 진입하도록 보장할 수 있으며,

로봇이 센서 감지 영역으로 진입하면, 레이저 센서는 측정을 시작하고, 실시간으로 측정 데이터 정보를 제어 시스템에 전송하고, 제어 시스템은 루프 제어 알고리즘 소프트웨어를 통해 계산하고, 계산 결과에 따라, 로봇의 자세 위치를 실시간으로 조정하여, 정밀 조정 로봇의 포지셔닝 효율 및 포지셔닝 정밀도를 크게 향상시킨다.

추가적으로, 상기 정밀 조정 로봇의 루프 제어 알고리즘은 이동 상태에서의 로봇의 설정 값과 실제 값 사이의 오차()를 주요 제어 전략으로 계산하고, 오차()는 로봇의 포지셔닝 시의 이정(里程) 방향 편차 값, 중심선 방향 편차 값 및 바디 경사 방향 편차 값을 포함하며,

그 계산 모델은 아래와 같다:

이정 방향 편차 값의 계산: (8)

중심선 방향 편차 값의 계산: (9)

경사 방향 편차 값의 계산: (10)

루프 제어 알고리즘: (11)

는 로봇의 설정 값과 실제 값 사이의 오차를 나타내고, 는 휠의 선 속도를 나타내고, 는 센서가 감지 영역으로 진입하는 시간 변화 값을 나타내며, 는 동일한 열의 두 궤도 받침대 내부 끝단 사이의 거리를 나타내고, 는 비례 계수를 나타내고, 는 적분 시간 상수를 나타내고, 는 센서 측정 값을 나타내며, 는 센서가 감지 영역 내에 있는 시간을 나타내고, 는 시간 적분 단위를 나타내고, 는 조절량 적분 단위를 나타내고, 는 시간 미분 단위를 나타내며;

정밀 조정 로봇은 운동 상태에서, 레이저 센서를 통해 실시간으로 측정하고 시스템 소프트웨어를 제어하여 실시간으로 계산 및 분석하여, 바디를 실시간으로 조정하고, 가 설정 값 미만이면, 로봇의 자세가 이미 설정 위치로 조정되었음을 의미한다.

추가적으로, 상기 검측 장치는 리프팅 브라켓, 궤도 받침대 검측 몰드 및 탄성 연결 장치를 포함하고,

상기 리프팅 브라켓과 검측 몰드는 탄성 연결 장치를 통해 탄성 연결되고, 리프팅 브라켓은 유압 제어 시스템을 통해 리프팅이 제어되고, 탄성 연결 장치는 검측 몰드가 궤도판의 궤도 받침홈 내에 포지셔닝될 때 자유롭게 조정되도록 보장하며,

궤도 받침대 검측 몰드는 정밀 프리즘, 트레이, 접촉 센서를 포함하고, 정밀 프리즘 폴은 트레이 저부의 중심 위치에 고정되고, 트레이의 저면과 수직되고, 접촉 센서는 트레이의 저부 및 측면에 각각 장착되고, 각각의 트레이의 저부에 3개의 접촉 센서가 장착되고, 정삼각형으로 설계 및 장착되며, 트레이의 두 측면에 각각 2개의 접촉 센서가 장착되고, 각각의 측면 센서는 동일한 높이에 장착된다.

상기 검측 장치의 검측 방법은,

정밀 조정 로봇이 정확히 포지셔닝 되면, 리프팅 브라켓은 하강하고, 검측 몰드는 브라켓을 따라 궤도 받침홈 내로 낙하하고, 탄성 연결 장치의 작용에 의해, 검측 몰드는 트레이의 저면, 측면이 검측하려는 궤도 받침대의 저면, 각 죠우(jaw)의 표면과 완전히 밀착될 때까지 자신의 위치에 대해 정밀 조정을 진행하는 단계;

접촉 센서는 추가적으로 트레이의 저면 및 측면과 궤도 받침대의 검측면의 밀착 상황을 실시간으로 검측하고, 어느 한 면이 밀착되지 않으면, 센서는 데이터 이상을 실시간으로 나타내 경보를 보내어, 검측 몰드의 포지셔닝 정밀도를 보장하는 단계;를 포함하고,

상기 궤도 받침대 검측 몰드는 궤도 받침대 상의 표준 궤도의 두 구조 크기를 시뮬레이션하여 설계 및 제조되고, 상기 두 구조 크기 중 하나는 궤도 구조 높이(H)이고, 하나는 표준 궤간(L)이다.

검측 몰드는 표준 궤도판의 궤도 받침대 내에 배치되고, 트레이의 저부 및 트레이의 측면의 모든 접촉 센서가 궤도 받침대의 표면, 죠우의 표면과 완전히 밀착된 상태에서, 검측 몰드의 프리즘의 중심은 바로 궤도 받침대에 표준 궤도를 부설한 후의 철궤의 중심이다.

추가적으로, 상기 궤도 받침대 검측 몰드의 정밀도 검측 교정 방법은, 아래 단계들을 포함한다.

S1. 표준 궤도판을 표준 검측 플랫폼에 장착하고, 장착하기 전에, 정밀 전자 수평계를 이용하여 검측 플랫폼 표면의 높이와 평탄도를 검측하여, 플랫폼 표면이 평탄하고 수평을 이루도록 보장한다.

S2. 표준 궤도판의 상대 좌표계를 만들어, 표준 궤도판의 동일한 열의 좌우 궤도 받침대의 중심 연결선 방향을 Y축으로 하고, 좌우 궤도 받침대의 중심선의 중심(O)은 좌표계 원점이며, O점을 지나면서 Y축에 수직인 방향이 X축이며, 좌표계 원점(O)의 좌표는 (0, 0)으로 설정하고, 표준 궤도판의 설계 구조 크기에 따라, 동일한 열의 좌우 궤도 받침대의 중심 거리가 1.5156m이면, 좌측 궤도 받침대의 중심(B_좌) 좌표는 (0, -0.7578), 우측 궤도 받침대의 중심(B_우) 좌표는 (0，0.7578)으로 추산된다.

S3. 궤도판에 표준 궤도를 부설한 후의 철궤 상면의 중심 좌표를 추산하는 방법: 궤도 받침대 및 표준 궤도 구조 설계도에 따라, 궤도 받침대의 표면에 1/40의 경사도를 설계하고, 동일한 열의 좌우 궤도 받침대의 중심 거리는 1.5156m이고, 궤도 구조의 설계 높이는 0.21m이며; 좌측 철궤 중심(G_좌)의 이론 좌표는 (X-_좌, Y_좌)로 설정하고, 우측 철궤 중심(G_우)의 이론 좌표는 (X-_우, Y_우)로 설정하고, 해석 기하학을 이용하며,

좌우 철궤 중심 거리:

상기 계산을 통해 얻은 좌측 철궤 중심의 이론 좌표(G_좌)는 (0.2099，-0.7526), 우측 철궤 중심의 이론 좌표(G_우)는 (0.2099, 0.7526), 좌우 궤도 거리는 =1.5052m이다.

S4. 토탈 스테이션 구축: 고정밀도 지능형 토탈 스테이션을 검측 플랫폼의 축선 방향 상의 설정 거리에 가설하고, 토탈 스테이션의 높이와 검측 플랫폼 상의 궤도판의 높이는 기본적으로 동일하고,

2개의 정밀 구형 프리즘을 좌우 궤도 받침대의 중심홀에 각각 배치하고, 구형 프리즘의 중심은 궤도 받침대의 중심이며, S2에 따라 계산된 좌우 궤도 받침대의 중심(B_좌,B-_우) 좌표는 좌우 구형 프리즘의 중심 좌표이며, 토탈 스테이션은 좌우 궤도 받침대의 중심홀 내의 구형 프리즘 및 좌표를 이용하여 측정 및 구축되고, 계산을 통해 얻은 토탈 스테이션의 좌표계와 궤도판의 좌표계가 일치하다.

S5. 검측 몰드 정밀도 검측: 궤도 받침대 상의 정밀 구형 프리즘을 취출하고, 검측 몰드를 좌우 궤도 받침대 상에 각각 배치하고, 모든 접촉 센서의 접촉점은 궤도 받침대의 저면, 각 죠우의 표면과 완전히 밀착되고, 토탈 스테이션은 좌우 몰드 상의 정밀 프리즘에 대해 각각 측정하여, 좌우 프리즘의 중심 실제 좌표를 얻고, 상기 S3에서 추산된 G_좌,G_우의 이론 좌표 값과 비교 분석하고, 차이 값이 모두 0.3mm 미만이면, 검측 몰드는 합격이고, 그렇지 않으면 요구를 충족시킬 때까지 검측 몰드에 대해 교정을 진행하여, 다시 검측한다.

추가적으로, 상기 조절 장치는 리프팅 브라켓, 유압 전동 시스템, 양방향 조절암 및 서보 모터를 포함하고;

상기 유압 전동 시스템은 리프팅 브라켓의 리프팅을 위한 동력을 제공하여, 리프팅 브라켓의 리프팅 기능을 완성하며;

리프팅 브라켓은 유압 베어링, 브라켓 크로스빔을 포함하고, 유압 베어링의 상단은 브라켓 크로스빔의 중간부와 고정 연결되며;

상기 양방향 조절암은 횡방향 조절암과 종방향 조절암을 포함하고, 각각 고정암과 가동암으로 구성되며, 양방향 조절암의 고정암의 일단은 리프팅 브라켓 크로스빔의 단부와 고정 연결되고, 가동암의 일단은 고정암의 타단과 힌지 볼을 통해 연결되고, 전후 좌우 또는 임의의 방향으로 스윙할 수 있으며;

가동암의 타단은 플레어 너트로 설계되어, 양방향 레귤레이터 상의 조절 나사를 빠르게 연결되도록 하여, 양방향 조절암과 양방향 레귤레이터의 조절 나사 사이의 자체 적응 연결 효과를 향상시키며;

서보 모터는 양방향 조절암의 회전을 위한 동력을 제공하여, 양방향 조절암을 움직여 회전시키고, 동시에 조절암의 조절 나사를 움직여 회전시켜, 궤도판에 대한 평면 및 높이의 동기 정밀 조절을 완성한다.

