一种控制系统、具体该控制系统的支护设备及支护设备的控制方法与流程

本发明涉及地连墙施工，具体来说是一种控制系统、具体该控制系统的支护设备及支护设备的控制方法。

背景技术：

1、地连墙具有工效高、墙体刚度大、承载力大等优点，因此常作为悬索桥重力式锚碇的支护结构。

2、目前，较为先进的地连墙在施工过程中采用钢箱和钢筋笼分期下放到的顺序，钢箱结构通常为分段制造，在下放过程中将待下放钢箱与已下放钢箱进行焊接。

3、在传统施工作业中，通常采用履带式起重机对钢箱进行吊装作业来完成不同节段的钢箱之间的焊接工作，但履带式起重机吊装属于柔性吊装形式，在吊装过程中受气候等外部环境影响较大，因此在气候条件较差时需要对钢箱进行临时固定，以保障施工安全。

4、现阶段，在不同节段钢箱的吊装焊接施工方案中，使用履带式起重机对钢箱进行吊装和对位作业时，通常采用缆风绳连接钢箱中部和地锚对其进行临时拉拽固定，但该方法仅在部分环境适用且较为依靠操作人员的施工经验，具有一定的局限性，在环境较为恶劣的施工场景中，使用该方法来辅助完成钢箱的吊装焊接作业，会增加施工风险，影响施工进度。

5、综上所述，在钢箱在吊装焊接施工过程中的安全性和施工进度保障方面，自动化、智能化水平还有待提高。

6、因此在钢箱吊装焊接过程中亟需一种钢箱自动化支护装备及其控制系统和控制方法来保障施工进度和施工安全。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供可以用于支护设备自动移位以及调整工作姿态的控制系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种支护设备用控制系统，包括控制模块、行走控制模块、自动调平模块、支护臂支撑控制模块及人机交互模块；所述行走控制模块、自动调平模块、支护臂支撑控制模块及人机交互模块均与控制模块相连接；

4、所述控制模块包括电气设备控制柜；所述控制模块接收上述行走控制模块、自动调平模块和支护臂支撑控制模块的数据并将其传输到人机交互模块；

5、所述行走控制模块包括设置在支护设备上的北斗定位模块以及行走马达模块；

6、北斗定位模块用于实时支护装备的位置并将数据传输到上述控制模块，行走马达模块用于控制支护设备移动；

7、所述自动调平模块包括设置在支护设备上的倾角传感器、悬挂油缸和油缸位移传感器；倾角传感器用于采集支护装备的姿态并将数据传输到上述控制模块，悬挂油缸通过接收控制模块的指令完成对支护装备姿态的调整，油缸位移传感器用于采集上述悬挂油缸的位移数据并将数据传输到上述控制模块；

8、所述支护臂支撑控制模块包括设置在支护设备上的距离传感器以及伸缩油缸，所述距离传感器用于检测支护装备中支护臂与钢箱之间的距离，伸缩油缸通过接收控制模块的指令来控制支护装备中支护臂与钢箱之间的距离；

9、所述人机交互模块包括触摸屏，所述触摸屏安装在电气设备控制柜上，该人机交互模块能够显示上述控制模块中采集的数据，并能够在触摸屏上输入控制指令通过控制模块下发到上述行走控制模块、自动调平模块和支护臂支撑控制模块。

10、一种支护设备，所述支护设备上设有所述控制系统；

11、所述支护设备包括多功能底盘，所述多功能底盘上设有支撑架机构；

12、所述支撑架机构包括多个支撑架体；相邻所述支撑架体依次堆叠布置；

13、每个所述支撑架体侧面均设有挤压限位结构；

14、所述挤压限位机构包括第一限位机构以及第二限位机构；所述第一限位机构与第二限位机构分布在对应支撑架体的两侧；

15、所述多功能底盘包括底盘架体，所述底盘架体上设有行走组件，所述行走组件通过回转驱动与底盘架体相连接；所述底盘架体上设有锚固伸缩支腿；所述行走组件包括轮胎、行走驱动马达、悬挂油缸、行走组件架以及行走组件摇臂；所述行走驱动马达一端固定于行走组件摇臂上，另一端与轮胎相连接，所述行走组件摇臂与行走组件架铰接，悬挂油缸设有位移传感器，所述悬挂油缸两端分别与行走组件架和行走组件摇臂铰接。

16、所述第一限位机构包括侧向支撑架，所述侧向支撑架上设有前向限位机构以及侧向限位机构；所述前向限位机构包括设置在侧向支撑架上的前向伸缩臂，所述前向伸缩臂连接有前向驱动部；所述侧向限位机构包括设置在侧向支撑架上的侧向伸缩臂，所述侧向伸缩臂连接有侧向驱动部。

17、所述第二限位机构包括设置在支撑架体上的后向支撑板，所述后续支撑板上设有后向伸缩臂，所述后向伸缩臂连接有后向驱动部。

18、所述支撑架体包括四个所述支撑立柱，四个所述支撑立柱呈间隔对称分布；所述支撑立柱上设有平台；每个所述支撑立柱端部设有法兰板。

19、每个所述支撑架体端部设有外伸连接机构；所述外伸连接机构包括外伸连接架，所述外伸连接架上设有移动连接块，所述外伸连接架端部设有挡板，所述挡板与移动连接块相对布置。

