本发明属于节段桥梁预制施工技术领域，涉及一种节段桥梁预制线形的自动控制系统。
背景技术：
节段施工桥梁的预制场地往往位于桥址附近位置，地质条件较差，容易出现测量基准塔的变位，从而影响短线法节段施工匹配的精度。因此，提出了一种将测量塔与端模固结的测量方法，这种方法是在放样阶段布设六个测点构件，通过测量测点构件间的距离及角度来确定当前节段和匹配节段的相对位置。由于预制场地地质条件普遍较差，基准塔与目标塔往往在施工工期内发生一定的变位。同时，由于基准塔与目标塔的偏位校核耗费时间较长，实际工程应用时，不会在每个节段施工前均进行基准塔与目标塔的校核，一般情况下一个月进行一次校核。而在这一个月的施工工期内，基准塔与目标塔发生的偏位施工方是未知的。由此，采用传统施工方法确定水平位置时，由于理论中心线发生了变动，将会使得各节段的水平相对位置测量误差，而且这一误差随着浇筑循环的增加迅速变大，最终使得桥梁的中心轴线偏差超出许可值范围。此外，外部基准塔受外部环境如天气、温度、风力、环境振动等影响较大，对节段桥梁预制施工的精度造成不利影响。
而且传统节段桥梁放样均采用人工放样，需根据全站仪测量数据反复校核调整匹配段位置，直到满足放样误差要求。这一过程自动化程度低，放样测量程序、匹配段位置调整程序及放样精度校核不仅消费时间长，而且容易受测量人员操作影响，生产效率有待进一步提高。再者，节段桥梁的线形调整方法多采用国外行业软件完成，需要将每个节段的放样数据、回测数据人工输入到软件，经由软件计算出下一节段的放样数据，过程复杂繁琐。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可自动放样及自动调整的节段桥梁预制线形的自动控制系统。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
节段桥梁预制线形的自动控制系统，用于控制由端模、浇筑区域和匹配区域构成的成型模组，在成型模组的匹配区域设置匹配节段，在浇筑区域成型浇筑节段，其特征在于，自动控制系统包括用于测设匹配节段与浇筑节段几何位置的自动测设单元、用于接收自动测设单元测量数据以及进行调整量计算的中控单元和用于调整匹配节段位置的自动调整单元，所述的中控单元根据自动测设单元所测得的数据计算出匹配节段的误差并控制自动调整单元的调整量。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述的中控单元包括数据处理模块、误差调整计算模块、自动调整模块和数据处理及后处理模块。自动调整单元为若干设于匹配节段下方的千斤顶或其他可改变匹配节段纵向位置的装置，通过自动调整模块控制千斤顶的伸缩来改变匹配节段的纵向位置。同时可将千斤顶安装到移动车体上，可横向改变千斤顶的位置来改变匹配节段的横向位置。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述的自动测设单元包括固定在端模上的高精度自动测量机器人、若干个设于匹配节段上的测点一和若干设于浇筑节段上的测点二。
本自动控制系统具有以下阶段：1、放样阶段；2、匹配阶段；3、浇筑阶段；4、回测阶段。数据处理模块的功能包括在放样阶段及回测阶段通过测得的测点一或测点二的距离及角度，计算出各测点的x、y、z坐标值；误差调整计算模块用于根据回测阶段的各测点坐标值计算出浇筑完成后匹配节段与当前浇筑节段的实际相对位置，将实际相对位置与理论相对位置进行比较后得出调整量，用于下一节段的放样施工；自动调整模块用于放样阶段，根据测量数据处理模块输出的x、y、z坐标值计算出各液压千斤顶应调整量，并将指令发送自动调整单元，从而控制自动调整单元；数据记录及后处理模块用于记录各节段的理论位置以及在放样阶段及回测阶段的实际位置记录，以及用于数据的后处理。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，在放样阶段，自动测设单元的测量数据输入到数据处理模块和数据记录及后处理模块，自动调整模块的计算数据反馈到自动测设单元；在回测阶段，自动测设单元的测量数据输入到数据处理模块和数据记录及后处理模块，误差调整计算模块的计算数据反馈到下一个浇筑循环放样阶段的自动测设单元。