一种应用于短线法预制桥梁节段的自动控制系统的制作方法

本发明涉及一种预制桥梁节段领域的自动控制系统，特别是涉及一种应用于短线法预制桥梁节段的自动控制系统。

背景技术

短线法预制拼装桥梁，即将梁体沿桥梁轴线方向分割成若干节段，各节段在预制厂内按照一定的线形控制技术进行匹配预制，在完成合理的存梁期之后，采用架桥机进行整跨的拼装或者悬臂拼装。由于短线法预制拼装桥梁具有工厂化、标准化和装配化高的特点，在国内已被广泛地应用。

由于短线法施工所生产的预制节段梁难以在预制场组拼成预想的结构形状，故预制阶段的控制极为重要。目前，我国采用的短线法施工桥梁，通常采用测量塔的线形控制方法进行预制过程的控制，对于测量塔的线形控制方法，通常需要在浇筑完成的阶段前后位置布置两个测量塔，采用全站仪采集所有测点的三维数据，并通过误差分析进行位置调整，这种方法需要在预制场区内的每个液压台座两侧均对应设置测量塔，且测量塔需要满足精度高、变形小和无明显沉降等要求，这导致整个预制场整体的生产费用较大。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决背景技术中现有线形控制方法在预制过程中投入成本较大，生产效率较低的技术问题，提出了一种应用于短线法预制桥梁节段的自动控制系统。该系统通过在桥梁节段的顶板上布置多个位置控制器，将桥梁节段上位置控制器所在测点的位置信息发送至控制点，并通过自动控制系统中各模块的运算与处理，实现预制桥梁节段的自动纠偏。使用该自动控制系统生产出的桥梁节段，可以实现一个控制点对多台液压台座的控制，省去了建造测量塔的施工成本，且自动化程度高，整个预制过程中省去了人工对全站仪、水准仪和标定钢尺的操控作业。

本发明的技术方案是：一种应用于短线法预制桥梁节段的自动控制系统，所述系统包括了：

若干控制点和多个位置控制器，所述控制点包括了：采集模块、计算模块和控制模块；

所述采集模块用于采集位置控制器的位置信息；

所述计算模块用于运算与处理所述采集模块收集到的位置信息；然后将所述采集模块采集到的位置信息与初始设计的位置信息进行对比，得到对液压控制台进行位置修正的参数；

所述控制模块用于根据计算模块得到的修正参数，对液压控制台进控制；

所述位置控制器设置于预制桥梁节段的顶面，包括测量模块和通讯模块，测量模块用于测量位置控制器的位置信息，通信模块用于将位置信息传输至所述控制点的所述采集模块。

优选地，所述位置控制器中的测量模块能够精准测量位置控制器所在测点相对于控制点的位置信息，所述位置控制器中还包括了数据处理模块，所述数据处理模块将位置控制器相对于控制点的位置信息转换成预制节段的坐标值，该坐标值通过通讯模块传输至所述控制点的采集模块。

优选地，所述采集模块将接收到的坐标值发送至所述计算模块，所述计算模块在收到该坐标值后，进行坐标系的转换，从而确定桥梁预制节段的预制坐标值。

优选地，在确定桥梁预制节段的预制坐标值后，所述计算模块对预制坐标值与理论坐标值进行比对，计算出该桥梁节段位置的调整值。

优选地，所述位置控制器还设置于移动台车上，所述液压控制台搭载于所述移动台车上，通过移动台车能够实现液压控制台在平面内的移动，所述位置控制器中的通讯模块能够将移动台车的实时位置信息发送至所述控制点的采集模块中，所述采集模块将移动台车的实时位置信息传送至所述控制模块，通过所述控制模块能够实现对移动台车平面位置的调整。

优选地，所述控制模块用于控制液压控制台的液压系统完成旋转和升降操作，从而实现对预制桥梁节段的高程和平面位置的修正。

优选地，所述控制点还包括输入模块，在浇筑桥梁预制节段前，通过所述输入模块将预制桥梁节段的理论位置坐标值输入。

优选地，所述控制点为一个控制终端，该控制终端能够与节段预制场中的任意一个位置控制器进行位置信息的交互，并能够向液压控制台和移动台车发送指令。

优选地，在每个预制桥梁节段的顶面上布置所述位置控制器的数量为6个。

优选地，所述位置控制器通过螺栓与预埋在预制桥梁节段顶面的基座可拆卸的连接。

本发明的有益效果是：

本发明在桥梁节段的预制阶段引入了一种自动控制系统，通过位置控制器的测量模块，测量位置控制器所在测点相对于控制点的位置信息，并将该位置信息发送至控制点，控制点的采集模块在接收到该位置信息后，通过计算模块的运算和处理，得到对液压控制台进行位置修正的参数，控制点的控制模块根据计算模块计算得到的修正参数，对液压控制台进行控制。将该自动控制系统应用至桥梁节段的预制过程中，可以实现一个控制点对多台液压台座的控制，省去了建造测量塔的施工成本，相比于现有技术中常见的全站仪、测量塔和水准器等测绘装备，该控制系统不需要繁琐的测量设备，节约了测绘需要的人力成本，整个调整过程中只需要一名位于控制点的工作人进行操作，就能实现预制桥梁节段的自动纠偏，在保证测量精度的同时，有效的提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例中自动控制系统工作示意图；

图2是本发明实施例中起始节段和第二节段桥面上测点的布置图；

图3是本发明实施例中图2的a-a截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例提供一种应用于短线法预制桥梁节段的施工中的自动控制系统，首先在模板内浇筑混凝土，形成预制节段，本实施例以桥梁的起始节段与第二节段为例，详细介绍该自动控制系统。

