智能化梁段匹配安装控制系统的制作方法

本发明涉及桥梁施工智能化控制技术领域。更具体地说，本发明涉及一种智能化梁段匹配安装控制系统。

背景技术：

现代钢箱梁梁段拼装施工控制技术大多采用几何控制法，因此钢箱梁匹配安装是控制的重中之重，如果匹配安装控制不到位，会造成主梁线形误差累计，在后续的施工措施中很难纠偏，同时也违背了几何控制法的控制原理。以往的钢梁匹配安装控制，均是首先通过水准仪进行监控测点的测量，然后反馈到现场监控人员，监控人员进行分析后提出梁段高程调整措施，然后吊机工作人员根据指令操控吊机进行控制，从而完成梁段匹配安装。这种方法工序复杂，需要的人员较多，测量时间比较长，长悬臂状态由于钢梁的振动及人为因素，测量精度有待提高，如何避免了振动的影响，提高测量精度，信息化、智能化实现梁段匹配是目前亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种智能化梁段匹配安装控制系统，其能够通过设置角度传感器与梁段间的位置关系，测量梁段间相对夹角，避免钢梁震动造成的误差，以使梁段匹配整个过程工序简单化，信息化、智能化，最根本的保证了控制精度，同时也降低了人工成本。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种智能化梁段匹配安装控制系统，包括：

角度传感器，其设置在待安装梁段的前端，用于采集待安装梁段与已安装梁段间的夹角数据；

中央控制器，其与所述角度传感器通讯连接，以接收待安装梁段的夹角数据，并将所述夹角数据转换为角度传感器安装点的高程数据xi；

其中，所述中央控制器判断安装点的高程数据xi与待安装梁段位于安装点处的理论安装高度h1的高度差是否大于2mm，若是，所述中央控制器向桥面吊机发出启动信号。

优选的是，所述的智能化梁段匹配安装控制系统，还包括：无线采集与传输模块，其与所述角度传感器通讯连接，用于向所述角度传感器发出采集夹角数据指令；

所述中央控制器包括：与所述无线采集与传输模块通讯连接的无线数据接收模块、与所述无线数据接收模块通讯连接的梁段位置分析模块、与所述梁段位置分析模块通讯连接的吊机控制模块和梁段位置展示模块，所述桥面吊机与待安装梁段连接，用于调整待安装梁段的位置；

其中，所述无线数据接收模块用于接收夹角数据并传输给所述梁段位置分析模块，所述梁段位置分析模块将夹角数据转换为角度传感器安装点相对于已安装梁段的相对高程数据△h，设定已安装梁段的高程数据为h2，则xi＝△h+h2，若xi和h1差的绝对值yi大于2mm，所述吊机控制模块向桥面吊机发出启动信号，梁段位置展示模块用于显示待安装梁段与已安装梁段的相对位置。

优选的是，所述角度传感器为倾角仪传感器，每个待安装梁段上沿桥梁纵向中心线两侧分别安装一个倾角仪传感器，两个倾角仪传感器分别命名为上游倾角仪传感器和下游倾角仪传感器，所述桥面吊机为两个，所述桥面吊机与所述倾角仪传感器一一对应，分别用于控制倾角仪传感器安装点的上下移动，其中，与所述上游倾角仪传感器相对应的桥面吊机命名为上游桥面吊机，另一个桥面吊机命名为下游桥面吊机。

优选的是，将夹角数据转换为相对高程数据的方法具体为：

将倾角仪传感器安装在已安装梁段顶面，并将夹角数据归零，将归零后的倾角仪传感器安装在待安装梁段上，倾角仪传感器采集的夹角数据为角α，倾角仪传感器距离所述待安装梁段靠近已安装梁段间的距离为l，则倾角传感器安装点相对于已安装梁段的相对高程数据△h＝l*sinα。