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述的端模上刚接有测设平台，所述的高精度自动测量机器人设于测设平台上。设置的测设平台与端模钢接，稳定性好，确保高精度自动测量机器人的测量基点与端模不会发生相对位移，减少节段线形误差。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述的测点一为6个设于匹配节段的上表面，所述测点二的数量与测点一的数量相等且设于浇筑节段的上表面，所述的测点一与测点二一一对应设置。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述的匹配节段靠近端模的一侧固定有三个均匀分布的测点构件一，其远离端模的一侧固定有若干与测点构件一数量相等且一一对应设置的测点构件二，所述的测点构件一呈l型且测点构件一的竖直板的外表面与匹配节段的侧面平齐，其水平板的上表面与匹配节段的上表面平齐，每个测点构件一的水平板上均设有一个测点一；所述的测点构件二呈l型且测点构件二的竖直板的外表面与匹配节段的另一侧面平齐，其水平板的上表面与匹配节段的上表面平齐，每个测点构件二的水平板上均设有一个测点一。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述的端模上通过固定结构一固定有若干个与测点构件一一一对应设置的测点构件三，所述的测点构件三呈l型且测点构件三的竖直板的外表面与端模的侧面平齐，其水平板的上表面与端模的上表面平齐，每个测点构件三的水平板上均设有一个测点二。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述的固定结构一包括通过辊轴铰接在端模上表面上的旋转盖板、两个设于测点构件三的水平板上的螺栓孔一和两个螺栓一，所述的螺栓一和与之对应的螺栓孔一螺纹连接，位于测点构件三上的测点二位于两螺栓孔一连线的中点处。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述的匹配节段上通过固定结构二固定有若干个与测点构件三一一对应设置的测点构件四，所述的测点构件四呈l型且测点构件四的竖直板的外表面与测点构件一的竖直板的外表面贴靠设置，其水平板的上表面与测点构件一的水平板的上表面平齐，每个测点构件四的水平板上均设有一个测点二。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述的固定结构二包括通过螺栓二固定在测点构件一的水平板上的匹配盖板、两个设于测点构件四的水平板上的螺栓孔三和两个螺栓三，所述的螺栓三和与之对应的螺栓孔三螺纹连接，位于测点构件四上的测点二位于两螺栓孔三连线的中点处；所述的测点构件一的水平板上设有两个螺栓孔二，所述的螺栓二和与之对应设置的螺栓孔二螺纹连接，位于测点构件一的水平板上的测点一位于两螺栓孔二连线的中点处。
在上述的节段桥梁预制线形的自动控制系统中，所述螺栓一的下部盖设有保护罩一，所述螺栓三的下部盖设有保护罩二。设置的保护罩一和保护罩二可避免在浇筑混凝土后粘连。
测点一为设置在测点构件一与测点构件二的水平板上的十字丝，测点二为设置在测点构件三与测点构件四的水平板上的十字丝。测点构件一、测点构件二、测点构件三和测点构件四为角钢件。
本自动控制系统的工作过程如下：在放样阶段，先采用常规的方法调整端模的水平及竖向位置，粗放位置后，将自动测量机器人设置在测设平台上，将六个测量棱镜放置在匹配节段的六个测点一上，自动测量机器人根据预设程序依次读取各测点一的距离及相对角度，采集的数据反馈至中控单元；匹配节段根据本控制系统自动调整就位后，自动测量机器人再读取各测点一的测量数据，若测得数据超出放样精度要求，将再次自动调整匹配节段的位置直至满足放样精度要求，完成匹配放样。