在浇筑形成起始节段混凝土时，待模板内起始节段的混凝土初凝时，在起始节段的顶板上表面布置六个测点（在图2上分别标记为：a1、b1、c1、d1、e1、f1），分别在每个测点上安装一个位置控制器1，位置控制器1包括了测量模块、数据处理模块和通讯模块，其中测量模块用于精确测量位置控制器1所在测点相对于控制点2的位置信息，该位置信息的测量可以通过本领域常用的定位方法，例如激光测距或电磁波定位等，每个位置控制器的测量模块将测量得到的测点相对于控制点2的位置信息发送至数据处理模块，数据处理模块接收到该位置信息后，对所述测点的位置信息进行处理，将其转化为该测点相对与控制点2在三维坐标系下的坐标值，之后，每个位置控制器1中的通讯模块将上述三维坐标信息发送至控制点2，控制点2为一个控制终端，该控制终端能够与节段预制场中的任意一个位置控制器1进行位置信息的交互，并能够向移动台车3和液压控制台4发送指令。

该控制点2包括了采集模块、计算模块和控制模块，当位置控制器1的通讯模块向控制点2发送三维坐标信息时，采集模块用于接收该三维坐标信息，并将该三维坐标信息传至计算模块，控制点的计算模块用于将该三维坐标信息进行坐标系的转换运算，将接收到的局部坐标系下的坐标值转换为整体坐标系下的坐标值，从而得到上述测点的预制坐标值。计算模块继续进行运算，将得到的预制坐标值与理论坐标值进行比对，理论坐标值为浇筑起始节段前，设计软件计算得到的起始节段理论上应该位于的坐标位置，理论坐标值通过控制点的输入模块输入，最终得到起始节段的预制线形在各方向上的调整值，计算模块将该调整值传至控制模块，控制模块能够控制移动台车3和设置在移动台车3上的液压控制台4，从而实现对起始节段位置的调整。

为了实现对移动台车3和液压控制台4的控制和定位，在移动台车3上也安装有位置控制器1，位于移动台车3上的位置控制包括了测量模块和通讯模块，其中测量模块用于测量移动台车3相对于控制点2的位置，通讯模块用于将移动台车3的位置信息发送至控制点2的采集模块中，从而保证控制点2的采集模块能够接收到移动台车3的位置信息，而控制点2的控制模块能够根据移动台车3的实时位置信息控制移动台车3进行移动，此外，控制模块也能够控制移动台车3上的液压控制台4的进行动作，控制液压控制台4的液压系统完成旋转和升降操作，从而实现对起始节段的高程和平面位置的调整。

利用液压控制台4对起始节段位置进行修正的步骤包括了：当起始节段达到龄期后，拆除侧模，起始节段连同底模在台车的带动下移动至预定位置，台车上的液压控制台4在控制系统的精确控制下，移动起始节段使其处于理论相对位置。

相比于现有技术中，利用全站仪、测量塔等测量设备对测量点进行测量的方式，本申请采用了自动控制系统，在整个预制节段位置的修正过程中，只需要一名工作人员在控制点2处进行操作，就可以实现预制节段位置的自动修正，节约人力成本同时提高了节段预制的工作效率，同时省去在预制场中设置测量塔的繁琐。

为了保证位置控制器1测量的位置信息的精度和方便对移动台车3和液压控制台4的控制进行调整，控制点2可以根据预制场中实际的移动台车3和液压控制台4数量的多少进行布置，例如采用一个控制点2同时控制位于两条平行生产线上的四台移动台车3和设置在这四台移动台车3上的液压控制台4。

当起始节段的位置修正准确后，以预制好的起始节段作为端模，搭建第二节段的模板，向模板内浇筑混凝土，形成第二节段。

待模板内第二节段的混凝土初凝时，在第二节段的顶板上表面也布置六个测点（在图2上分别标记为：a2、b2、c2、d2、e2、f2），并分别在每个测点上安装位置控制器1，所述位置控制器1的测量模块精确测量位置控制器1与控制点2的位置信息，每个位置控制器1的测量模块将测量得到的该测点相对于控制点2的位置信息发送至数据处理模块，数据处理模块接收到上述信息后，对所述测点的位置信息进行处理，将其转化为该测点相对与控制点2在三维坐标系下的坐标值，之后，每个位置控制器1中的通讯模块将上述三维坐标信息发送至控制点2的采集模块。

控制点2的采集模块用于接收该三维坐标信息，并将该三维坐标信息传至计算模块，计算模块将该三维坐标信息进行坐标系的转换运算，将接收到的局部坐标转换为整体坐标，从而得到第二节段的测点的预制坐标值。计算模块继续进行运算，将得到的预制坐标值与理论坐标值进行对比，理论坐标值为浇筑第二节段前，通过设计软件计算得到的第二节段理论上应该位于的坐标位置。最终得到第二节段的预制线形在各方向上的调整值，计算模块将该调整值传至控制模块，控制模块能够控制移动台车3和设置在移动台车3上的液压控制台4，从而实现对第二节段位置的调整。

在第二节段浇筑完成后，位于起始节段上的位置控制器1再次测量起始节段上六个测点的位置信息，并将该位置信息反馈至控制点的采集模块。由于第二节段在混凝土浇筑和振捣的过程中不可避免的会使起始节段的位置发生变化，因此，再次测量起始节段的位置，计算起始节段的位置误差，这个误差可以通过调整下一节段的相对位置进行补偿和修正，从而提高预制节段的线形精度。

当完成上述操作之后，第二节段将作为相邻下一待浇节段的端模，以完成两个节段的线形匹配，而对于已完成匹配的第一节段，将被运至存梁区养护、存放。

为了便于安装与拆卸，位置控制器1通过螺栓与预埋在预制桥梁节段顶面的基座可拆卸的连接。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属技术领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。