一种架桥机姿态监测与自动调整系统的制作方法

1.本发明属于架桥机技术领域，具体涉及一种架桥机姿态监测与自动调整系统。


背景技术：

2.架桥机就是将预制好的梁片放置到预制好的桥墩上去的设备，架桥机属于起重机范畴，对于新建铁路线上简支梁桥的施工，现在已经有许多定型的架桥机，借助这些设备，可以实现整孔预制梁安全、高效的架设，大大提高了桥梁施工速度。
3.在架桥机建设到桥梁上或架桥机过孔后，需要对架桥机进行水平检测，以保证主梁的水平状态，通常由工人采用水管装水找平的方式进行主梁的水平测量，然后再通过调整支腿立柱高度调整主梁水平度，其对支腿立柱的高度调节通过工人进行判断，且调整后需再通过人工水管找平再反复进行调整，其劳动强度大，测量精度差，且易出现错误，如何对架桥机姿态进行自动监测并进行自动调整，是现有技术中存在的问题。且目前尚无技术资料显示能实现对架桥机主梁、横移轨道、支腿伸缩油缸相关部件进行整体自动调整，改变现有各部件独立、依靠人工调节的现状。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供一种架桥机姿态监测与自动调整系统，其实现了自动化调整主梁水平度，具有调节精度高、安全系统高的优势。
5.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
6.一种架桥机姿态监测与自动调整系统，包括主梁、前支腿组件、中支腿组件和后支腿组件，所述前支腿组件、中支腿组件和后支腿组件均包括一对支腿立柱，该对支腿立柱对称配置于主梁的左右两侧，所述支腿立柱底端均套设有支撑套柱，所述支腿立柱沿其轴向均布有数个第一销孔，支撑套柱设有第二销孔，该支撑套柱配置有伸缩油缸，该伸缩油缸的驱动端连接支腿立柱上部；还包括：
7.控制装置；
8.高差检测系统，所述高差检测系统设置于主梁，用以测量主梁的纵向高差以及主梁的横向高差，并将主梁的纵向高差数据和横向高差数据发送至控制装置；以及，
9.数个插销装置，所述支撑套柱均配置有该插销装置，所述插销装置包括销轴以及驱动机构，当第二销孔与第一销孔对中时，所述驱动机构可带动销轴贯穿第二销孔与第一销孔；
10.其中，所述支撑立柱顶端与主梁之间可枢转连接，所述伸缩油缸均配置有电控阀和第一位移传感器，所述电控阀、第一位移传感器和驱动机构均与该控制装置连接。
11.所述高差检测系统包括采集箱，以及与采集箱通过导线连接的数个静力水准仪，所述数个静力水准仪均布置于主梁，数个静力水准仪通过液管相互连通，数个静力水准仪均位于同一平面设置，且该设置平面位于主梁所处平面上，所述采集箱与控制装置相连接。
12.所述静力水准仪数量与支腿立柱数量相同，且静力水准仪一一对应设置于位于支
腿立柱上方的主梁。
13.所述支撑套柱配置有插销到位检测机构和拔销到位检测机构，所述插销到位检测机构和拔销到位检测机构分别配置于第二销孔的两端，且所述插销到位检测机构和拔销到位检测机构分别与控制装置连接，当所述销轴贯穿所述第二销孔与第一销孔时，所述插销到位检测机构触发并发送插销到位信息至控制装置，当销轴完全退出所述第二销孔与第一销孔时，所述拔销到位检测机构触发并发送拔销到位信息至控制装置。
14.所述销轴远离驱动机构的一端配置有检测槽，所述插销到位检测机构和拔销到位检测机构均包括导向套、压簧、检测杆和传感器，所述锁紧压簧配置于导向套内，所述检测杆一端与锁紧压簧连接，检测杆另一端穿出导向套，该锁紧压簧驱动检测杆伸出导向套或保持伸出导向套的趋势，
15.当所述销轴贯穿所述第二销孔与第一销孔时，所述插销到位检测机构的检测杆插入检测槽并触发传感器；当所述销轴完全退出所述第二销孔与第一销孔时，所述拔销到位检测机构的检测杆插入检测槽并触发传感器。
16.所述插销装置还包括销孔对中检测机构，该销孔对中检测机构设有用于拍摄所述第一销孔与所述第二销孔相对的摄像头，该控制装置根据摄像头拍摄的图像信息判断第一销孔与第二销孔是否对中。
17.所述导向套配置有解锁驱动部，该解锁驱动部包括解锁液压缸和与解锁液压缸相连接的连接杆，所述连接杆与检测杆同轴设置，且连接杆远离解锁液压杆的一端从导向套底部穿入导向套内并与检测杆连接，所述解锁液压缸与均连接控制装置。
18.所述前支腿组件和中支腿组件底部均配置有横移轨道，所述横移轨道底部至少配置有两组补偿调节支腿组件，两组补偿调节支腿组件分别设于横移轨道的两端，所述补偿调节支腿组件包括一对补偿调节支腿，该对补偿调节支腿配置于横移轨道的左右两侧，所述补偿调节支腿配置有第二移传感器，且所述补偿调节支腿和第二位移传感器均连接控制装置。