随后在端模与匹配节段之间浇筑好浇筑节段。在浇筑时，匹配节段的位置会发生改变。在回测阶段，将测量棱镜放置在匹配节段的六个测点一上，自动测量机器人依次测量后将回测数据反馈到中控单元用于计算浇筑后节段的相对位置；再将测量棱镜放置在浇筑节段的各测点二上，自动测量机器人测量后将回测数据反馈到中控单元用于计算当前浇筑节段各测点的相对位置。
随后将匹配节段移至预制场地储存，将浇筑节段移至匹配区域形成新的匹配节段，经过放样阶段、匹配阶段、浇筑阶段后浇筑成型第二个浇筑节段，依次完成后续各节段的预制施工，直至所有的预制节段浇筑完成。
与现有技术相比，本节段桥梁预制线形的自动控制系统具有以下优点：在放样阶段和回测阶段测量及调整工序均由中控单元自动完成，在提高了施工精度及生产效率的同时，缩短了预制施工时间，节约了工程成本，具有可观的经济效益；在放样阶段，测点一和测点二分别通过连接结构一和连接结构二与端模和匹配节段固定，在回测阶段拆除连接结构一及连接结构二，保证测点位置无变动，保证了测点位置测量的准确性，减少了认为操作误差；所有施工作业均在预制厂棚内进行，避免了由于天气、温度、风力、外部振动等干扰引起的施工误差，保证了连续施工，提高了节段施工质量及精度要求。
附图说明
图1是本发明提供的控制系统的流程图。
图2是各测点构件的连接结构示意图。
图3是测点构件一的俯视图。
图4是测点构件一的侧视图。
图5是放样阶段的测量示意图。
图6是回测阶段中匹配节段测量示意图。
图7是回测阶段中浇筑节段测量示意图。
图中，1、端模；2、匹配节段；3、浇筑节段；4a、测点一；4b、测点二；5、测点构件一；6、测点构件二；7、测点构件三；8、旋转盖板；9、螺栓一；10、测点构件四；11、螺栓二；12、匹配盖板；13、螺栓三；14、螺栓孔二；15、保护罩一；16、保护罩二。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图2所示的节段桥梁预制线形的自动控制系统，用于控制由端模1、浇筑区域和匹配区域构成的成型模组，在成型模组的匹配区域设置匹配节段2，在浇筑区域成型浇筑节段3。该自动控制系统包括用于测设匹配节段2与浇筑节段3几何位置的自动测设单元、用于接收自动测设单元测量数据以及进行调整量计算的中控单元和用于调整匹配节段2位置的自动调整单元，中控单元根据自动测设单元所测得的数据计算出匹配节段2的误差并控制自动调整单元的调整量。
如图1所示，中控单元包括数据处理模块、误差调整计算模块、自动调整模块和数据处理及后处理模块。在放样阶段，自动测设单元的测量数据输入到数据处理模块及数据记录及后处理模块，自动调整模块的计算数据反馈到自动测设单元；在回测阶段，自动测设单元的测量数据输入到数据处理模块及数据记录及后处理模块，误差调整计算模块的计算数据反馈到下一个浇筑循环放样阶段的自动测设单元。自动调整单元为若干设于匹配节段2下方的千斤顶或其他可改变匹配节段2纵向位置的装置，通过自动调整模块控制千斤顶的伸缩来改变匹配节段2的纵向位置。同时可将千斤顶安装到移动车体上，可横向改变千斤顶的位置来改变匹配节段2的横向位置。
本实施例中，自动测设单元包括固定在端模1上的高精度自动测量机器人、若干个设于匹配节段2上的测点一4a和若干设于浇筑节段3上的测点二4b。
本自动控制系统具有以下阶段：1、放样阶段；2、匹配阶段；3、浇筑阶段；4、回测阶段。数据处理模块的功能包括在放样阶段及回测阶段通过测得的测点一4a或测点二4b的距离及角度，计算出各测点的x、y、z坐标值；误差调整计算模块用于根据回测阶段的各测点坐标值计算出浇筑完成后匹配节段2与当前浇筑节段3的实际相对位置，将实际相对位置与理论相对位置进行比较后得出调整量，用于下一节段的放样施工；自动调整模块用于放样阶段，根据测量数据处理模块输出的x、y、z坐标值计算出各液压千斤顶应调整量，并将指令发送自动调整单元，从而控制自动调整单元；数据记录及后处理模块用于记录各节段的理论位置以及在放样阶段及回测阶段的实际位置记录，以及用于数据的后处理。