추가적으로, 상기 검측 장치의 리프팅 브라켓과 조절 장치의 리프팅 브라켓의 중심 거리는 궤도판 구조 설계도에 따라 설계되며, 즉 두번째 또는 뒤에서 두번째 궤도판의 궤도 받침대의 횡방향 중심선과 궤도판 측면의 볼트 구멍의 중심선 사이의 수평 거리는, CRTSⅢ형 궤도판이 서로 다른 다양한 규격 모델이 있으므로 본 실시예에서 세 가지를 예로 들면, 두번째 또는 뒤에서 두번째 궤도판의 궤도 받침대의 횡방향 중심선과 궤도판 측면의 볼트 구멍의 중심선 사이의 수평 거리의 설계 값도 세 가지가 있으며;

정밀 조정 로봇이 서로 다른 판형에 모두 사용될 수 있도록, 리프팅 브라켓의 유압 베어링이 종방향으로 슬라이딩할 수 있도록 하는 채널형강을 더 포함하고, 채널형강은 바디의 표면 상에 고정되고, 채널형강 상에 3개의 위치한정홀이 설계되고, 상기 세 가지 서로 다른 판형에 대응되며, 유압 베어링의 하단은 채널형강 내에서 종방향으로 슬라이딩할 수 있고, 제어 시스템은 조절된 궤도판 모델에 따라 리프팅 브라켓의 유압 베어링이 대응되는 위치한정홀로 이동하도록 정확히 제어할 수 있고, 유압 시스템은 유압 베어링의 이동을 위한 동력을 제공하고, 위치한정홀은 유압 베어링의 하단에 고정되어, 브라켓이 리프팅할 때 이동이 발생하지 않도록 보장한다.

한편, 본 발명은 상기 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템에 기반한 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 방법을 추가로 공개하였고, 아래 단계들을 포함한다.

S1. 정밀 조정 데이터 파일의 구축

백엔드 서버의 궤도판 정밀 조정 소프트웨어 시스템에 수평 및 수직 곡선 요소, 시작 및 종료 이정, 곡선 편경사, 빔 길이, 빔 틈새, 궤도판 모델을 포함하는 기초 데이터 파일을 입력하고, 소프트웨어 시스템은 자동으로 계산 및 분석하여, 궤도판의 정밀 조정 데이터 파일을 생성하고, 무선 전송 시스템을 통해 정밀 조정 데이터 파일을 시공 현장의 제어 시스템의 제어기에 실시간으로 전송한다.

S2. 실행 시스템의 장착:

궤도판 모델 규격 및 구조 설계도에 따라, 궤도판 아래에 양방향 레귤레이터를 장착하고, 각 궤도판 아래에 4개의 양방향 레귤레이터를 장착하며, 레귤레이터는 궤도판의 측면과 고정되고, 지능형 정밀 조정 로봇을 현장에 설치하고, 설치된 2대의 지능형 정밀 조정 로봇을 먼저 궤도판의 중간 위치에 배치한다.

S3. 측정 장치의 가설:

토탈 스테이션을 궤도판의 설정 거리를 조절하고자 하는 베이스판의 중간 위치에 가설하고, 무선국 통신 장치와 연결하며;

기기 전후의 3~4쌍의 CPⅢ정밀 제어 장치에 정밀 프리즘을 장착한다.

S4. 토탈 스테이션의 자유 구축:

제어기의 스위칭 전원을 켜고, 정밀 조정 시스템의 소프트웨어를 켜, 본 관측 스테이션의 관련 정보를 호출하고, 토탈 스테이션 자유 구축 측정 기능 메뉴를 켜면, 토탈 스테이션은 본 관측 스테이션에 설정된 모든 CPⅢ정밀 제어 지점 상의 정밀 프리즘을 순서대로 관측하고, 각 지점의 정밀도를 분석하여, 정밀도가 비교적 낮은 제어 지점을 지능적으로 제거하여, 구축을 완성하고, 정밀 조정 로봇의 정밀 조정 전의 측정 명령을 기다린다.

S5. 정밀 조정 로봇의 작동:

동시에 2대의 정밀 조정 로봇의 스위칭 전원을 켜고, 정밀 조정 로봇의 작동 상태를“자동” 상태로 하고, 제어기 정밀 시스템 소프트웨어의 로봇 작동 메뉴를 켠다.

S6. 정밀 조정 로봇의 포지셔닝:

제어 시스템은 조절하고자 하는 궤도판 모델에 따라, 2대의 정밀 조정 로봇의 궤도판 상의 각자 포지셔닝 정보를 계산하고, 동시에 포지셔닝 정보를 정밀 조정 로봇에 발송하면, 정밀 조정 로봇은 주행을 시작하고, 모두 조절하고자 하는 궤도판의 첫번째 궤도 받침대로부터 스마트 카운팅을 시작하고, 제1 정밀 조정 로봇은 자동으로 조절하고자 하는 궤도판의 뒤로부터 두번째 궤도 받침대의 레이저 감지 영역으로 주행하고, 제2 정밀 조정 로봇은 조절하고자 하는 궤도판의 두번째 궤도 받침대의 레이저 감지 영역으로 주행하며, 정밀 레이저 센서의 실시간 측정 데이터 및 로봇 제어 시스템의 루프 제어 알고리즘 소프트웨어를 통해 계산하고, 바디 자세를 조정하여, 소프트웨어 시스템에 의해 계산된 설정 위치로 정확히 조정한다.

S7. 검측 몰드의 포지셔닝, 조절 장치의 연결:

정밀 조정 로봇이 정확히 포지셔닝되면, 그 검측 장치와 조절 장치는 유압 시스템을 통해 동시에 하강하고, 검측 몰드는 유압 및 자기 적응 탄성 연결 장치를 통해 궤도 받침대의 중심 위치로 정확히 포지셔닝되고, 접촉 센서를 통해 측정 몰드의 저면, 측면과 궤도 받침대의 저면, 죠우의 표면이 완전히 밀착되었는지 여부를 추가로 검측하고, 조절 장치는 유압의 작용에 의해, 양방항 조절암을 궤도판 측면의 양방향 레귤레이터의 조절 나사의 중심 위치로 포지셔닝하고, 서보 모터의 구동에 의해, 조절암의 가동암의 플레어 너트는 양방향 레귤레이터 상의 조절 나사와 자기 적응 연결, 잠금된다.

S8. 측정:

정밀 조정 로봇은 검측 몰드가 정확히 포지셔닝되고, 조절 장치와 레귤레이터가 연결되어 잠기면, 정보를 제어 시스템의 제어기에 실시간으로 발송하고, 제어 시스템은 토탈 스테이션의 측정을 제어하기 시작하고, 순서대로 1#정밀 조정 로봇의 좌우 정밀 프리즘 및 2#정밀 조정 로봇의 좌우 정밀 프리즘을 측정하고, 시스템 소프트웨어를 통해 측정 데이터와 설계 데이터 사이의 차이 값을 실시간으로 계산하고, 차이 값을 조절암의 조절량으로 변환시킨다.

S9. 정밀 조정:

제어 시스템은 정밀 조정 로봇의 조절암 상의 서보 모터를 작동시켜, 양방향 조절암을 움직여 회전시키고, 동시에 양방향 레귤레이터의 조절 나사를 움직여 회전시키며, 시스템 소프트웨어에 의해 계산된 조절암의 회전 횟수에 따라 회전 조절을 진행하여, 궤도판의 평면 및 높이 방향에 대한 동기 조절을 실현한다.

S10. 점검:

정밀 조정 로봇이 정밀 조정을 완료하면, 제어 시스템은 토탈 스테이션을 제어하여 2대의 정밀 조정 로봇의 정밀 프리즘을 다시 측정하고, 실측 데이터와 설계 데이터의 편차 값을 실시간으로 계산하여, 편차 값에 대해 분석을 진행하며,

편차 값이 규범 설정 요구를 충족하면, 정밀 조정 로봇의 조절암과 궤도판의 양방향 레귤레이터는 자동으로 잠금 해제하고, 검측 장치와 조절 장치는 유압 시스템을 통해 상승하고, 정밀 조정 로봇은 자동으로 다음 궤도판으로 주행하여 정밀 조정을 진행하여, S6~S10단계를 실행하며;

편차 값이 규범 설정 범위를 충족하지 못할 경우, 다시 측정하고, 다시 정밀 조정해야 하며, 검증 데이터의 편차 값이 규범을 충족할 때까지, S9-S10단계를 실행한다.

상기 기술 방안을 통해 알 수 있듯이, 본 발명은 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템을 제공하여, 지능 로봇으로 측정 프레임을 배치하는 것으로 수동으로 측정 프레임을 배치하는 것을 대체하고, 소프트웨어 알고리즘으로 수동 알고리즘을 대체하고, 기계 정밀 조정으로 수동 정밀 조정을 대체하고, 빅 데이터 정보화 관리로 수동 관리를 대체하며, 동시에 자동 제어 시스템과 무선 통신 시스템을 통해 측정 매커니즘과 정밀 조정 로봇 사이의 정보 명령의 실시간 전송을 실현하므로, 전체 측정 과정 및 정밀 조정 과정에서 수동 개입이 필요 없이, 모두 자동으로 완성된다. 측정과 정밀 조정의 일체화, 자동화, 지능화 및 정보화의 목적을 실현하였다. 효율이 높고, 정밀도가 높고, 인력 자원을 적게 점요하고, 원가를 절약한다.

종래의 정밀 조정 모드와 비교하면, 본 방법은 아래와 같은 장점을 가진다.

1) CRTSⅢ형 궤도판의 기존 시공 정밀 조정 방법은, 2명의 기술자와 4명의 작업자를 배정하여, 1명의 기술자는 토탈 스테이션을 가설하고, 토탈 스테이션을 관측해야 하며, 다른 1명의 기술자는 측정 프레임, CPⅢ프리즘을 배치하고, 작업자들의 정밀 조정을 지도해야 하며, 4명의 작업자는 각자 궤도판 아래의 대응되는 4개의 정밀 조정 클루를 조작해야 하나, 본 방법은 단지 1명의 기술자와 1명의 보조 작업자만 필요하며, 1명의 기술자가 토탈 스테이션의 가설, 관리를 책임지고, 보조 작업자는 CPⅢ프리즘의 배치를 책임지므로, 종래의 측정 모드에 비해 3배의 작업자를 줄였다.