19.所述横移轨道还均匀布设有若干伸缩式载荷支腿，所述伸缩式载荷支腿配置有载荷传感器，该载荷传感器连接控制装置。
20.所述伸缩式载荷支腿和补偿调节支腿均为丝杆升降机，该丝杆升降机包括涡轮箱、丝杆和驱动电机，所述涡轮箱可转动配置有蜗杆，所述丝杆贯穿涡轮箱并与蜗杆传动连接，所述驱动电机与蜗杆连接，用以驱动蜗杆转动，所述驱动电机配置有断电自动刹车。
21.还包括支腿垂直检测系统，该支腿垂直检测系统包括数个倾角传感器，所述支腿立柱均配置有倾角传感器，该倾角传感器均连接控制装置。
22.本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
23.(1)本发明通过高差检测系统实时在线检测主梁姿态，通过高精度的静力水准仪检测前、中、后支腿立柱上主梁的高度差，判断主梁水平度状态，并与前、中、后支腿立柱的垂直度检测形成统一体系，实现实时反映架桥机整体姿态；控制装置利用检测的高差信息调整前、中、后支腿立柱伸缩，实现调整过程无人化、自动化，调整时间短，调整精度高。
24.(2)本发明通过设置插销到位检测机构和拔销到位检测机构实现了对插销动作的检测，销轴完全锁定或脱出后方可下一步动作，保障安全。
25.(3)本发明通过控制横移轨道两端的补偿调节支腿的伸长或缩短，实现了对支腿
立柱高度的进一步调节，以达到补偿支腿立柱高度调节的作用，进一步提高了主梁水平面的调节精度。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明的结构示意图；
28.图2为本发明的前支腿组件结构示意图；
29.图3为本发明中销轴处于锁定状态时的结构示意图；
30.图4为本发明中销轴处于完全拔出时的结构示意图；
31.图5为本发明中插销或拔销到位检测机构的剖视图；
32.图6为本发明中伸缩式载荷支腿的结构示意图；
33.图7为本发明的系统控制框图。
34.图标：1-主梁，21-前支腿组件，22-中支腿组件，23-后支腿组件，200-支腿立柱，210-支撑套柱，201-第一销孔，211-第二销孔，220-伸缩油缸，41-静力水准仪，51-销轴，510-检测槽，52-驱动机构，61-插销到位检测机构，62-拔销到位检测机构，601-导向套，602-压簧，603-检测杆，604-解锁液压油缸，7-横移轨道，71-补偿调节支腿，72-伸缩式载荷支腿，721-丝杆，722-涡轮箱，723-驱动电机，8-行走机构，9-倾角传感器。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“配置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒
介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.实施例
41.请参照图1-7，本实施例提供一种架桥机姿态监测与自动调整系统，包括主梁1、前支腿组件21、中支腿组件22、后支腿组件23、控制装置、高差检测系统和数个插销装置。
42.请参照图1和图2，所述前支腿组件21、中支腿组件22和后支腿组件23均包括一对支腿立柱200，该对支腿立柱200对称配置于主梁1的左右两侧，对主梁1承重；所述支腿立柱200底端均套设有支撑套柱210，支腿立柱200可于支撑套柱210内上下移动；所述支腿立柱200沿其轴向均布有数个第一销孔201，支撑套柱210设有第二销孔211，支腿立柱200于支撑套柱210内上下移动时第二销孔211可与第一销孔201对齐；该支撑套柱210配置有伸缩油缸220，该伸缩油缸220的驱动端连接支腿立柱200上部，利用伸缩油缸220的伸长或缩短带动支腿立柱200上下移动，以实现对支腿立柱200调节高度的作用。
43.所述高差检测系统设置于主梁1，用以测量主梁1的纵向高差以及主梁1的横向高差，并将主梁1的纵向高差数据和横向高差数据发送至控制装置，利用高差检测系统实现对主梁1姿态的自动化监测。
44.所述支撑套柱210均配置有该插销装置，所述插销装置包括销轴51以及驱动机构52，所述驱动机构52为伸缩杆，具体的，本实施例驱动机构52采用驱动液压缸，当第二销孔211与第一销孔201对中时，所述驱动机构52可带动销轴51直线移动贯穿第二销孔211与第一销孔201，以实现支腿立柱200的锁定。