如图5-7所示，端模1上刚接有测设平台，高精度自动测量机器人设于测设平台上。设置的测设平台与端模1钢接，稳定性好，确保高精度自动测量机器人的测量基点与端模1不会发生相对位移，减少节段线形误差。
如图5-7所示，测点一4a为6个设于匹配节段2的上表面，测点二4b的数量与测点一4a的数量相等且设于浇筑节段3的上表面，测点一4a与测点二4b一一对应设置。
如图2所示，匹配节段2靠近端模1的一侧固定有三个均匀分布的测点构件一5，其远离端模1的一侧固定有若干与测点构件一5数量相等且一一对应设置的测点构件二6，如图4所示，测点构件一5呈l型且测点构件一5的竖直板的外表面与匹配节段2的侧面平齐，其水平板的上表面与匹配节段2的上表面平齐，每个测点构件一5的水平板上均设有一个测点一4a；测点构件二6呈l型且测点构件二6的竖直板的外表面与匹配节段2的另一侧面平齐，其水平板的上表面与匹配节段2的上表面平齐，每个测点构件二6的水平板上均设有一个测点一4a。
如图2所示，端模1上通过固定结构一固定有若干个与测点构件一5一一对应设置的测点构件三7，测点构件三7呈l型且测点构件三7的竖直板的外表面与端模1的侧面平齐，其水平板的上表面与端模1的上表面平齐，每个测点构件三7的水平板上均设有一个测点二4b。
如图2所示，固定结构一包括通过辊轴铰接在端模1上表面上的旋转盖板8、两个设于测点构件三7的水平板上的螺栓孔一和两个螺栓一9，螺栓一9和与之对应的螺栓孔一螺纹连接，位于测点构件三7上的测点二4b位于两螺栓孔一连线的中点处。
如图2所示，匹配节段2上通过固定结构二固定有若干个与测点构件三7一一对应设置的测点构件四10，测点构件四10呈l型且测点构件四10的竖直板的外表面与测点构件一5的竖直板的外表面贴靠设置，其水平板的上表面与测点构件一5的水平板的上表面平齐，每个测点构件四10的水平板上均设有一个测点二4b。
如图2所示，固定结构二包括通过螺栓二11固定在测点构件一5的水平板上的匹配盖板12、两个设于测点构件四10的水平板上的螺栓孔三和两个螺栓三13，螺栓三13和与之对应的螺栓孔三螺纹连接，位于测点构件四10上的测点二4b位于两螺栓孔三连线的中点处；测点构件一5的水平板上设有两个螺栓孔二14，螺栓二11和与之对应设置的螺栓孔二14螺纹连接，如图3所示，位于测点构件一5的水平板上的测点一4a位于两螺栓孔二14连线的中点处。
如图2所示，在螺栓一9的下部盖设有保护罩一15，在螺栓三13的下部盖设有保护罩二16，设置的保护罩一15和保护罩二16可避免在浇筑混凝土后粘连。
如图3所示，测点一4a为设置在测点构件一5与测点构件二6的水平板上的十字丝，测点二4b为设置在测点构件三7与测点构件四10的水平板上的十字丝。测点构件一5、测点构件二6、测点构件三7和测点构件四10为角钢件。
本自动控制系统的工作过程如下：如图1所示，在放样阶段，先采用常规的方法调整端模1的水平及竖向位置，粗放位置后，将自动测量机器人设置在测设平台上，将六个测量棱镜放置在匹配节段2的六个测点一4a上，自动测量机器人根据预设程序依次读取各测点一4a的距离及相对角度，采集的数据反馈至中控单元；匹配节段2根据本控制系统自动调整就位后，自动测量机器人再读取各测点一4a的测量数据，若测得数据超出放样精度要求，将再次自动调整匹配节段2的位置直至满足放样精度要求，完成匹配放样。
随后在端模1与匹配节段2之间浇筑好浇筑节段3。在浇筑时，匹配节段2的位置会发生改变。在回测阶段，将测量棱镜放置在匹配节段2的六个测点一4a上，自动测量机器人依次测量后将回测数据反馈到中控单元用于计算浇筑后节段的相对位置；再将测量棱镜放置在浇筑节段3的各测点二4b上，自动测量机器人测量后将回测数据反馈到中控单元用于计算当前浇筑节段3各测点的相对位置。
随后将匹配节段2移至预制场地储存，将浇筑节段3移至匹配区域形成新的匹配节段2，经过放样阶段、匹配阶段、浇筑阶段后浇筑成型第二个浇筑节段3，依次完成后续各节段的预制施工，直至所有的预制节段浇筑完成。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。