优选的是，所述上游倾角仪传感器安装点的高程数据为x1，得y1，所述下游倾角仪传感器安装点的高程数据为x2，得y2，所述吊机控制模块向桥面吊机发出启动信号具体为：

若y1>2mm，y2≤2mm，所述吊机控制模块控制上游桥面吊机启动，调整待安装梁段的位置，直至y1≤2mm；

若y1≤2mm，y2>2mm，所述吊机控制模块控制控制下游桥面吊机启动，调整待安装梁段的位置，直至y2≤2mm；

若y1>2mm，y2>2mm，所述吊机控制模块控制上游桥面吊机和下游桥面吊机同步启动，调整待安装梁段的位置，直至y1≤2mm，y1≤2mm。

优选的是，每个待安装梁段顶面设有3条依次命名为第1-3横基线的线条，将待安装梁段顶面沿远离已安装梁段的方向分为四段，依次命名为第1-4段，第1段与第4段宽度的和与第3段宽度相等，第1-3段的宽度比为0.6-0.8：2：1，每个待安装梁段顶面桥梁锚箱位置处设有两条纵向线，其中，第3横基线与两条纵向线的交点处设有两个监控测点，标记为t1、t2，其中，两个倾角仪传感器分别安装于标记为t1、t2的两个监控测点处，待安装梁段的理论安装高度h1为监控测点处的监控点高程。

优选的是，第2横基线和第1横基线与两条纵向线交点处设有标记为t3、t4、t5、及t6的四个监控测点，还包括：辅助倾角仪传感器，所述辅助倾角仪传感器选择性安装于标记为t3-t6的监控测点处，调整待安装梁段的位置至y1≤2mm，y1≤2mm时，所述辅助倾角仪传感器安装点的高程数据为x3，x3与待安装梁段位于其安装点处的理论安装高度h1的高度差不大于2mm，完成匹配。

优选的是，所述倾角仪传感器及所述辅助倾角仪传感器通过支架安装在待安装梁段的顶面，所述支架包括：至少三个安装座、及一端具有外螺纹的连接杆，所述连接杆连接相邻两个安装座的相对侧面，以使相邻两个安装座位于同一平面，至少三个安装座中的两个安装于标记为t1、t2的两个监控测点处，用于安装倾角仪传感器，其中，所述安装座为长方体形，其底面靠近四个内角处分别上下可调节设置有调节杆，所述安装座顶面设有气泡式水平仪，穿过所述安装座设有不位于同一条直线的至少三个穿孔，待安装梁块顶面具有与所述穿孔位置相匹配的第一螺纹孔，所述安装座的相对侧壁的一个侧壁上具有与所述连接杆一端外螺纹螺接的第二螺纹孔、另一个侧壁上具有嵌设连接杆另一端的凹槽。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明所述的智能化梁段匹配安装控制系统使用角度传感器测量已安装梁段和待安装梁段间的相对夹角，有效的避免梁段的抖动影响测量精度，角度传感器安放在待安装梁段的前端，避开紧邻桥面吊机的位置，避免了吊机荷载造成的待安装梁段局部变形，而影响测量精度，同时避开已安装梁段和待安装梁段相邻处的工人焊接作业和焊接设备的影响，通过角度传感器和中央控制器的协同调控，实现桥梁段匹配过程中可操作性好、安全可靠、经济性好、及运用前景好，随着交通建设事业的蓬勃发展，大跨度桥梁将要广泛修建，大跨度桥梁施工过程必须要进行施工监控，然而人工成本日益增大，如何在施工控制过程中节约人工成本，提高施工效率是未来重要发展方向，梁段安装过程中智能化控制，控制精度高，节约了大量的人力、物力和时间，从而能够推动施工控制技术的发展。

第二、本发明所述的智能化梁段匹配安装控制系统，倾角仪传感器和桥面吊机均设置为两个，位于待安装梁段的上下游方位各一个，方便调整上下游待安装梁段扭转的同时，将待安装梁段分为两部分，两点同步测量，协同调整，相比于传统的通过水准仪进行测量的方式，工作原理简单，理论基础可靠，不受桥梁震动变形的影响，适于桥梁的施工监控，且施工技术危险小，节省了大量的人力监测成本；具有非常好的经济效益。