45.所述控制装置可以是plc控制系统,也可以是工控机，本实施例的控制装置不做具体限制。
46.其中，所述支撑立柱顶端与主梁1之间可枢转连接，所述伸缩油缸220均配置有电控阀和第一位移传感器，利用电控阀实现对伸缩油缸220油路的自动控制，并利用第一位移传感器检测伸缩油缸220行程，以实现对伸缩油缸220伸缩行程的控制，所述高差检测装置、电控阀和驱动装置均与该控制装置连接。
47.通过上述设置，利用高差检测系统对主梁1的纵向高差和横向高差进行检测，控制装置根据主梁1的纵向高差数据和横向高差数据控制相应伸缩油缸220的电控阀、调整伸缩油缸220活塞的行程量，进而带动支腿立柱200于支撑套柱210内上下移动、补偿调节支腿立柱200高度，直至主梁1的水平度达到设定要求后，控制装置控制驱动机构52带动销轴51贯穿第二销孔211和第一销孔201，对支腿立柱200锁定，实现主梁1姿态的自动监测与调整。
48.本实施例进一步地，所述高差检测系统包括采集箱，以及与采集箱通过导线连接的数个静力水准仪41，所述数个静力水准仪41通过安装之间均布置于主梁1，数个静力水准仪41通过液管相互连通，基于连通器原理，设定一个相对稳定的基准点，当某个点出现沉降时，将引起各点压力的变化。通过测量传感器压力的变化，转换为液位变化，从而计算各测点相对水平基点的升降变化。数个静力水准仪41均位于同一平面设置，且该设置平面位于主梁1所处平面上，利用主梁1的静力水准仪41，实现对主梁1整体姿态的监测，所述采集箱与控制装置相连接，采集箱采集到的静力水准仪41监测数据发送至控制装置进行数据处理，从而根据数据控制相应的支腿立柱200进行高度调节。
49.本实施例进一步地，所述静力水准仪41数量与支腿立柱200数量相同，且静力水准
仪41一一对应设置于位于支腿立柱200上方的主梁1，利用静力水准仪41与支腿立柱200之间的对应关系，便于根据静力水准仪41检测数据补偿调节支腿立柱200的高度，进而便于主梁1姿态的调节。
50.本实施例进一步地，请参照图3和图4，所述支撑套柱210配置有插销到位检测机构61和拔销到位检测机构62，所述插销到位检测机构61和拔销到位检测机构62分别配置于第二销孔211的两端，且所述插销到位检测机构61和拔销到位检测机构62分别与控制装置连接，所述控制装置可连接显示器或声光装置，当所述销轴51贯穿所述第二销孔211与第一销孔201时，此时支腿立柱200处于锁定状态，所述插销到位检测机构61触发并发送插销到位信息至控制装置，由控制装置于显示器或声光装置显示插销到位信息，工作人员可进行架梁作业；当销轴51完全退出所述第二销孔211与第一销孔201时，此时支腿立柱200处于高度调节状态，所述拔销到位检测机构62触发并发送拔销到位信息至控制装置后，控制装置可控制伸缩油缸220进行支腿立柱200高度调节。而当插销到位检测机构61和拔销到位检测机构62均未触发时，则控制装置于显示器或声光装置发出警报，提醒工作人员进行工况检查；利用插销到位检测机构61和拔销到位检测机构62提高了在对主梁1销姿态调整时的安全性，防止插销未到位时工人上梁作业，同时防止插销未完全拔出时控制伸缩油缸220调整支腿立柱200。
51.本实施例进一步地，请参照图3、图4和图5，所述销轴51远离驱动机构52的一端配置有检测槽510，所述插销到位检测机构61和拔销到位检测机构62均包括导向套601、压簧602、检测杆603和传感器，所述传感器可设置于检测槽510或检测杆603，当检测杆603缩进导向套601内时，该传感器不被触发，当检测杆603伸出导向套601并插入至检测槽510中时，所述传感器触发；所述传感器与控制装置连接，传感器触发后信息传输至控制装置，所述锁紧压簧602配置于导向套601内，所述检测杆603一端与锁紧压簧602连接，检测杆603另一端穿出导向套601，该锁紧压簧602驱动检测杆603伸出导向套601或保持伸出导向套601的趋势。
52.当所述销轴51贯穿所述第二销孔211与第一销孔201时，所述插到位检测机构的检测杆603插入检测槽510并触发传感器；当所述销轴51完全退出所述第二销孔211与第一销孔201时，所述拔销到位检测机构62的检测杆603插入检测槽510并触发传感器；实现插销到位以及拔销到位的检测。
