一种基于光电开关的混凝土布料机自动预标定方法与流程

本发明涉及建筑工业化中预制构件混凝土布料机自动控制技术领域，具体涉及一种基于光电开关的混凝土布料机自动预标定方法。

背景技术：

现今国内建筑使用的混凝土构配件多数采用现浇方式生产，该方式存在环境污染大、施工效率低和产品质量不稳定等问题。随着我国工业化进程的加快，混凝土预制构件工厂化生产将是我国建筑工业化发展的重要趋势，其中混凝土布料是混凝土预制构件工厂化生产的关键环节，其过程是：混凝土布料机在装载完混凝土之后，按照系统控制要求，在布料大车和小车的带动下，沿着固定轨道行走；在行走过程中，借助装配在出料口的螺杆将搅拌好的混凝土推出浇筑到底模托盘上已拼装好的磁性边模范围内，完成预制构件的浇筑生产，布料过程如图1所示，其中布料小车能够带着布料机沿布料方向前后移动，布料大车能够带着布料机左右移动。

混凝土布料机能够按照控制系统要求进行布料，最重要的前提是能够精准定位布料作业时的初始位置，也就是确定布料机相对磁性边模的位置，进而保证布料机能在规定区域内按照设定要求进行布料生产，同时也能防止布料过程中混凝土撒至磁性边模外。

国内用于混凝土预制构件生产的布料系统普遍采用手动控制方式，即操作员在布料区域旁观察布料机的位置，通过遥控器控制布料机移动至布料机的初始位置。这种人工操作布料机进行预标定存在的问题是布料机定位不准、且定位效率低，更重要的是限制了后期布料自动控制系统的开发和实现。所以，为提高布料机自动控制水平、改进其定位精度及效率，业内急需一种用于混凝土布料机的预标定技术。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于光电开关的混凝土布料机自动预标定方法，通过在混凝土布料机其中一侧边缘布料口下方增设的一个光电开关检测磁性边模，结合原有布料机控制系统中布料大车横梁上控制柜中的控制器、布料机布料大车和小车驱动电机上的两个编码器，实现磁性边模位置的检测，进而通过原有布料系统的控制器确定混凝土布料机的预标定点，明显提高了混凝土布料机确定预标定点的准确性及效率，进而缩减定位时间，提高生产效率。

为了实现上述目的，一种基于光电开关的混凝土布料机自动预标定方法，包括以下步骤：

步骤1：在布料机其中一侧边缘布料口下方增设一个光电开关，同时，规定与布料机布料小车行走路线平行的方向为x轴，与x轴垂直的方向为y轴，其中，布料小车沿x轴往返行走，布料大车沿y轴往返行走；

步骤2：控制器控制布料大车和小车带动布料机到达布料区域外的初始位置，然后向布料区域内行走，通过光电开关对磁性边模的检测，确定磁性边模相对于布料机的位置，利用控制器记录布料机光电开关的预标定点(xj0，yj0)，具体步骤如下：

步骤2.1：控制器控制布料小车带动布料机到达布料区域外的初始位置，然后沿x轴由布料区域外向布料区域内行走，当布料口下方的光电开关检测到磁性边模时，表明检测到与x轴垂直的靠近初始位置一侧的磁性边模，记为aa边模，此时检测到的是aa边模在布料区域外侧的外沿；

步骤2.2：控制器控制布料小车带动布料机继续沿x轴向布料区域内行走，当布料口下方的光电开关检测的磁性边模信号消失时，控制器控制布料小车停车，此时检测到的是aa磁性边模在布料区域侧的内沿，控制器记录此时布料小车在x轴方向的位置xj0；

步骤2.3：控制器控制布料小车带动布料机沿x轴反向移动，返回到布料区域外的初始位置；

步骤2.4：控制器控制布料大车带动布料机沿y轴向预标定点一侧移动，直到沿y轴方向，布料机所在位置距离预标定点一侧与x轴平行的磁性边模外沿超过光电开关的检测半径，控制器再控制布料小车带动布料机沿x轴方向移动至与x轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模外侧，记为bb磁性边模外侧；

步骤2.5：控制器控制布料大车带动布料机沿y轴由布料区域外向布料区域内行走，当布料口下方的光电开关检测到磁性边模时，表明检测到bb磁性边模的外沿，继续控制布料大车沿原方向行走，直到光电开关检测到磁性边模信号消失，布料大车停车，控制器记录此时布料大车在y轴方向的位置yj0，至此得到混凝土布料机光电开关的预标定点(xj0，yj0)；

步骤3：控制器根据光电开关的安装位置与布料口外沿端点的距离(xj，yj)，结合布料机光电开关的预标定点(xj0，yj0)，计算布料机布料口外沿端点在底模托盘表面对应的布料机预标定点m(x0，y0)，其中，x0＝xj0-xj，y0＝yj0-yj；

步骤4：根据布料机预标定点(x0，y0)以及布料机当前所在的位置(xcrt，ycrt)，确定布料机与预标定点m(x0，y0)的相对位置(xrel，yrel)，并通过控制器控制布料机行走到预标定点m(x0，y0)，准备进行布料生产。