2) 종래의 수동 시공 정밀 조정 방법은, 각 판마다 평균 15분 정밀 조정해야 했으나, 지능형 정밀 조정 로봇에 의한 시공 정밀 조정 방법은, 각 판마다 평균 5분이 걸리므로, 작업 효율은 기존 방법의 3배이다.

3) 종래의 시공 정밀 조정 방법은, 정보화 관리 플랫폼이 없으며, 데이터를 공유할 수 없고, 정보가 실시간으로 전송될 수 없으나, 본 방법은 현장 시공 정밀 조정 데이터와 백엔드 서버, 서버와 사용자 단말 사이의 데이터 실시간 전송 및 실시간 조회, 이상 데이터 실시간 경보를 구축하였다.

도 1은 본 발명의 응용 시나리오의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 정밀 조정 로봇의 정면 구조 개략도이다.
도 3은 본 발명의 정밀 조정 로봇의 측면 구조 개략도이다.
도 4는 본 발명의 정밀 조정 로봇의 입체 구조 개략도이다.
도 5는 본 발명의 정밀 조정 로봇의 가이드 포지셔닝 장치의 구조 개략도이다.
도 6, 도 7은 정밀 조정 로봇의 검측 장치의 구조 개략도이다.
도8, 도 9는 정밀 조정 로봇의 조정 장치의 구조 개략도이다.
도 10은 본 발명의 양방향 레귤레이터의 측면 구조 개략도이다.
도 11은 본 발명의 양방향 레귤레이터의 입체 구조 개략도이다.
도 12, 도 13은 본 발명의 검측 몰드의 정밀도 검측 방법의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 정밀 조정 작업의 흐름 개략도이다.
도 15, 도 16은 본 발명의 로봇 바디의 휠 트레인의 운동 방식 계산 원리도이다.
도 17은 본 발명의 양방향 레귤레이터의 내부 구조 개략도이다.

본 발명의 실시예의 목적, 기술방안 및 장점이 더욱 명백해지도록, 이하 본 발명의 실시예의 도면을 결합하여, 본 발명의 실시예의 기술방안에 대해 명백하고, 완전하게 설명하며, 설명된 실시예는 본 발명의 일부 실시예일 뿐, 전체의 실시예가 아니라는 것은 자명하다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 상기 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템은 측정 시스템, 제어 시스템(020), 실행 시스템, 무선 전송 시스템 및 정보화 관리 시스템을 포함한다.

측정 시스템은 ATR 토탈 스테이션(011), 데이터 수집 소프트웨어, 무선국으로 구성되어, 궤도판의 궤도 받침대의 3차원 공간 좌표의 수집을 자동으로 완성하고, 동시에 이론 값과의 편차 값을 계산한다.

제어 시스템(020)은 제어기 및 소프트웨어 시스템으로 구성되어, 제어 시스템과 실행 시스템 사이의 상호 연동을 제어한다.

무선 전송 시스템은 측정 시스템, 실행 시스템, 제어 시스템(020) 및 정보화 관리 시스템 사이의 데이터 정보를 무선 연결하여, 측정 시스템, 실행 시스템, 정보화 관리 시스템, 제어 시스템 사이의 데이터 정보의 실시간 전송 및 정보 센터와 APP사용자단의 정보 실시간 전송을 보장한다.

정보화 관리 시스템은 서버, 데이터 관리 분석 소프트웨어, 사용자 단말로 구성되어, 측정 및 정밀 조정에 대한 데이터 분석 관리를 완성하고, 사용자 단말에 필요한 데이터 정보를 실시간으로 제공하고, 이상 데이터에 대해 실시간으로 경보를 보낸다.

실행 시스템은 2대의 정밀 조정 로봇(031) 및 2쌍의 양방향 레귤레이터(032)로 구성된다.

도 10, 도 11에 도시한 바와 같이, 양방향 레귤레이터(032)는 베이스(0321), 고정 볼트, 종방향 조절 나사(0322), 횡방향 조절 나사(0323) 및 스티어링 휠(0324)로 구성된다.

상기 종방향 조절 나사(0322)는 양방향 레귤레이터 베이스(0321) 상에 고정되고, 양방향 레귤레이터 베이스(0321)와 수직으로 설치되고, 종방향 조절 나사(0322)를 회전시키면 상하로 운동하고, 상기 종방향 조절 나사(0322)의 측면은 고정 연결판(0325)에 연결되고, 상기 고정 연결판(0325)은 궤도판에 연결하기 위한 것이다.

횡방향 및 종방향 조절 나사는 동일한 방향에 설치되고, 베이스 표면과 수직되어, 정밀 조정 로봇(031)의 조절암 상의 너트 슬리브와 연결하기 편하도록 하며, 스티어링 휠(0324)은 양방향 레귤레이터의 상부에 내재되어, 횡방향 조절 나사(0323)의 종방향의 회전력을 횡방향의 회전력으로 전환시키고, 양방향 레귤레이터 베이스(0321)는 무도상 궤도 베이스에 배치되고, 고정 볼트를 통해 궤도판 측면의 볼트 구멍에 고정된다. 상기 양방향 레귤레이터 베이스(0321)는 톱니형으로 설계되므로, 저부 마찰력이 더욱 커지고, 더욱 견고해질 수 있다. 양방향 레귤레이터의 횡방향 및 종방향 조절 나사는 정밀 조정 로봇(031)의 조절암 서보 모터의 회전 구동에 의해, 궤도판의 평면 및 높이에 대한 동기 조정을 완성하므로, 서로 영향 주지 않으며, 횡방향 조절 나사(0323)는 궤도판의 횡방향(평면)을 조절하고, 종방향 조절 나사(0322)는 궤도판의 종방향(높이)를 조절한다.

구체적으로 말하자면, 양방향 레귤레이터(032)의 작동 원리는 아래와 같다:

베이스(0321) 저면은 톱니형 설계이므로, 그 저부와 베이스 표면 사이의 마찰력이 매우 커, 정밀 조정기와 궤도판이 고정 볼트를 통해 고정 연결되면, 저부 마찰력으로 인해, 그 위치는 슬라이딩이 발생하지 않는다.

고정 연결판(0325)과 궤도판은 볼트를 통해 연결된다. 정밀 조정 로봇이 종방향 조절 나사를 움직여 회전시키면, 고정 연결판(0325)은 위 또는 아래 방향으로 이동할 수 있어, 3형 궤도판을 위 또는 아래로 이동시키고, 정밀 조정 로봇이 횡방향 조절 나사(0323)를 움직여 회전시키면, 스티어링 휠 중 2개의 기어의 회전을 통해, 횡방향 조절 나사의 종방향 회전은 횡방향 스크류의 횡방향 이동으로 변하므로, 궤도판의 횡방향 이동을 구현한다.

도 17에 도시한 바와 같이, 상기 스티어링 휠(0324)은 스티어링 휠 어셈블리(03241)를 포함하고, 스티어링 휠 어셈블리(03241) 내부에 설치된 횡방향 기어(03242) 및 종방향 기어(03243)를 더 포함하고, 상기 횡방향 기어(03242)는 횡방향 조절 나사(0323)의 바로 아래에 설치되고, 횡방향 조절 나사(0323)의 저부는 횡방향 기어(03242)와 고정 연결되고, 횡방향 조절 나사(0323)를 회전시켜 횡방향 기어(03242)가 수평면 방향에서 회전하도록 구동하고, 종방향 기어(03243)는 횡방향 기어(03242)와 치합되고, 횡방향 기어(03242)의 회전은 종방향 기어(03243)가 수직면 방향에서 회전하도록 구동한다.

횡방향 스크류(03244), 슬라이딩 너트(03245)와 레귤레이터 케이스(03246)를 더 포함하고, 레귤레이터 케이스(03246)는 양방향 레귤레이터 베이스(0321)의 상방에 고정되고, 슬라이딩 너트(03245)는 레귤레이터 케이스(03246) 내부에 고정되며,

상기 횡방향 스크류(03244)는 스티어링 휠 어셈블리(03241) 내에 수평으로 설치되고, 횡방향 스크류(03244)의 일단은 슬라이딩 너트(03245)와 나사 연결되고, 타단은 종방향 기어(03243)와 고정되고, 즉 횡방향 스크류(03244)를 회전시키면 스티어링 휠 어셈블리(03241)가 슬라이딩 너트(03245)에 대해 좌우 운동하도록 구동할 수 있다.

상기 횡방향 기어(03242) 및 종방향 기어(03243)와 스티어링 휠 어셈블리(03241) 사이는 각각 베어링(03247)을 통해 지지 연결되고, 베어링은 단지 회전축을 지지하고, 회전 과정에서의 마찰 계수를 감소시킨다.

상기 종방향 조절 나사(0322)는 고정 블록을 설치하는 것을 통하여 레귤레이터 케이스(03246)의 상방에 고정되고, 상기 종방향 조절 나사(0322)는 고정 블록에 대해 회전 연결될 수 있다. 구체적으로 말하자면 관련 블록(03232)과 연결판(03231)을 더 포함한다.

상기 횡방향 조절 나사(0323)와 고정 연결판(0325) 사이는 연결판(03231)을 통해 연결된다.

상기 관련 블록(03232) 상에 횡방향 통홀 및 종방향 통홀이 설치되고, 상기 연결판(03231)은 관련 블록(03232)의 횡방향 통홀을 관통한다.

동시에 연결판(03231)의 상응하는 위치에 조절홀이 설치되어 있고, 상기 종방향 조절 나사(0322)는 관련 블록(03232)의 종방향 통홀과 연결판(03231) 상의 조절홀을 각각 관통한다.

상기 연결판(03231)은 관련 블록(03232)에 대해 횡방향으로 슬라이딩할 수 있고, 동시에 연결판(03231)은 조절홀을 통해 연결판(03231)에 대해 좌우 이동한다.

상기 관련 블록(03232)과 종방향 조절 나사(0322) 사이는 나사 연결된다. 즉 연결판(03231)은 관련 블록(03232)의 내부 공간 내에서 일정한 범위의 좌우 및 상하 운동을 할 수 있다.

