[发明专利]一种拱架台车自动托拱调节控制装置及方法

说明书

一种拱架台车自动托拱调节控制装置及方法，该装置包括人机交互单元、传感信号采集单元、控制单元及输出信号单元，是于预安装的拱架上设置倾角传感器，再根据隧道施工参数要求，确定拱架在隧道面上固定后的姿态，然后在安装中实时检测拱架的当前姿态，利用该两个姿态对应的角度（水平和垂直方向角度）的差值来自动调节拱架台车的臂架关节运动，使拱架就位时，其姿态能满足隧道施工参数要求，本方法能提升施工效果，降低操作手的劳动强度。

技术领域

本发明涉及隧道施工时的拱架安装，具体涉及一种拱架台车自动托拱调节控制装置及方法。

背景技术

隧道施工工艺中，对各榀钢拱架的安装位置有明确的参数要求，拱架安装的质量对隧道施工的质量有至关重要的作用。

目前，钢拱的安装主要有两种方式：一、借助于台架设备，由人工抬举拱架进行焊接安装；二、通过设备将拱架抬举至隧道面进行焊接安装。其中位置的调整主要包括：拱两端的水平高度、以及拱在垂直方向的角度等。无论是哪种安装方式，在安装过程中，位置的调整及确定均是由人工测量，并通过人眼观测，进行调整，不仅费时、费力，而且安装效果很难得到保证。

为此，需要开发设计一种拱架姿态测量装置及方法，对架拱设备的姿态进行自动调整，实现快速、高效的拱架安装；同时将拱架姿态的测量结果实时显示出来也可用于辅助人工安装拱架。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术中在拱架安装过程中缺乏检测及自动调整手段的现状，提供一种拱架台车自动托拱调节控制装置及方法，根据隧道施工工艺设计参数，设定好拱架安装姿态参数，实时检测并显示拱架在安装过程中的姿态，用于实现架拱设备的自动调整控制，同时若采用人工架拱方式，也可用于辅助人工进行拱架姿态的调整。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种拱架台车自动托拱调节控制装置，其包括人机交互单元、传感信号采集单元、控制单元及输出信号单元，其中：该人机交互单元，与该控制单元连接；用于接收操作者的操控指令，并将该操作者的操控指令发送至控制单元，同时接收并显示控制单元反馈的拱架台车托拱过程中的相关状态信息；该传感信号采集单元，包括倾角传感器，该倾角传感器安装于拱架上用于采集拱架的姿态；该传感信号采集单元与该控制单元连接，以将倾角传感器采集到的拱架的零位姿态和实时姿态发送至控制单元；该控制单元，用于接收人机交互单元发送的操控指令，同时接收传感信号采集单元发送的拱架零位姿态和实时姿态传感信号，并将操控指令与传感信号结合进行运算处理后输出控制指令至输出信号单元以实时调节输出信号，同时将输出的控制指令的相关信息反馈至人机交互单元进行显示；该输出信号单元，与该控制单元连接，用以接收控制单元发送的控制指令，同时将接收的控制指令发送至拱架台车，对拱架台车的托拱动作进行调节，使拱架始终趋向于零位姿态。

所述操作者的操控指令包括用于实现拱架安装的操控指令。

所述拱架台车托拱过程中的相关状态信息包括利用基准面确定的符合隧道施工工艺参数要求的拱架的零位姿态信息、以及拱架的实时姿态信息。其中，基准面建立时需满足：将拱架置于基准面上时，该拱架姿态能满足隧道施工工艺要求。

本发明同时提供一种拱架台车自动托拱调节控制方法，该方法步骤如下：

1）于预安装的拱架上设置倾角传感器，以获取拱架姿态对应的水平方向角度及垂直方向角度；

2）根据隧道施工工艺要求，建立一基准面，然后将预安装的拱架置于该基准面上，利用传感信号采集单元中的倾角传感器采集该拱架的零位姿态并传至控制单元；

3）利用拱架台车安装拱架：安装中，人机交互单元获取操作者的操控指令并发送至控制单元，同时传感信号采集单元中的倾角传感器采集拱架的实时姿态并发送至控制单元；控制单元将操控指令、拱架的零位姿态及实时姿态相结合，经运算处理后输出控制指令，通过输出信号单元发送至拱架台车，对拱架台车的臂架进行调整，使拱架始终趋向于零位姿态；