20、一种所述支护设备的控制方法；

21、步骤一：通过北斗定位模块检测钢箱自动化支护装备的当前位置，在人工交互模块中设定目标工作位置；

22、步骤二：控制模块通过一种a-star算法完成对钢箱自动化支护装备从当前位置到目标工作位置的路径规划；

23、步骤三：控制模块通过北斗定位模块的位置数据，采用一种预瞄pid控制方法来驱动行走控制模块中的行走马达模块，完成对步骤二中规划路径的跟踪，实现钢箱自动化支护装备从从当前位置到目标工作位置的移动；

24、步骤四：到达目标工作位置后，控制模块通过倾角传感器的的姿态数据，采用一种pid控制方法来驱动自动调平模块中的悬挂油缸，完成对钢箱自动化支护装备的调平；

25、步骤五：钢箱自动化支护装备调平后，控制模块根据支护臂支撑控制模块中距离传感器检测到的支护臂与钢箱之间的距离驱动伸缩油缸直至支护臂抵在钢箱上，对其进行支护。

26、所述步骤四中自动调平模块中的悬挂油缸根据pid控制器的输出去调整支护装备的姿态。

27、所述pid控制方法包括对支护设备俯仰角β和横滚角γ的控制。

28、所述步骤三中行走控制模块中的行走马达根据预瞄pid控制器的输出去调整支护装备的行走方向。

29、本发明的优点在于：

30、本发明公开了一种控制系统、具体该控制系统的支护设备及支护设备的控制方法。

31、本发明通过支护设备以及在支护设备上设置行走控制模块、自动调平模块、支护臂支撑控制模块及人机交互模块；可通过支护装备的控制系统和控制方法调整支护装备的位置、姿态和支护臂状态，保证在施工作业中钢箱的平稳固定，从而提高钢箱吊装焊接施工过程中的稳定性和安全性，使钢箱施工即使在风力较大的天气环境下依然可以安全进行，从而能够保障施工进度，节省项目施工成本。

技术特征：

1.一种支护设备用控制系统，其特征在于，包括控制模块、行走控制模块、自动调平模块、支护臂支撑控制模块及人机交互模块；所述行走控制模块、自动调平模块、支护臂支撑控制模块及人机交互模块均与控制模块相连接；

2.一种支护设备，其特征在于，所述支护设备上设有如权利要求1所述控制系统；

3.根据权利要求2所述的一种支护设备，其特征在于，所述第一限位机构包括侧向支撑架，所述侧向支撑架上设有前向限位机构以及侧向限位机构；所述前向限位机构包括设置在侧向支撑架上的前向伸缩臂，所述前向伸缩臂连接有前向驱动部；所述侧向限位机构包括设置在侧向支撑架上的侧向伸缩臂，所述侧向伸缩臂连接有侧向驱动部。

4.根据权利要求2所述的一种支护设备，其特征在于，所述第二限位机构包括设置在支撑架体上的后向支撑板，所述后续支撑板上设有后向伸缩臂，所述后向伸缩臂连接有后向驱动部。

5.根据权利要求2所述的一种支护设备，其特征在于，所述支撑架体包括四个所述支撑立柱，四个所述支撑立柱呈间隔对称分布；所述支撑立柱上设有平台；每个所述支撑立柱端部设有法兰板。

6.根据权利要求2所述的一种支护设备，其特征在于，每个所述支撑架体端部设有外伸连接机构；所述外伸连接机构包括外伸连接架，所述外伸连接架上设有移动连接块，所述外伸连接架端部设有挡板，所述挡板与移动连接块相对布置。

7.一种权利要求2-6任一项所述支护设备的控制方法，其特征在于；

8.根据权利要求7所述的一种支护设备的控制方法，其特征在于，所述步骤四中自动调平模块中的悬挂油缸根据pid控制器的输出去调整支护装备的姿态。

9.根据权利要求8所述的一种支护设备的控制方法，其特征在于，所述pid控制方法包括对支护设备俯仰角β和横滚角γ的控制。

10.根据权利要求7所述的一种支护设备的控制方法，其特征在于，所述步骤三中行走控制模块中的行走马达根据预瞄pid控制器的输出去调整支护装备的行走方向。

技术总结
本发明涉及地连墙施工技术领域，具体来说是一种控制系统、具体该控制系统的支护设备及支护设备的控制方法；包括控制模块、行走控制模块、自动调平模块、支护臂支撑控制模块及人机交互模块；所述行走控制模块、自动调平模块、支护臂支撑控制模块及人机交互模块均与控制模块相连接；本发明通过支护设备以及在支护设备上设置行走控制模块、自动调平模块、支护臂支撑控制模块及人机交互模块；使得支护装备的位置、姿态和支护臂状态可以调整，保证在施工作业中钢箱的平稳固定，从而提高钢箱吊装焊接施工过程中的稳定性和安全性，使钢箱施工即使在风力较大的天气环境下依然可以安全进行，从而能够保障施工进度，节省项目施工成本。

技术研发人员：王通,夏欢,朱其敏,程雪聪,周宴平,钟永新,程茂林,付金磊,栾寿福,屈成,范金祝,鲁信旺,汪碧清,徐滔,李靖,江船,郭龙,张洋,饶为胜,纪晓宇,刘汉卿,韦吉祥,田炯,庄佳俊
受保护的技术使用者：中交二航局第四工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7