정밀 조정 로봇(031)은 제어기(0311), 주행 장치(0312), 가이드 포지셔닝 장치(0313), 검측 장치(0314), 조절 장치(0315) 및 조절 장치의 종방향 이동을 가능하게 하는 위치 한정 장치(0316)로 구성되고,

상기 제어기(0311)는 제어 디스플레이 패널, 제어 스위치, 제어 소프트웨어 및 회로 장치 등을 포함하고, 디스플레이 패널은 정밀 조정기의 설정 매개변수, 작동 상태 정보 및 조기 경보 정보를 표시하기 위한 것이며, 제어 스위치는 정밀 조정기의 on/off 상태의 설정, 자동 및 수동 기능의 설정을 위한 것이며, 제어 소프트웨어는 정밀 조정기의 주행, 포지셔닝, 검측 장치 및 조절 장치의 리프팅, 포지셔닝, 조절 및 조절 장치의 리프팅 브래킷의 유압 베어링의 채널형강 내에서의 종방향 슬라이딩 등 전체 연동을 제어하기 위한 것이다.

주행 장치(0312)는 2쌍(4개)의 주행 휠로 구성되고, 전후 대칭으로 설계 및 장착되고, 각 주행 휠은 복수의 자유 회전 가능한 타원기둥형 롤러로 구성되고, 롤러 축선과 휠 축선은 각으로 설계되고, 주행 휠이 전진할 때, 휠 상의 타원기둥형 롤러는 주행 휠을 따라 함께 전진하고, 동시에 자체 회전하도록 구동하며, 롤러의 자체 회전을 통해, 주행 휠이 전진하면, 동시에 측방향으로 이동할 수 있고, 2쌍의 주행 휠의 전후 대칭 설치, 조합 사용, 및 각 휠의 회전 방향과 속도의 조화로운 제어를 통해, 로봇이 주행 중, 임의의 방향으로 동기 이동할 수 있도록 한다. 구체적 설계 및 이동 원리는 아래와 같다:

정밀 조정 로봇 주행 장치(0312)는 2쌍(4개)의 주행 휠로 설계되고, 바디의 전후부에 각각 1쌍이고, 대칭되게 배치되고, 대응되는 4세트의 서보 모터에 의해 구동되어 굴러가고, 롤러 축선과 휠 축선의 설계 각도에 따라 좌회전과 우회전 두 가지로 나뉘고, 동일한 축 상의 휠은 대칭되게 배치되고(즉 하나는 왼쪽 방향으로 회전하도록 설계되고, 다른 하나는 오른쪽 방향으로 회전하도록 설계되고), 바디의 휠 트레인의 운동 방식의 계산 설계는 도 15, 도 16에 도시한 바와 같다.

로봇 바디의 중심점(O)을 원점으로 하여 바디에 상대 좌표계ΣO를 만들고, 로봇의 전진 방향은 x축 방향이고, 왼쪽으로 주행하는 방향은 y축 방향이다. 바디의 길이가 2이고, 폭이 2이라고 가정한다면, 주행 허브 축선과 롤러 축선의 협각은 이고, 상응하게 ( = 1，2，3，4)는 4개의 휠의 모터 구동에 의한 선 속도이며, =이고, 는 휠의 반경이고, 는 대응 휠의 회전 각 속도이다. 운동학 분석 결과에 따르면, 4개의 휠의 선 속도 ( = 1，2，3，4)는 각각 아래 식(1), (2), (3), (4)로 계산할 수 있다.

(1)

(2)

(3)

(4)

상기 식에서, , , 는 각 휠 트레인의 상대 좌표계ΣO에서 X방향으로 이동하는 속도, Y방향으로 이동하는 속도 및 중심점(O)를 중심으로 수직축이 회전하는 각 속도이고, 4개의 휠의 회전 각 속도를 통해 휠의 전방위 이동을 얻을 수 있고, 로봇의 상대 좌표계ΣO에서의 이동 속도의 계산 공식은 (5), (6), (7)에 도시한 바와 같다.

(5)

(6)

(7)

상기 식에 의해 전후 이동, 좌우 이동, 제자리 회전, 경사 이동 등 전형적인 이동 상황을 분석하여, 각 휠의 회전 방향과 속도를 계산하면, 일반적인 휠 트레인의 전방위 이동 상황의 휠 스티어링 관계를 얻을 수 있다.

정밀 조정 로봇(031)의 휠 트레인의 혁신적인 설계, 로봇의 주행 속도와 휠 트레인의 자회전 속도의 자동화 제어의 이론 계산 방법에 대한 연구를 통해, 정밀 조정 로봇이 전진함과 동시에 바디의 방향 및 자세를 실시간으로 조절하는 것을 실현하여, 정밀 조정 로봇의 자세 조절 효과를 향상시킬 수 있다.

가이드 포지셔닝 장치(0313)는 2개의 정밀 레이저 센서(03131)와 브라켓(03132)으로 구성되고, 브라켓은 로봇의 일측에 장착 및 고정되고, 궤도판의 궤도 받침대의 구조 크기에 따라, 브라켓 높이는 주행 휠의 저부에서 3cm 떨어진 높이 위치로 설계되고, 브라켓 양단 사이의 길이는 1.3m로 설계되고, 정밀 레이저 센서(03131)는 로봇 고정 브라켓 양단의 동일한 높이 위치에 설계 및 장착된다. 궤도판 상의 궤도 받침대 끝단의 호면은 레이저 센서의 감지 영역이고, 인접한 2개의 궤도 받침대 사이의 공백 영역은 비감지 영역이고, 로봇이 궤도판 중간에서 주행하면, 머리와 꼬리의 양단 레이저 센서가 감지 영역으로 동시에 진입하거나 또는 비감지 영역으로 동시에 진입하도록 보장할 수 있다. 로봇이 센서 감지 영역으로 진입하면, 레이저 센서는 측정을 시작하고, 실시간으로 측정 데이터 정보를 제어 시스템에 전송하고, 제어 시스템은 루프 제어 알고리즘 소프트웨어를 통해 계산하고, 계산 결과에 따라, 로봇의 자세 위치(즉 전후, 좌우 또는 임의 방향 상의 편차 값)을 실시간으로 조정하여, 정밀 조정 로봇의 포지셔닝 효율 및 포지셔닝 정밀도를 크게 향상시킨다. 루프 제어 알고리즘은 이동 상태에서의 로봇의 설정 값과 실제 값 사이의 오차()를 주요 제어 전략으로 계산하고, 오차()는 로봇의 포지셔닝 시의 이정 방향 편차 값, 중심선 방향 편차 값 및 바디 경사 방향 편차 값을 포함하며, 그 계산 모델은 아래와 같다:

이정 방향 편차 값의 계산: (8)

중심선 방향 편차 값의 계산: (9)

경사 방향 편차 값의 계산: (10)

루프 제어 알고리즘: (11)

는 로봇의 설정 값과 실제 값 사이의 오차를 나타내고, 는 휠의 선 속도를 나타내고, 는 센서가 감지 영역으로 진입하는 시간 변화 값을 나타내며, 는 동일한 열의 두 궤도 받침대 내부 끝단 사이의 거리를 나타내고, 는 비례 계수를 나타내고, 는 적분 시간 상수를 나타내고, 는 센서 측정 값을 나타내며,는 센서가 감지 영역 내에 있는 시간을 나타내고, 는 시간 적분 단위를 나타내고, 는 조절량 적분 단위를 나타내고, 는 시간 미분 단위를 나타내며;

정밀 조정 로봇(031)은 운동 상태에서, 레이저 센서를 통해 실시간으로 측정하고 시스템 소프트웨어를 제어하여 실시간으로 계산 및 분석하여, 바디를 실시간으로 조정하고, 가 충분히 작아 설정 값 미만이면, 로봇의 자세가 이미 설정 위치로 조절되었음을 의미한다.

상기 가이드 포지셔닝 장치(0313), 주행 장치(0312)의 혁신적인 조합 설계 및 순환 운동 제어 방법을 통해, 정밀 조정 로봇(031)의 정확한 포지셔닝의 기술 난제를 해결하여, 정밀 조정 로봇의 포지셔닝 효과 및 포지셔닝 정밀도를 향상시킨다.

검측 장치(0314)는 리프팅 브라켓(03141), 궤도 받침대 검측 몰드(03142) 및 탄성 연결 장치(03143)로 구성된다. 리프팅 브라켓과 검측 몰드는 탄성 연결 장치를 통해 탄성 연결되고, 리프팅 브라켓은 유압 제어 시스템을 통해 리프팅이 제어되고, 탄성 연결 장치는 검측 몰드가 궤도판의 궤도 받침홈 내에서 포지셔닝될 때 자유롭게 조정되도록 보장한다.

궤도 받침대 검측 몰드(03142)는 정밀 프리즘(031421), 트레이(031422), 접촉 센서(031423)로 구성되고, 정밀 프리즘 폴은 트레이(031422) 저부의 중심 위치에 고정되고, 트레이의 저면과 수직되고, 접촉 센서(031423)는 트레이의 저부 및 측면에 각각 장착되고, 각각의 트레이의 저부에 3개의 접촉 센서가 장착되고, 정삼각형으로 설계 및 장착되며, 트레이의 두 측면에 각각 2개의 접촉 센서가 장착되고, 각각의 측면 센서는 동일한 높이에 장착된다.

정밀 조정 로봇(031)이 정확히 포지셔닝 되면, 리프팅 브라켓은 하강하고, 검측 몰드는 브라켓을 따라 궤도 받침홈 내로 낙하하고, 탄성 연결 장치의 작용에 의해, 검측 몰드는 트레이의 저면, 측면이 검측하려는 궤도 받침대의 저면, 각 죠우의 표면과 완전히 밀착될 때까지 자신의 위치에 대해 정밀 조정을 진행한다. 접촉 센서는 추가적으로 트레이의 저면 및 측면과 궤도 받침대의 검측면의 밀착 상황을 실시간으로 검측하고, 어느 한 면이 밀착되지 않으면, 센서는 데이터 이상을 실시간으로 나타내 경보를 보내어, 검측 몰드의 포지셔닝 정밀도를 보장한다.