本发明的有益效果：

本发明提出一种基于光电开关的混凝土布料机自动预标定方法，只需在现有混凝土布料机布料口的下方增设一个光电开关，通过光电开关对磁性边模的检测，即可确定混凝土布料机的预标定点，对现有设备及检测系统改动小、改造成本低，与现有布料系统兼容性好，易于实现，同时可以自动完成布料机预标定，提高混凝土布料机确定预标定点的准确性及预标定效率，另外，本发明充分考虑预标定过程中磁性边模内部钢筋和其他外部因素对于标定结果的干扰，利用磁性边模内沿进行标定，提高了混凝土布料机预标定技术的实用性和准确性。

附图说明

图1为本发明背景技术中混凝土布料机布料过程示意图；

图2为本发明实施例中基于光电开关的混凝土布料机自动预标定方法流程图；

图3为本发明实施例中基于光电开关的混凝土布料机自动预标定方法原理图；

图4为本发明实施例中光电开关安装位置与1号布料口外沿端点a的位置示意图。

图中，1、布料小车；2、混凝土布料机；3、螺旋铰刀；4、布料机的1号布料口；5、布料大车；6、底模托盘；7、磁性边模；8、导轨；9、光电开关；10、控制柜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优势更加清晰，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种基于光电开关的混凝土布料机自动预标定方法，流程如图2所示，原理如图3所示，图3中的箭头示意为控制器带动布料机的运动路线，具体方法如下所述：

步骤1：在布料机1号布料口下方增设一个光电接近开关，同时，规定与布料机布料小车行走路线平行的方向为x轴，与x轴垂直的方向为y轴，其中，布料小车沿x轴往返行走，布料大车沿y轴往返行走。

步骤2：控制器控制布料大车和小车带动布料机到达布料区域外的初始位置，然后向布料区域内行走，通过光电开关对磁性边模的检测，确定磁性边模相对于布料机的位置，利用控制器记录布料机光电开关的预标定点(xj0，yj0)，具体步骤如下：

步骤2.1：控制器控制布料小车带动布料机到达布料区域外的初始位置，然后沿x轴由布料区域外向布料区域内行走，当布料口下方的光电开关检测到磁性边模时，表明检测到与x轴垂直的靠近初始位置一侧的磁性边模，记为aa边模，此时检测到的是aa边模在布料区域外侧的外沿。

步骤2.2：控制器控制布料小车带动布料机继续沿x轴向布料区域内行走，当布料口下方的光电开关检测的磁性边模信号消失时，控制器控制布料小车停车，此时检测到的是aa磁性边模在布料区域侧的内沿，控制器记录此时布料小车在x轴方向的位置xj0。

步骤2.3：控制器控制布料小车带动布料机沿x轴反向移动，返回到布料区域外的初始位置。

步骤2.4：控制器控制布料大车带动布料机沿y轴向预标定点一侧移动，直到沿y轴方向，布料机所在位置距离预标定点一侧与x轴平行的磁性边模外沿超过光电开关的检测半径，控制器再控制布料小车带动布料机沿x轴方向移动至与x轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模外侧，记为bb磁性边模外侧。

步骤2.5：控制器控制布料大车带动布料机沿y轴由布料区域外向布料区域内行走，当布料口下方的光电开关检测到磁性边模时，表明检测到bb磁性边模的外沿，继续控制布料大车沿原方向行走，直到光电开关检测到磁性边模信号消失，布料大车停车，控制器记录此时布料大车在y轴方向的位置yj0，至此得到混凝土布料机开关的预标定点(xj0，yj0)。

步骤3：控制器根据光电开关的安装位置与布料口外沿端点a的距离(xj，yj)，如图4所示，结合布料机光电开关的预标定点(xj0，yj0)计算布料机布料口外沿端点a在底模托盘表面对应的布料机预标定点m(x0，y0)，其中，x0＝xj0-xj，y0＝yj0-yj。

步骤4：根据布料机预标定点(x0，y0)以及布料机当前所在的位置(xcrt，ycrt)，确定布料机与预标定点m(x0，y0)的相对位置(xrel，yrel)，并通过控制器控制布料机行走到预标定点m(x0，y0)，准备进行布料生产。

所述布料机通过控制器控制布料机行走到预标定点m(x0，y0)的控制公式如下：

xrel＝xcrt-x0；

yrel＝ycrt-y0；

xcrt(t)＝xcrt(t-1)±vxtsc；

ycrt(t)＝ycrt(t-1)±vdtsc；

其中，xcrt(t)和ycrt(t)分别为布料机在第t个周期时在坐标系x轴和y轴的位置，vx为布料小车驱动电机上的编码器检测的布料小车的行走速度，vd为布料大车驱动电机上的编码器检测的布料大车的行走速度，当布料小车或大车向x轴或y轴数值增大方向行走时，公式中速度前面的符号取“+”号，反之取“-”号，tsc为固定周期，根据不同控制器取不同的值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；因而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。