第三、本发明所述的智能化梁段匹配安装控制系统监控测点处的监控点高程为预先监控计算并考虑误差修正后的理论安装高度，直接将倾角仪传感器安装在待安装梁段的前端监控测点处，简化了梁段位置分析模块的数据转化步骤，且对于梁段而言，锚箱的位置精度控制不力将直接影响桥梁的安装传力，甚至给使用后期带来安全隐患，而且主梁线形误差的累计在后续的技术施工中很难纠偏，同时违背了几何控制法的控制原理，安装倾角仪传感器的两个监控测点位于待安装梁段顶面桥梁锚箱位置的两条纵向线上，提高了监控精度。

第四、本发明所述的智能化梁段匹配安装控制系统通过支架的安装座和连接杆的设置，使各个安装座在保证位于其上的传感器处于水平状态时，而且使各个传感器均处于同一水平面，提高监测的精度，减少数据转化步骤，且避免多次不同测量带来的实验误差。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的梁段的结构示意图；

图2为本发明的梁段的结构示意图；

图3为本发明的所述支座的结构示意图；

图4为本发明的图3所示a的局部放大示意图；

图5为本发明的智能化梁段匹配安装控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

待安装梁段1已安装梁段2桥面吊机3线条4倾角仪传感器5监控测点6纵向线7安装座8调节杆80气泡式水平仪81连接杆9

如图1-5所示，本发明提供一种智能化梁段匹配安装控制系统，包括：

角度传感器，其设置在待安装梁段1的前端，用于采集待安装梁段1与已安装梁段2间的夹角数据；

中央控制器，其与所述角度传感器通讯连接，以接收待安装梁段1的夹角数据，并将所述夹角数据转换为角度传感器安装点的高程数据xi；

其中，所述中央控制器判断安装点的高程数据xi与待安装梁段1位于安装点处的理论安装高度h1的高度差是否大于2mm，若是，所述中央控制器向桥面吊机3发出启动信号。

在上述技术方案中，角度传感器为多个，设置在待安装两端的前端，用于采集待安装梁段1与已安装梁段2间的夹角数据，中央控制器将夹角数据转换为角度传感器安装点的高程数据，并结合待安装梁段1位于安装点处的理论安装高度进行判断，给出高程调整量，后向桥面吊机3发出启动信号，控制桥面吊机3进行调整，每调整完一次，倾角仪采集一次，同样反馈到中央控制器，直到满足所述中央控制器判断安装点的高程数据xi与待安装梁段1位于安装点处的理论安装高度h1的高度差小于2mm，完成调整。采用这种方案使用角度传感器测量已安装梁段2和待安装梁段1间的相对夹角，有效的避免梁段的抖动影响测量精度，角度传感器安放在待安装梁段1的前端，避开紧邻桥面吊机3的位置，避免了吊机荷载造成的待安装梁段1局部变形，而影响测量精度，同时避开已安装梁段2和待安装梁段1相邻处的工人焊接作业和焊接设备的影响，通过角度传感器和中央控制器的协同调控，实现桥梁段匹配过程中可操作性好、安全可靠、经济性好、及运用前景好，随着交通建设事业的蓬勃发展，大跨度桥梁将要广泛修建，大跨度桥梁施工过程必须要进行施工监控，然而人工成本日益增大，如何在施工控制过程中节约人工成本，提高施工效率是未来重要发展方向，梁段安装过程中智能化控制，控制精度高，节约了大量的人力、物力和时间，从而能够推动施工控制技术的发展。

在另一种技术方案中，所述的智能化梁段匹配安装控制系统，还包括：无线采集与传输模块，其与所述角度传感器通讯连接，用于向所述角度传感器发出采集夹角数据指令；

所述中央控制器包括：与所述无线采集与传输模块通讯连接的无线数据接收模块、与所述无线数据接收模块通讯连接的梁段位置分析模块、与所述梁段位置分析模块通讯连接的吊机控制模块和梁段位置展示模块，所述桥面吊机3与待安装梁段1连接，用于调整待安装梁段1的位置；