궤도 받침대 검측 몰드는 검측 장치의 핵심부이며, 궤도 받침대 상의 표준 궤도의 2개의 중요한 구조 크기를 시뮬레이션하여 설계 및 제조되고, 상기 두 구조 크기 중 하나는 궤도 구조 높이(H, 철궤 상면 중심에서 궤도 받침대의 표면 중심까지의 거리는 0.21임)이고, 하나는 표준 궤간(L, 2개의 철궤 중심 사이의 거리 1.505m임)이다. 검측 몰드는 표준 궤도판의 궤도 받침대 내에 배치되고, 트레이의 저부 및 트레이의 측면의 모든 접촉 센서가 궤도 받침대의 표면, 죠우의 표면과 완전히 밀착된 상태에서, 검측 몰드의 프리즘의 중심은 바로 궤도 받침대에 표준 궤도를 부설한 후의 철궤의 중심이고(즉, 프리즘 중심에서 궤도 받침대의 표면 중심까지의 거리는 0.21m이고, 2개의 검측 몰드의 프리즘의 중심 사이의 거리는 1.505m임), 검측 몰드의 제조 정밀도에 편차가 존재하면, 검측 몰드의 프리즘의 중심은 철궤의 중심이라고 정확히 설명할 수 없고, 검측 몰드를 사용하기 전에, 정밀도 검측을 진행해야 한다.

궤도 받침대 검측 몰드의 정밀도 검측 교정 방법(도 11, 도 12와 같음):

(1) 표준 궤도판을 표준 검측 플랫폼에 장착하고, 장착하기 전에, 정밀 전자 수평계를 이용하여 검측 플랫폼 표면의 높이와 평탄도를 검측하여, 플랫폼 표면이 평탄하고 수평을 이루도록 보장하고;

(2) 표준 궤도판의 상대 좌표계를 만들어, 표준 궤도판의 동일한 열의 좌우 궤도 받침대의 중심 연결선 방향을 Y축으로 하고, 좌우 궤도 받침대의 중심 선의 중심(O)은 좌표계 원점이며, O점을 지나면서 Y축에 수직인 방향이 X축이며, 좌표계 원점(O)의 좌표는 (0, 0)으로 설정하고, 표준 궤도판의 설계 구조 크기에 따라, 동일한 열의 좌우 궤도 받침대의 중심 거리가 1.5156m이면, 좌측 궤도 받침대의 중심(B_좌) 좌표는 (0, -0.7578)이고, 우측 궤도 받침대의 중심(B_우) 좌표는 (0，0.7578)으로 추산되며;

(3) 궤도판에 표준 궤도를 부설한 후의 철궤 상면의 중심 좌표를 추산하는 방법: 궤도 받침대 및 표준 궤도 구조 설계도에 따라, 궤도 받침대의 표면에 1/40의 경사도를 설계하고, 동일한 열의 좌우 궤도 받침대의 중심 거리는 1.5156m이고, 궤도 구조의 설계 높이는 0.21m이다. 좌측 철궤 중심(G_좌)의 이론 좌표는 (X-_좌, Y_좌)로 설정하고, 우측 철궤 중심(G_우)의 이론 좌표는 (X-_우, Y_우)로 설정하고, 해석 기하학을 이용한다:

좌우 철궤 중심 거리:

상기 계산을 통해 얻은 좌측 철궤 중심의 이론 좌표(G_좌)(0.2099，-0.7526), 우측 철궤 중심의 이론 좌표(G_우)(0.2099, 0.7526), 좌우 궤도 거리는 =1.5052m이다.

(4) 토탈 스테이션 구축:

고정밀도 지능형 토탈 스테이션을 검측 플랫폼의 축선 방향 상의 약20m 위치에 가설하고, 토탈 스테이션 높이와 검측 플랫폼 상의 궤도판의 높이는 기본적으로 동일하고, 2개의 정밀 구형 프리즘을 좌우 궤도 받침대의 중심홀에 각각 배치하고, 구형 프리즘의 중심은 궤도 받침대의 중심이며, (2)에 따라 계산된 좌우 궤도 받침대 중심(B_좌,B-_우) 좌표는 좌우 구형 프리즘의 중심 좌표이며, 토탈 스테이션은 좌우 궤도 받침대의 중심홀 내의 구형 프리즘 및 좌표를 이용하여 측정 및 구축되고, 계산을 통해 얻은 토탈 스테이션의 좌표계와 궤도판의 좌표계가 일치하다.

(5) 검측 몰드 정밀도 검측:

궤도 받침대 상의 정밀 구형 프리즘을 취출하고, 검측 몰드를 좌우 궤도 받침대 상에 각각 배치하고, 모든 접촉 센서의 접촉점은 궤도 받침대의 저면, 각 죠우의 표면과 완전히 밀착되고, 토탈 스테이션은 좌우 몰드 상의 정밀 프리즘에 대해 각각 측정하여, 좌우 프리즘의 중심 실제 좌표를 얻고, 상기 (3)에서 추산된 G_좌,G_우의 이론 좌표 값과 비교 분석하고, 차이 값이 모두 0.3mm미만이면, 검측 몰드는 합격이고, 그렇지 않으면 요구를 충족시킬 때까지 검측 몰드에 대해 교정을 진행하여, 다시 검측한다.

상기 검측 장치의 혁신 설계 및 방법을 통해, 검측 몰드의 자체 제조 정밀도 및 궤도 받침대에서의 포지셔닝 정밀도를 보장하여, 검측 몰드의 포지셔닝 효율을 향상시키고, 제어 시스템의 자동 제어에 의해, 검측 몰드의 궤도 받침대에 대한 지능화 정밀 검측을 실현하였다.

조절 장치(0315)는 리프팅 브라켓(03151), 유압 전동 시스템(03152), 양방향 조절암(03153) 및 서보 모터(03154)로 구성된다. 유압 전동 시스템은 리프팅 브라켓의 리프팅을 위한 동력을 제공하여, 리프팅 브라켓의 리프팅 기능을 완성한다.

리프팅 브라켓은 유압 베어링(031511), 브라켓 크로스빔(031512)으로 구성되고, 유압 베어링의 상단은 브라켓 크로스빔(031512)의 중간부와 연결 블록(031513)을 통해 고정 연결된다. 양방향 조절암(03153)은 횡방향 조절암(031531)과 종방향 조절암(031532)을 가리키고, 각각 고정암과 가동암으로 구성되며, 양방향 조절암의 고정암의 일단은 리프팅 브라켓 크로스빔의 단부와 고정 연결되고, 가동암의 일단은 고정암의 타단과 힌지 볼을 통해 연결되고, 전후 좌우 또는 임의의 방향으로 스윙할 수 있고, 가동암의 타단은 플레어 너트로 설계되어, 양방향 레귤레이터 상의 조절 나사를 빠르게 연결되도록 하여, 양방향 조절암과 양방향 레귤레이터의 조절 나사 사이의 자체 적응 연결 효과를 향상시킨다. 가동암과 고정암 사이는 상대적 회전이 발생할 수 없어, 고정암과 가동암이 동기 회전하지 않아 존재하는 조절 오차를 방지하고, 궤도판의 정밀 조정의 정확도를 보장한다. 서보 모터는 양방향 조절암의 회전을 위한 동력을 제공하여, 양방향 조절암을 움직여 회전시키고, 동시에 조절암의 조절 나사를 움직여 회전시켜, 궤도판에 대한 평면 및 높이의 동기 정밀 조절을 완성한다.

검측 장치의 리프팅 브라켓과 조절 장치의 리프팅 브라켓의 중심 거리는 궤도판 구조 설계도에 따라 설계되며, 즉 궤도판의 궤도 받침대의 횡방향 중심선과 궤도판 측면의 볼트 구멍의 중심선 사이의 수평 거리는, CRTSⅢ형 궤도판이 서로 다른 다양한 규격 모델이 있으므로 본 실시예에서 세 가지를 예로 들면, 궤도판의 궤도 받침대의 횡방향 중심선과 궤도판 측면의 볼트 구멍의 중심선 사이의 수평 거리의 설계 값도 세 가지가 있으며, 정밀 조정 로봇이 서로 다른 판형에 대해 모두 사용될 수 있도록, 리프팅 브라켓(2)의 유압 베어링이 종방향으로 슬라이딩할 수 있도록 하는 채널형강을 더 포함하고, 채널형강은 바디의 표면 상에 고정되고, 채널형강 상에 3개의 위치한정홀이 설계되고, 상기 세 가지 서로 다른 판형에 대응되며, 유압 베어링의 하단은 채널형강 내에서 종방향으로 슬라이딩할 수 있고, 제어 시스템은 조절된 궤도판 모델에 따라 리프팅 브라켓(2)의 유압 베어링이 대응되는 위치한정홀로 이동하도록 정확히 제어할 수 있고, 유압 시스템은 유압 베어링의 이동을 위한 동력을 제공하고, 위치한정홀은 유압 베어링의 하단에 고정되어, 브라켓이 리프팅할 때 이동이 발생하지 않도록 보장한다. 채널형강 및 위치한정홀의 혁신 설계를 통해, 제어 시스템과 결합하여, 서로 다른 모델의 궤도판을 구현하였고, 지능형 정밀 조정 로봇은 모두 정밀 조정을 진행할 수 있다.

상술한 조절 장치의 혁신적 설계 및 조절암의 포지셔닝 방법을 통해, 종래의 수동 정밀 조정 모드를 변화시켜, 궤도판의 자동 지능화 정밀 조정의 새로운 구도를 실현하였다.

정밀 조정 작업의 흐름(도 14와 같음)

S1. 정밀 조정 데이터 파일의 구축: 백엔드 서버의 궤도판 정밀 조정 소프트웨어 시스템에 수평 및 수직 곡선 요소, 시작 및 종료 이정, 곡선 편경사, 빔 길이, 빔 틈새, 궤도판 모델 등을 포함하는 기초 데이터 파일을 입력하고, 소프트웨어 시스템은 자동으로 계산 및 분석하여, 궤도판의 정밀 조정 데이터 파일을 생성하고, 무선 전송 시스템(네트워크)을 통해 정밀 조정 데이터 파일을 시공 현장의 제어 시스템의 제어기에 실시간으로 전송한다.