53.本实施例具体地，请参照图5，所述所述导向套601底部配置有解锁液压油缸604，该解锁液压油缸604的活塞杆从导向套601底端伸入导向套601内并连接检测杆603，在插销动作中，解锁液压缸处于卸荷状态，检测杆603仅在压簧602作用下保持伸出，当销轴51插入第一销孔201和第二销孔211的过程中，销轴51与检测杆603端部相接触，检测杆603受力缩进到导向套601内压缩压簧602，当检测杆603对准检测槽510时，检测杆603在弹簧作用力下弹入检测槽510中触发传感器，同时在检测杆603与检测槽510的配合作用下，对销轴51具有锁定作用，防止销轴51滑动；在对销轴51解锁时，利用解锁液压油缸604缩进带动检测杆603回缩至导向套601内，以便驱动机构52带动销轴51插销或拔销。
54.所述插销装置还包括销孔对中检测机构，该销孔对中检测机构可以采用ccd视觉检测系统，该销孔对中检测机构设有用于拍摄所述第一销孔201与所述第二销孔211相对的摄像头，所述摄像头连接控制装置，控制装置获取摄像头拍摄的图像信息并显示给工作人
员，工作人员根据图像信息判断第一销孔201与第二销孔211是否对中，如果工作人员确认第一销孔201与第二销孔211已对中，则控制装置控制驱动机构52动作，实现自动插销。
55.由于第一销孔201之间的间距一般为300mm左右，故支腿立柱200的调节高度为300mm、600mm、900mm,为非连续高度调节，为了补偿支腿立柱200高度的调节，请参照图1和图2，所述前支腿组件21和中支腿组件22底部均配置有横移轨道7，亦可以根据实际情况选择配置横移轨道7，但前支腿组件21和中支腿组件22应进行横移轨道7的设置，所述支撑套柱210通过行走机构8配置于该横移轨道7，所述横移轨道7底部至少配置有两组补偿调节支腿组件，两组补偿调节支腿组件分别设于横移轨道7的两端，所述补偿调节支腿组件包括一对补偿调节支腿71，在其他实施例中，所述补偿调节支腿组件可包括多个补偿调节支腿71；该对补偿调节支腿71配置于横移轨道7的左右两侧，以实现对横移轨道7在纵向和横向高度调节的作用，使其与主梁7的横向、纵向方向上自动调节的对应配合，所述补偿调节支腿71配置有第二移传感器，且所述补偿调节支腿71和第二位移传感器均连接控制装置，利用第二位移传感器对补偿调节支腿71的行程量进行控制。在对主梁1姿态进行自动调节时，控制装置接收所述静力水准仪41检测的高差数据，根据高差数据，控制装置对该静力水准仪41处的支腿立柱200以及横移轨道7进行调节，确保调节精度。
56.所述横移轨道7还均匀布设有若干伸缩式载荷支腿72，利用伸缩式载荷支腿72支撑横移轨道7，所述伸缩式载荷支腿72配置有载荷传感器，该载荷传感器连接控制装置，利用载荷传感器检测伸缩式载荷支腿的载荷，并将载荷数据传输至控制装置，在调节主梁姿态时，当载荷数据超过预设值时，控制装置进行预警，并停止主梁1姿态的调节，且对于继续增大载荷量的运动指令不予执行，保障安全；请参照图6，所述伸缩式载荷支腿72和补偿调节支腿71均为丝杆升降机，该丝杆升降机包括涡轮箱722、丝杆721和驱动电机723，所述涡轮箱722可转动配置有蜗杆，所述丝杆贯穿涡轮箱并与蜗杆传动连接，所述驱动电机723与蜗杆连接，用以驱动蜗杆转动，利用蜗杆的正转或反转，从而带动丝杆721伸长或缩进，以实现伸缩式载荷支腿72高度的调节，所述驱动电机配置有断电自动刹车，提高安全性。
57.本实施例还包括支腿垂直检测系统，该支腿垂直检测系统包括数个倾角传感器9，所述支腿立柱200均配置有倾角传感器9，该倾角传感器9均连接控制装置。利用倾角传感器9实现支腿立柱200垂直度的监测。而通过控制装置控制支腿立柱200高度进行调节以及控制横移轨道7的调节实现对支腿立柱200倾角的调节。
58.本发明通过高差检测系统检测架桥机主梁1的横纵高差，利用伸缩油缸220对支腿立柱200的高度进行调节，实现主梁1姿态的调节，同时利用横移轨道7的丝杆721升降机对横移轨道7的纵横坡度进行调节，实现对补偿调节支腿71调整高度的补偿，提高了调节精度，同时利用第一位移传感器和第二位移传感器对高度调节的行程进行检测，利用插销到位检测机构61和拔销到位检测机构62对插销、拔销到位进行检测，利用载荷传感器横移轨道7进行载荷检测，并将检测信号与执行机构形成闭环反馈控制系统，从而实现架桥机整体自动调整的方法，同时提高了主梁1水平度调节时的安全性。
59.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。