其中，所述无线数据接收模块用于接收夹角数据并传输给所述梁段位置分析模块，所述梁段位置分析模块将夹角数据转换为角度传感器安装点相对于已安装梁段2的相对高程数据△h，设定已安装梁段2的高程数据为h2，则xi＝△h+h2，若xi和h1差的绝对值yi大于2mm，所述吊机控制模块向桥面吊机3发出启动信号，梁段位置展示模块用于显示待安装梁段1与已安装梁段2的相对位置。采用这种方案，无线采集与传输模块首先发出采集指令，角度传感器采集待安装梁段1与已安装梁段2间的夹角数据，梁段位置分析模块在结合监控技术要求的基础上，将夹角数据转换为角度传感器安装点相对于已安装梁段2的相对高程数据△h，传输与吊机控制模块，设定已安装梁段2的高程数据为h2，则xi＝△h+h2，比较xi和h1，得到梁段调整控制措施(升高或降低多少高程)，最后通过吊机控制系统进行现场操作，从而精确完成整个梁段匹配安装，在整个安装匹配的过程中通过梁段位置展示模块进行直观的展示，以供桥面吊机3操作人员及施工控制人员进行分析控制。

在另一种技术方案中，所述角度传感器为倾角仪传感器5，每个待安装梁段1上沿桥梁纵向中心线两侧分别安装一个倾角仪传感器5，两个倾角仪传感器5分别命名为上游倾角仪传感器和下游倾角仪传感器，所述桥面吊机3为两个，所述桥面吊机3与所述倾角仪传感器5一一对应，分别用于控制倾角仪传感器5安装点的上下移动，其中，与所述上游倾角仪传感器相对应的桥面吊机3命名为上游桥面吊机，另一个桥面吊机3命名为下游桥面吊机。采用这种方案，倾角仪传感器5和桥面吊机3均设置为两个，位于待安装梁段1的上下游方位各一个，方便调整上下游待安装梁段1扭转的同时，提高倾角仪传感器5的监控精度，从而保证控制精度。

在另一种技术方案中，将夹角数据转换为相对高程数据的方法具体为：

将倾角仪传感器5安装在已安装梁段2顶面，并将夹角数据归零，将归零后的倾角仪传感器5安装在待安装梁段1上，倾角仪传感器5采集的夹角数据为角α，倾角仪传感器5距离所述待安装梁段1靠近已安装梁段2间的距离为l，则倾角传感器安装点相对于已安装梁段2的相对高程数据△h＝l*sinα。采用这种方案能够将倾角仪数据转换为相对高程数据。

在另一种技术方案中，所述上游倾角仪传感器安装点的高程数据为x1，得y1，所述下游倾角仪传感器安装点的高程数据为x2，得y2，所述吊机控制模块向桥面吊机3发出启动信号具体为：

若y1>2mm，y2≤2mm，所述吊机控制模块控制上游桥面吊机启动，调整待安装梁段1的位置，直至y1≤2mm；

若y1≤2mm，y2>2mm，所述吊机控制模块控制控制下游桥面吊机启动，调整待安装梁段1的位置，直至y2≤2mm；

若y1>2mm，y2>2mm，所述吊机控制模块控制上游桥面吊机和下游桥面吊机同步启动，调整待安装梁段1的位置，直至y1≤2mm，y1≤2mm。采用这种方案将待安装梁段1分为两部分，两点同步测量，协同调整，相比于传统的通过水准仪进行测量的方式，工作原理简单，理论基础可靠，不受桥梁震动变形的影响，适于桥梁的施工监控，且施工技术危险小，节省了大量的人力监测成本；具有非常好的经济效益。