S2. 실행 시스템의 장착: 궤도판 모델 규격 및 구조 설계도에 따라, 궤도판 아래에 양방향 레귤레이터를 장착하고, 각 궤도판 아래에 4개의 양방향 레귤레이터를 장착하며, 레귤레이터는 궤도판의 측면과 고정되고, 지능형 정밀 조정 로봇을 현장에 설치하고, 설치된 2대의 지능형 정밀 조정 로봇을 먼저 궤도판의 중간 위치에 배치한다.

S3. 측정 장치의 가설: 토탈 스테이션을 조절하고자 하는 궤도판의 약 50m의 베이스판의 중간 위치에 가설하고, 무선국 통신 장치와 연결하며, 기기 전후의 3~4쌍의 CPⅢ정밀 제어 장치에 정밀 프리즘을 장착한다.

S4. 토탈 스테이션의 자유 구축: 제어기의 스위칭 전원을 켜고, 정밀 조정 시스템의 소프트웨어를 켜, 본 관측 스테이션의 관련 정보를 호출하고(설치된 3~4쌍의 CPⅢ정밀 제어 지점의 번호, 본 관측 스테이션의 정밀 조정이 필요한 궤도판 모델), 토탈 스테이션 자유 구축 측정 기능 메뉴를 켜면, 토탈 스테이션은 본 관측 스테이션에 설정된 모든 CPⅢ정밀 제어 지점 상의 정밀 프리즘을 순서대로 관측하고, 각 지점의 정밀도를 분석하여, 정밀도가 비교적 낮은 제어 지점을 지능적으로 제거하여, 구축을 완성하고, 정밀 조정 로봇의 정밀 조정 전의 측정 명령을 기다린다.

S5. 정밀 조정 로봇의 작동: 동시에 2대의 정밀 조정 로봇의 스위칭 전원을 켜고, 정밀 조정 로봇의 작동 상태를 “자동” 상태로 하고, 제어기 정밀 시스템 소프트웨어의 로봇 작동 메뉴를 켠다.

S6. 정밀 조정 로봇의 포지셔닝: 제어 시스템은 조절하고자 하는 궤도판 모델에 따라, 2대의 정밀 조정 로봇의 궤도판 상의 각자 포지셔닝 정보를 계산하고, 동시에 포지셔닝 정보를 정밀 조정 로봇에 발송하면, 정밀 조정 로봇은 주행을 시작하고, 모두 조절하고자 하는 궤도판의 첫번째 궤도 받침대로부터 스마트 카운팅을 시작하고, 제1 정밀 조정 로봇은 자동으로 조절하고자 하는 궤도판의 뒤로부터 두번째 궤도 받침대의 레이저 감지 영역으로 주행하고, 제2의 정밀 조정 로봇은 조절하고자 하는 궤도판의 두번째 궤도 받침대의 레이저 감지 영역으로 주행하며, 정밀 레이저 센서의 실시간 측정 데이터 및 로봇 제어 시스템의 루프 제어 알고리즘 소프트웨어를 통해 계산하고, 바디 자세를 조정하여, 소프트웨어 시스템에 의해 계산된 설정 위치로 정확히 조정한다.

S7. 검측 몰드의 포지셔닝, 조절 장치의 연결: 정밀 조정 로봇이 정확히 포지셔닝되면, 그 검측 장치와 조절 장치는 유압 시스템을 통해 동시에 하강하고, 검측 몰드는 유압 및 자기 적응 탄성 연결 장치를 통해 궤도 받침대의 중심 위치로 정확히 포지셔닝되고, 접촉 센서를 통해 측정 몰드의 저면, 측면과 궤도 받침대의 저면, 죠우의 표면이 완전히 밀착되었는지 여부를 추가로 검측하고, 조절 장치는 유압 작용에 의해, 양방항 조절암을 궤도판 측면의 양방향 레귤레이터의 조절 나사의 중심 위치로 포지셔닝하고, 서보 모터의 구동에 의해, 조절암의 가동암의 플레어 너트는 양방향 레귤레이터 상의 조절 나사와 자기 적응 연결, 잠금된다.

S8. 측정: 정밀 조정 로봇은 검측 몰드가 정확히 포지셔닝되고, 조절 장치와 레귤레이터가 연결되어 잠기면, 정보를 제어 시스템의 제어기에 실시간으로 발송하고, 제어 시스템은 토탈 스테이션의 측정을 제어하기 시작하고, 순서대로 1#정밀 조정 로봇의 좌우 정밀 프리즘 및 2#정밀 조정 로봇의 좌우 정밀 프리즘을 측정하고, 시스템 소프트웨어를 통해 측정 데이터와 설계 데이터 사이의 차이 값을 실시간으로 계산하고, 차이 값을 조절암의 조절량(너트 회전 횟수)으로 변환시킨다.

S9. 정밀 조정: 제어 시스템은 정밀 조정 로봇의 조절암 상의 서보 모터를 작동시켜, 양방향 조절암을 움직여 회전시키고, 동시에 양방향 레귤레이터의 조절 나사를 움직여 회전시키며, 시스템 소프트웨어에 의해 계산된 조절암의 회전 횟수에 따라 회전 조절을 진행하여, 궤도판의 중심선과 높이 방향의 조절을 실현한다.

S10. 점검: 정밀 조정 로봇이 정밀 조정을 완료하면, 제어 시스템은 토탈 스테이션을 제어하여 2대의 정밀 조정 로봇의 정밀 프리즘을 다시 측정하고, 실측 데이터와 설계 데이터의 편차 값을 실시간으로 계산하여, 편차 값에 대해 분석을 진행한다.

편차 값이 규범 설정 요구를 충족하면, 정밀 조정 로봇의 조절암과 궤도판의 양방향 레귤레이터는 자동으로 잠금 해제하고, 검측 장치와 조절 장치는 유압 시스템을 통해 상승하고, 정밀 조정 로봇은 자동으로 다음 궤도판으로 주행하여 정밀 조정을 진행하여, S6~S10단계를 실행한다.

2) 종래의 수동 시공 정밀 조정 방법은, 각 판마다 평균 15분 정밀 조정해야 했으나, 지능형 정밀 조정 로봇에 의한 시공 정밀 조정 방법은, 각 판마다 5분이 걸리므로, 작업 효율은 기존 방법의 3배이다.

이상의 실시예는 본 발명의 기술방안을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 상술한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 해당 분야의 일반적인 기술자는 상술한 각 실시예에 기재된 기술 방안을 수정하거나 또는 그중 일부 기술특징을 균등하게 교체할 수 있음을 이해해야 하며, 이러한 수정 또는 교체로 인해 상응하는 기술방안의 본질은 본 발명의 각 실시예의 기술방안의 정신과 범위를 벗어나지 않는다.

