[发明专利]混凝土输送泵车混凝土浇筑路径规划和控制系统及方法

说明书

本发明公开了混凝土输送泵车混凝土浇筑路径规划和控制系统及方法，其结构包括输送泵模块、臂架模块、高精定位模块、图像处理模块、流量计量模块、障碍检测模块、报警模块、主控装置和人机交互模块，所述主控装置与流量计量模块、臂架模块、输送泵模块、高精定位模块、警报模块、图像处理模块、障碍检测模块和人机界面连接；接收施工任务，控制各子装置协同工作。本发明依据浇筑路径自动浇筑作业，精准控制混凝土用量，使混凝土堆积更均匀，不溢出模板，不需要大量人工刮平。同时，无需人工现场操作和监控反馈。实现混凝土现浇模式下的混凝土输送泵车的混凝土浇筑全自动化，降低企业人工成本，减少人员安全事故，提高施工质量和施工效率。

技术领域

本发明涉及机器人、自动化控制技术领域，具体为混凝土输送泵车混凝土浇筑路径规划和控制系统及方法。

背景技术

混凝土，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称，通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，它广泛应用于土木工程。

目前公路桥梁混凝土工程、机场港口混凝土工程、房建结构混凝土工程等建设用的钢筋混凝土大部份均采用传统的混凝土现浇施工方式，即为先建造内部的钢筋网，然后在钢筋网的外围设立模板，再向钢筋网和模板之间的空隙中填充混凝土，依靠硬化混凝土与钢材形成的一体化结构，实现建筑物的承载和抗震能力。

混凝土输送泵车也称臂架式混凝土泵车，是将混凝土泵和液压折叠式臂架都安装在汽车或拖挂车底盘上，并沿臂架铺设输送管道，最终通过末端软管输出混凝土的输送机械。由于臂架具有变幅、折叠和回转功能，施工人员可以在臂架所能及的范围内布料。

混凝土输送泵车可以一次同时完成现场混凝土的输送和布料作业，具有泵送性能好、布料范围大、机动灵活和转移方便等特点，特别适用于混凝土输送管道布设不方便、混凝土浇筑需求量大、超大体积及超厚基础混凝土的一次浇筑和质量要求高的工程。在国家重点建设项目的混凝土施工中都采用了混凝土输送泵车泵送技术，其使用范围已经遍及水利、地铁、桥梁、大型基础、高层建筑等工程中。

传统混凝土现浇施工模式主要依赖大量人工，配合混凝土输送泵车半自动化机械装置，整体技术水平比较落后。存在较多问题：

1、施工区域的混凝土用量由布料员凭经验预测，实际浇注量通过目测判断，由于新伴混凝土具有和易性，模板内建筑结构件形态各异，浇筑区域混凝土需求量与实际浇筑量不匹配，造成混凝土浪费；

2、布料员凭经验实施路径浇筑，通过目测混凝土流量与操作机控制臂架移动的人工合作方式无法保持协同一致，导致混凝土大量不均匀堆积，容易出现混凝土溢出模板。同时，需要大量人工括平，人工成本高，施工效率低。人工括平无法保证混凝土高度水平一致，括平人员在施工面上作业踩踏钢筋，容易导致变形，达不到建筑结构设计标准；

3、混凝土堆积不均匀，还容易导致局部重量大于模板支撑体系的承重载荷和模板支撑体系受力不平衡，出现模板坍塌事件，导致重大安全事故；

4、混凝土浇筑施工需要大量人工，随着建筑行业用工断层，现有建筑工人老龄化严重，人工成本逐年上涨，当前模式无法支撑建筑行业可持续发展。

发明内容

本发明的目的在于提供混凝土输送泵车混凝土浇筑路径规划和控制系统及方法，解决了背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：混凝土输送泵车混凝土浇筑路径规划和控制系统及方法，包括输送泵模块、臂架模块、高精定位模块、图像处理模块、流量计量模块、障碍检测模块、报警模块、主控装置和人机交互模块，

所述主控装置与流量计量模块、臂架模块、输送泵模块、高精定位模块、警报模块、图像处理模块、障碍检测模块和人机界面连接；接收施工任务，控制各子装置协同工作，完成混凝土自动浇筑控制；