在另一种技术方案中，每个待安装梁段1顶面设有3条依次命名为第1-3横基线的线条4，将待安装梁段1顶面沿远离已安装梁段2的方向分为四段，依次命名为第1-4段，第1段与第4段宽度的和与第3段宽度相等，第1-3段的宽度比为0.6-0.8：2：1，每个待安装梁段1顶面桥梁锚箱位置处设有两条纵向线7，其中，第3横基线与两条纵向线7的交点处设有两个监控测点6，标记为t1、t2，其中，两个倾角仪传感器5分别安装于标记为t1、t2的两个监控测点6处，待安装梁段1的理论安装高度h1为监控测点6处的监控点高程。采用这种方案能够监控测点6处的监控点高程为预先监控计算并考虑误差修正后的理论安装高度，直接将倾角仪传感器5安装在待安装梁段1的前端监控测点6处，简化了梁段位置分析模块的数据转化步骤，且对于梁段而言，锚箱的位置精度控制不力将直接影响桥梁的安装传力，甚至给使用后期带来安全隐患，而且主梁线形误差的累计在后续的技术施工中很难纠偏，同时违背了几何控制法的控制原理，安装倾角仪传感器5的两个监控测点6位于待安装梁段1顶面桥梁锚箱位置的两条纵向线7上，提高了监控精度。

在另一种技术方案中，第2横基线和第1横基线与两条纵向线7交点处设有标记为t3、t4、t5、及t6的四个监控测点6，还包括：辅助倾角仪传感器5，所述辅助倾角仪传感器5选择性安装于标记为t3-t6的监控测点6处，调整待安装梁段1的位置至y1≤2mm，y1≤2mm时，所述辅助倾角仪传感器5安装点的高程数据为x3，x3与待安装梁段1位于其安装点处的理论安装高度h1的高度差不大于2mm，完成匹配。采用这种方案能够辅助检测匹配控制效果。

在另一种技术方案中，所述倾角仪传感器5及所述辅助倾角仪传感器5通过安装支架安装在待安装梁段1的顶面，所述支架包括：至少三个安装座8、及一端具有外螺纹的连接杆9，所述连接杆9连接相邻两个安装座8的相对侧面，以使相邻两个安装座8位于同一平面，至少三个安装座8中的两个安装于标记为t1、t2的两个监控测点6处，用于安装倾角仪传感器5，其中，所述安装座8为长方体形，其底面靠近四个内角处分别上下可调节设置有调节杆80，所述安装座8顶面设有气泡式水平仪81，穿过所述安装座8设有不位于同一条直线的至少三个穿孔，待安装梁块顶面具有与所述穿孔位置相匹配的第一螺纹孔，所述安装座8的相对侧壁的一个侧壁上具有与所述连接杆9一端外螺纹螺接的第二螺纹孔、另一个侧壁上具有嵌设连接杆9另一端的凹槽。采用这种方案，在待安装梁段1被吊起安装之前，先安装支架，支架的安装方法为，将其中一个安装座8(1号安装座)置于标记为t1的监控测点6上方，调整安装座8下方的调节杆80，以使位于其上方的气泡式水平仪81处于水平状态，螺栓穿过穿孔与位于其下方的第一螺纹孔匹配连接，以将该安装座8固定于待安装两端的t1监控测点6上方，1号安装座靠近t1监控测点6的一侧为第二螺纹孔，所述连接杆9(1号连接杆)具有外螺纹的一端与1号安装座靠近t1监控测点6一侧的第二螺纹孔螺接固定，另一个安装座8(2号安装座)靠近1号安装座的一侧设有对应的用于嵌设连接杆9(1号连接杆)的另一端，调整安装座8(2号安装座)下方的调节杆80，以使位于其上方的气泡式水平仪81处于水平状态，螺栓穿过穿孔与位于其下方的第一螺纹孔匹配连接，以将该安装座8固定于待安装两端的t2监控测点6上方，此时连接杆9(1号连接杆)也处于水平状态，同样处理其余安装座8与连接杆9的连接，通过连接杆9的设置，使各个安装座8在保证位于其上的传感器处于水平状态时，而且使各个传感器均处于同一水平面，提高监测的精度，减少数据转化步骤，且避免多次不同测量带来的实验误差。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明智能化梁段匹配安装控制系统的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。