Claims

측정 시스템과 제어 시스템을 포함하는 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템에 있어서,
실행 시스템, 무선 전송 시스템 및 정보화 관리 시스템을 더 포함하고,
상기 측정 시스템, 실행 시스템, 정보화 관리 시스템은 각각 제어 시스템과 통신하고,
상기 측정 시스템은 ATR 토탈 스테이션, 데이터 수집 소프트웨어, 무선국을 포함하여, 궤도판의 궤도 받침대의 3차원 공간 좌표의 수집을 자동으로 완성하고, 동시에 이론 값과의 편차 값을 계산하며,
상기 제어 시스템은 제어기 및 제어 소프트웨어 시스템을 포함하여, 제어 시스템과 실행 시스템 사이의 상호 연동을 제어하고,
상기 무선 전송 시스템은 측정 시스템, 실행 시스템, 제어 시스템 및 정보화 관리 시스템 사이의 데이터 정보를 무선 연결하여, 측정 시스템, 실행 시스템, 정보화 관리 시스템, 제어 시스템 사이의 데이터 정보 실시간 전송 및 정보 센터와 APP사용자단의 정보 실시간 전송을 보장하고,
상기 정보화 관리 시스템은 서버, 데이터 관리 분석 소프트웨어, 사용자 단말을 포함하여, 측정 및 정밀 조정에 대한 데이터 분석 관리를 완성하고, 사용자 단말에 필요한 데이터 정보를 실시간으로 제공하고, 이상 데이터에 대해 실시간으로 경보를 보내고,
상기 실행 시스템은 2대의 정밀 조정 로봇 및 2쌍의 양방향 레귤레이터를 포함하고,
상기 양방향 레귤레이터는 양방향 레귤레이터 베이스, 종방향 조절 나사, 횡방향 조절 나사 및 스티어링 휠을 포함하고,
상기 종방향 조절 나사는 양방향 레귤레이터 베이스 상에 고정되고, 양방향 레귤레이터 베이스와 수직으로 설치되고, 종방향 조절 나사를 회전시키면 상하로 운동하고, 상기 종방향 조절 나사의 측면은 고정 연결판에 연결되고, 상기 고정 연결판은 궤도판에 연결하기 위한 것이며,
상기 횡방향 조절 나사 및 종방향 조절 나사는 동일한 방향에 설치되고, 양방향 레귤레이터 베이스와 수직되어, 정밀 조정 로봇의 조절암 상의 너트 슬리브와 연결하기 편하도록 하며,
횡방향 조절 나사는 스티어링 휠과 연결되고, 스티어링 휠은 레귤레이터 베이스의 상부에 설치되고, 횡방향 조절 나사의 종방향의 회전력을 횡방향의 회전력으로 전환시키고,
상기 양방향 레귤레이터 베이스는 무도상 궤도 베이스에 배치되고, 궤도판 측면에 고정되며;
상기 횡방향 조절 나사 및 종방향 조절 나사는 정밀 조정 로봇의 조절암의 서보 모터의 회전 구동에 의해, 궤도판의 횡방향 및 높이의 동기 조정을 완성하고, 서로 영향 주지 않으며, 횡방향 조절 나사는 궤도판의 평면을 조절하고, 종방향 조절 나사는 궤도판의 높이를 조절하는, CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 정밀 조정 로봇은 제어기, 및 제어기와 각각 통신 연결되는 주행 장치, 가이드 포지셔닝 장치, 검측 장치, 조절 장치를 포함하고,
상기 주행 장치는 2쌍의 주행 휠을 포함하고, 전후 대칭으로 설치 및 장착되며, 각 주행 휠은 복수의 자유 회전 가능한 타원기둥형 롤러로 구성되고, 롤러 축선과 휠 축선은 각으로 설계되고, 주행 휠이 전진할 때, 휠 상의 타원기둥형 롤러는 주행 휠을 따라 함께 전진하고, 동시에 자체 회전하도록 구동하며, 롤러의 자체 회전을 통해, 주행 휠이 전진하면, 동시에 측방향으로 이동할 수 있고, 2쌍의 주행 휠의 전후 대칭 설치, 조합 사용, 및 각 휠의 회전 방향과 속도의 조화로운 제어를 통해, 로봇이 주행 중, 임의의 방향으로 동기 이동할 수 있도록 하는, CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템.
제2항에 있어서,
상기 가이드 포지셔닝 장치는 2개의 정밀 레이저 센서, 브라켓을 포함하고, 브라켓은 로봇의 일측에 장착 및 고정되고, 궤도판의 궤도 받침대의 구조 크기에 따라, 브라켓 높이는 주행 휠의 저부에서 설정 높이 떨어진 위치로 설계되고, 브라켓 양단 사이의 길이는 설정 값으로 설계되고, 레이저 센서는 로봇 고정 브라켓 양단의 동일한 높이 위치에 장착되며,
궤도판 상의 궤도 받침대 끝단의 호면은 레이저 센서의 감지 영역이고, 인접한 2개의 궤도 받침대 사이의 공백 영역은 비감지 영역이고, 로봇이 궤도판 중간에서 주행하면, 머리와 꼬리의 양단 레이저 센서가 감지 영역으로 동시에 진입하거나 또는 비감지 영역으로 동시에 진입하도록 보장할 수 있으며,
로봇이 센서 감지 영역으로 진입하면, 레이저 센서는 측정을 시작하고, 실시간으로 측정 데이터 정보를 제어 시스템에 전송하고, 제어 시스템은 루프 제어 알고리즘 소프트웨어를 통해 계산하고, 계산 결과에 따라, 로봇의 자세 위치를 실시간으로 조정하여, 정밀 조정 로봇의 포지셔닝 효율 및 포지셔닝 정밀도를 크게 향상시키는, CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템.
제3항에 있어서,
상기 정밀 조정 로봇의 루프 제어 알고리즘은 이동 상태에서의 로봇의 설정 값과 실제 값 사이의 오차()이고, 오차()는 로봇의 포지셔닝 시의 이정 방향 편차 값, 중심선 방향 편차 값 및 바디 경사방향 편차 값을 포함하고, 그 계산 모델은 아래와 같고:
이정 방향 편차 값의 계산:
중심선 방향 편차 값의 계산:
경사 방향 편차 값의 계산:
루프 제어 알고리즘:
는 로봇의 설정 값과 실제 값 사이의 오차를 나타내고, 는 휠의 선 속도를 나타내고, 는 센서가 감지 영역으로 진입하는 시간 변화 값을 나타내며, 는 동일한 열의 두 궤도 받침대 내부 끝단 사이의 거리를 나타내고, 는 비례 계수를 나타내고, 는 적분 시간 상수를 나타내고, 는 센서 측정 값을 나타내며,는 센서가 감지 영역 내에 있는 시간을 나타내고, 는 시간 적분 단위를 나타내고, 는 조절량 적분 단위를 나타내고, 는 시간 미분 단위를 나타내며;
정밀 조정 로봇은 운동 상태에서, 레이저 센서를 통해 실시간으로 측정하고 시스템 소프트웨어를 제어하여 실시간으로 계산 및 분석하여, 바디를 실시간으로 조정하고, 가 설정 값 미만이면, 로봇의 자세가 이미 설정 위치로 조정되었음을 의미하는, CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템.
제4항에 있어서,
상기 검측 장치는 제1 리프팅 브라켓, 궤도 받침대 검측 몰드 및 탄성 연결 장치를 포함하고,
상기 제1 리프팅 브라켓과 궤도 받침대 검측 몰드는 탄성 연결 장치를 통해 탄성 연결되고, 제1 리프팅 브라켓은 유압 제어 시스템을 통해 리프팅이 제어되고, 탄성 연결 장치는 검측 몰드가 궤도판의 궤도 받침홈 내에서 포지셔닝될 때의 자유롭게 조정되도록 보장하며,
궤도 받침대 검측 몰드는 정밀 프리즘, 트레이, 접촉 센서를 포함하고, 정밀 프리즘 폴은 트레이 저부의 중심 위치에 고정되고, 트레이의 저면과 수직되고, 접촉 센서는 트레이의 저부 및 측면에 각각 장착되고, 각각의 트레이의 저부에 3개의 접촉 센서가 장착되고, 정삼각형으로 설계 및 장착되며, 트레이의 두 측면에 각각 2개의 접촉 센서가 장착되고, 각각의 측면 센서는 동일한 높이에 장착되고,
상기 검측 장치의 검측 방법은,
정밀 조정 로봇이 정확히 포지셔닝 되면, 리프팅 브라켓은 하강하고, 검측 몰드는 브라켓을 따라 궤도 받침홈 내로 낙하하고, 탄성 연결 장치의 작용에 의해, 검측 몰드는 트레이의 저면, 측면이 검측하려는 궤도 받침대의 저면, 각 죠우의 표면과 완전히 밀착될 때까지 자신의 위치에 대해 정밀 조정을 진행하는 단계;
접촉 센서는 추가적으로 트레이의 저면 및 측면과 궤도 받침대의 검측면의 밀착 상황을 실시간으로 검측하고, 어느 한 면이 밀착되지 않으면, 센서는 데이터 이상을 실시간으로 나타내 경보를 보내어, 검측 몰드의 포지셔닝 정밀도를 보장하는 단계;를 포함하고,
상기 궤도 받침대 검측 몰드는 궤도 받침대 상의 표준 궤도의 두 구조 크기를 시뮬레이션하여 설계 및 제조되고, 상기 두 구조 크기 중 하나는 궤도 구조 높이이고, 하나는 표준 궤간이며,
검측 몰드는 표준 궤도판의 궤도 받침대 내에 배치되고, 트레이의 저부 및 트레이의 측면의 모든 접촉 센서가 궤도 받침대의 표면, 죠우의 표면과 완전히 밀착된 상태에서, 검측 몰드의 프리즘의 중심은 바로 궤도 받침대에 표준 궤도를 부설한 후의 철궤의 중심인, CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템.
제5항에 있어서,
상기 궤도 받침대 검측 몰드의 정밀도 검측 교정 방법은,
S1. 표준 궤도판을 표준 검측 플랫폼에 장착하고, 장착하기 전에, 정밀 전자 수평계를 이용하여 검측 플랫폼 표면의 높이와 평탄도를 검측하여, 플랫폼 표면이 평탄하고 수평을 이루도록 보장하는 단계;
S2. 표준 궤도판의 상대 좌표계를 만들어, 표준 궤도판의 동일한 열의 좌우 궤도 받침대의 중심 연결선 방향을 Y축으로 하고, 좌우 궤도 받침대의 중심선의 중심은 좌표계 원점이며, O점을 지나면서 Y축에 수직인 방향이 X축이며, 좌표계 원점의 좌표는 (0, 0)으로 설정하고, 표준 궤도판의 설계 구조 크기에 따라, 동일한 열의 좌우 궤도 받침대의 중심 거리가 1.5156m이면, 좌측 궤도 받침대의 중심 좌표는 (0, -0.7578)이고, 우측 궤도 받침대의 중심 좌표는 (0，0.7578)으로 추산되는 단계;
S3. 궤도판에 표준 궤도를 부설한 후의 철궤 상면의 중심 좌표를 추산하는 방법은, 궤도 받침대 및 표준 궤도 구조 설계도에 따라, 궤도 받침대의 표면에 1/40의 경사도를 설계하고, 동일한 열의 좌우 궤도 받침대의 중심 거리는 1.5156m이고, 궤도 구조의 설계 높이는 0.21m이며; 좌측 철궤 중심의 이론 좌표는 (X-_좌, Y_좌)로 설정하고, 우측 철궤 중심의 이론 좌표는 (X-_우, Y_우)로 설정하고, 해석 기하학을 이용하고:

좌우 철궤 중심 거리 :；
상기 계산을 통해 얻은 좌측 철궤 중심의 이론 좌표는 (0.2099，-0.7526), 우측 철궤 중심의 이론 좌표는 (0.2099, 0.7526), 좌우 궤도 거리는 =1.5052m 이고,
S4. 토탈 스테이션 구축하되, 고정밀도 지능형 토탈 스테이션을 검측 플랫폼의 축선 방향 상의 설정 거리에 가설하고, 토탈 스테이션의 높이와 검측 플랫폼 상의 궤도판의 높이는 기본적으로 동일하고;
2개의 정밀 구형 프리즘을 좌우 궤도 받침대의 중심홀에 각각 배치하고, 구형 프리즘의 중심은 궤도 받침대의 중심이며, S2에 따라 계산된 좌우 궤도 받침대의 중심(B_좌,B-_우) 좌표는 좌우 구형 프리즘의 중심 좌표이며, 토탈 스테이션은 좌우 궤도 받침대의 중심홀 내의 구형 프리즘 및 좌표를 이용하여 측정 및 구축되고, 계산을 통해 얻은 토탈 스테이션의 좌표계와 궤도판의 좌표계가 일치한 단계;
S5. 검측 몰드 정밀도 검측: 궤도 받침대 상의 정밀 구형 프리즘을 취추출하고, 검측 몰드를 좌우 궤도 받침대 상에 각각 배치하고, 모든 접촉 센서의 접촉점은 궤도 받침대의 저면, 각 죠우의 표면과 완전히 밀착되고, 토탈 스테이션은 좌우 몰드 상의 정밀 프리즘에 대해 각각 측정하여, 좌우 프리즘의 중심 실제 좌표를 얻고, 상기 S3에서 추산된 G_좌,G_우의 이론 좌표 값과 비교 분석하고, 차이 값이 모두 0.3mm 미만이면, 검측 몰드는 합격이고, 그렇지 않으면 요구를 충족시킬 때까지 검측 몰드에 대해 교정을 진행하여, 다시 검측하는 단계; 를
포함하는 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템.
제2항에 있어서,
상기 조절 장치는 제2 리프팅 브라켓, 유압 전동 시스템, 양방향 조절암 및 서보 모터를 포함하고,
상기 유압 전동 시스템은 제2 리프팅 브라켓의 리프팅을 위한 동력을 제공하여, 리프팅 브라켓의 리프팅 기능을 완성하고,
제2 리프팅 브라켓은 유압 베어링 브라켓 크로스빔을 포함하고, 유압 베어링의 상단은 브라켓 크로스빔의 중간부와 고정 연결되며;
상기 양방향 조절암은 횡방향 조절암과 종방향 조절암을 포함하고, 각각 고정암과 가동암으로 구성되며, 양방향 조절암의 고정암의 일단은 리프팅 브라켓 크로스빔의 단부와 고정 연결되고, 가동암의 일단은 고정암의 타단과 힌지 볼을 통해 연결되고, 전후 좌우 또는 임의의 방향으로 스윙할 수 있고,
가동암의 타단은 플레어 너트로 설계되어, 양방향 레귤레이터 상의 조절 나사를 빠르게 연결되도록 하여, 양방향 조절암과 양방향 레귤레이터의 조절 나사 사이의 자체 적응 연결 효과를 향상시키며,
서보 모터는 양방향 조절암의 회전을 위한 동력을 제공하여, 양방향 조절암을 움직여 회전시키고, 동시에 조절암의 조절 나사를 움직여 회전시켜, 궤도판에 대한 평면 및 높이의 동기 정밀 조절을 완성하는, CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템.
제6항에 있어서,
상기 검측 장치의 제1 리프팅 브라켓과 조절 장치의 제2 리프팅 브라켓의 중심 거리는 궤도판 구조 설계도에 따라 설계되며, 즉 두번째 또는 뒤에서 두번째 궤도판의 궤도 받침대의 횡방향 중심선과 궤도판 측면의 볼트 구멍의 중심선 사이의 수평 거리는, CRTSⅢ형 궤도판이 서로 다른 다양한 규격 모델이 있으므로, 두번째 또는 뒤에서 두번째 궤도판의 궤도 받침대의 횡방향 중심선과 궤도판 측면의 볼트 구멍의 중심선 사이의 수평 거리의 설계 값도 세 가지가 있으며,
정밀 조정 로봇이 서로 다른 판형에 대해 모두 사용될 수 있도록, 리프팅 브라켓의 유압 베어링이 종방향으로 슬라이딩에 사용할 수 있도록 하는 채널형강을 더 포함하고,
채널형강은 바디의 표면 상에 고정되고, 채널형강 상에 3개의 위치한정홀이 설계되고, 상기 세 가지 서로 다른 판형에 대응되며, 유압 베어링의 하단은 채널형강 내에서 종방향으로 슬라이딩할 수 있고, 제어 시스템은 조절된 궤도판 모델에 따라 리프팅 브라켓의 유압 베어링이 대응되는 위치한정홀로 이동하도록 정확히 제어할 수 있고, 유압 시스템은 유압 베어링의 이동을 위한 동력을 제공하고, 위치한정홀은 유압 베어링의 하단에 고정되어, 브라켓이 리프팅할 때 이동이 발생하지 않도록 보장하는, CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 시스템에 기반한, CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 방법에 있어서,
S1. 정밀 조정 데이터 파일의 구축
백엔드 서버의 궤도판 정밀 조정 소프트웨어 시스템에 수평 및 수직 곡선 요소, 시작 및 종료 이정, 곡선 편경사, 빔 길이, 빔 틈새, 궤도판 모델을 포함하는 기초 데이터 파일을 입력하고, 소프트웨어 시스템은 자동으로 계산 및 분석하여, 궤도판의 정밀 조정 데이터 파일을 생성하고, 무선 전송 시스템을 통해 정밀 조정 데이터 파일을 시공 현장의 제어 시스템의 제어기로 실시간으로 전송하는 단계;
S2. 실행 시스템의 장착:
궤도판 모델 규격 및 구조 설계도에 따라, 궤도판 아래에 양방향 레귤레이터를 장착하고, 각 궤도판 아래에 4개의 양방향 레귤레이터를 장착하며, 레귤레이터는 궤도판의 측면과 고정되고, 지능형 정밀 조정 로봇을 현장에 설치하고, 설치된 2대의 지능형 정밀 조정 로봇을 먼저 궤도판의 중간 위치에 배치하는 단계;
S3. 측정 장치의 가설:
토탈 스테이션을 궤도판의 설정 거리를 조절하고자 하는 베이스판의 중간 위치에 가설하고, 무선국 통신 장치와 연결하며,
기기 전후의 3~4쌍의 CPⅢ정밀 제어 장치상에 정밀 프리즘을 장착하는 단계;
S4. 토탈 스테이션의 자유 구축:
제어기의 스위칭 전원을 켜고, 정밀 조정 시스템의 소프트웨어를 켜, 본 관측 스테이션의 관련 정보를 호출하고, 토탈 스테이션 자유 구축 측정 기능 메뉴를 켜면, 토탈 스테이션은 본 관측 스테이션에 설정된 모든 CPⅢ정밀 제어 지점 상의 정밀 프리즘을 순서대로 관측하고, 각 지점의 정밀도를 분석하여, 정밀도가 비교적 낮은 제어 지점을 지능적으로 제거하여, 구축을 완성하고, 정밀 조정 로봇의 정밀 조정 전의 측정 명령을 기다리는 단계;
S5. 정밀 조정 로봇의 작동:
동시에 2대의 정밀 조정 로봇의 스위칭 전원을 켜고, 정밀 조정 로봇의 작동 상태를 “자동” 상태로 하고, 제어기 정밀 시스템 소프트웨어의 로봇 작동 메뉴를 켜는 단계;
S6. 정밀 조정 로봇의 포지셔닝:
제어 시스템은 조절하고자 하는 궤도판 모델에 따라, 2대의 정밀 조정 로봇의 궤도판 상의 각자 포지셔닝 정보를 계산하고, 동시에 포지셔닝 정보를 정밀 조정 로봇에 발송하면, 정밀 조정 로봇은 주행을 시작하고, 모두 조절하고자 하는 궤도판의 첫번째 궤도 받침대로부터 스마트 카운팅을 시작하고, 제1 정밀 조정 로봇은 자동으로 조절하고자 하는 궤도판의 뒤로부터 두번째 궤도 받침대의 레이저 감지 영역으로 주행하고, 제2 정밀 조정 로봇은 조절하고자 하는 궤도판의 두번째 궤도 받침대의 레이저 감지 영역으로 주행하며, 정밀 레이저 센서의 실시간 측정 데이터 및 로봇 제어 시스템의 루프 제어 알고리즘 소프트웨어를 통해 계산하고, 바디 자세를 조정하여, 소프트웨어 시스템에 의해 계산된 설정 위치로 정확히 조정하는 단계;
S7. 검측 몰드의 포지셔닝, 조절 장치 연결:
정밀 조정 로봇이 정확히 포지셔닝된, 그 검측 장치와 조절 장치는 유압 시스템을 통해 동시에 하강하고, 검측 몰드는 유압 및 자기 적응 탄성 연결 장치를 통해 궤도 받침대의 중심 위치로 정확히 포지셔닝되고, 접촉 센서를 통해 측정 몰드의 저면, 측면과 궤도 받침대의 저면, 죠우의 표면이 완전히 밀착되었는지 여부를 추가로 검측하고, 조절 장치는 유압 작용에 의해, 양방항 조절암을 궤도판 측면의 양방향 레귤레이터의 조절 나사의 중심 위치로 포지셔닝하고, 서보 모터의 구동에 의해, 조절암의 가동암의 플레어 너트는 양방향 레귤레이터 상의 조절 나사와 자기 적응 연결, 잠금되는 단계;
S8. 측정:
정밀 조정 로봇은 검측 몰드가 정확히 포지셔닝되고, 조절 장치와 레귤레이터가 연결되어 잠기면, 정보를 제어 시스템의 제어기에 실시간으로 발송하고, 제어 시스템은 토탈 스테이션의 측정을 제어하기 시작하고, 순서대로 1#정밀 조정 로봇의 좌우 정밀 프리즘 및 2#정밀 조정 로봇의 좌우 정밀 프리즘을 측정하고, 시스템 소프트웨어를 통해 측정 데이터와 설계 데이터 사이의 차이 값을 실시간으로 계산하고, 차이 값을 조절암의 조절량으로 변환시키는 단계;
S9. 정밀 조정:
제어 시스템은 조정 로봇의 조절암 상의 서보 모터를 작동시켜, 양방향 조절암을 움직여 회전시키고, 동시에 양방향 레귤레이터의 조절 나사를 움직여 회전시키며, 시스템 소프트웨어에 의해 계산된 조절암의 회전 횟수에 따라, 회전 조절을 진행하여, 궤도판의 평면 및 높이 방향에 대한 동기 조절을 실현하는 단계;
S10. 점검:
정밀 조정 로봇이 정밀 조정을 완료하면, 제어 시스템은 토탈 스테이션을 제어하여 2대의 정밀 조정 로봇의 정밀 프리즘을 다시 측정하고, 실측 데이터와 설계 데이터의 편차 값을 실시간으로 계산하여, 편차 값에 대해 분석을 진행하고,
편차 값이 규범 설정 요구를 충족하면, 정밀 조정 로봇의 조절암과 궤도판의 양방향 레귤레이터는 자동으로 잠금 해제하고, 검측 장치와 조절 장치는 유압 시스템을 통해 상승하고, 정밀 조정 로봇은 자동으로 다음 궤도판으로 주행하여 정밀 조정을 진행하여, S6~S10단계를 실행하며,
편차 값이 규범 설정 범위를 충족하지 못할 경우, 다시 측정하고, 다시 정밀 조정해야 하며, 검증 데이터의 편차 값이 규범을 충족할 때까지, S9-S10단계를 실행하는 단계를 포함하는, CRTSⅢ형 궤도판 고속 지능화 정밀 조정 방법.
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