CN115781900A - 铁路预制箱梁智能布料装置、布料***及布料方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种铁路预制箱梁智能布料装置、布料***及布料方法，涉及布料技术领域，铁路预制箱梁智能布料装置包括：混凝土基础、与混凝土基础固定相连的立柱总成、与所述立柱总成远离所述混凝土基础的一端转动连接的大臂总成、与所述大臂总成远离所述立柱总成的一端转动连接的小臂总成、输送管路、防撞超声波传感器、小臂旋转编码器、大臂旋转编码器、固定连接于所述立柱总成的流量计、设置在所述大臂总成上的液压泵站、控制器、触控屏、遥控器和无线通信收发器。本说明书所提供的铁路预制箱梁智能布料装置、布料***及布料方法，解决了在传统预制箱梁浇筑过程中，对操作工人技术水平要求高、浇筑质量不稳定、劳动强度大、人工成本高的问题。

Description

铁路预制箱梁智能布料装置、布料***及布料方法

技术领域

本说明书涉及布料技术领域，尤其涉及一种铁路预制箱梁智能布料装置、布料***及布料方法。

背景技术

目前，国内一般采用两台固定安装的布料机联合完成一榀高铁预制箱梁混凝土浇筑任务，混凝土布料机采用人工有线或无线遥控控制，对操作工人技术水平要求高，浇筑质量不稳定，劳动强度大，人工成本高，无法实现真正意义上的自动控制。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本说明书的一个目的是提供一种铁路预制箱梁智能布料装置、布料***及布料方法，解决了在传统预制箱梁浇筑过程中，对操作工人技术水平要求高、浇筑质量不稳定、劳动强度大、人工成本高的问题。

为达到上述目的，本说明书实施方式提供一种铁路预制箱梁智能布料装置，包括：

混凝土基础；

一端与所述混凝土基础固定相连的立柱总成；

与所述立柱总成远离所述混凝土基础的一端转动连接的大臂总成；

与所述大臂总成远离所述立柱总成的一端转动连接的小臂总成；所述大臂总成能带动所述小臂总成在水平位置上围绕所述立柱总成旋转0～360°，所述小臂总成能在水平位置上围绕所述大臂总成远离所述立柱总成的一端旋转0～360°；

用于输送混凝土的输送管路，所述输送管路固定于所述立柱总成、所述大臂总成和所述小臂总成；

固定连接在与所述小臂总成相固定的所述输送管路的出口处的防撞超声波传感器；

固定连接在所述大臂总成和所述小臂总成相接处的小臂旋转编码器；

固定连接在所述大臂总成和所述立柱总成相接处的大臂旋转编码器；

固定连接于所述立柱总成的流量计，用于测量所述输送管路内的混凝土流量；

设置在所述大臂总成上的液压泵站；

分别与所述液压泵站、所述防撞超声波传感器、所述小臂旋转编码器、所述大臂旋转编码器和所述流量计电连接的控制器，所述控制器设置在所述大臂总成上；

与所述控制器电连接的触控屏，所述触控屏用于实现人机交互；

遥控器和无线通信收发器，所述遥控器通过所述无线通信收发器向所述控制器发射指令。

作为一种优选的实施方式，所述智能布料装置具有手动模式和自动模式两种工作模式；在所述手动模式下，使用所述遥控器向控制器发射指令，所述控制器依据所述遥控器发射的指令生成控制信号，驱动所述智能布料装置执行相应动作，实施布料作业；在所述自动模式下，所述智能布料装置能根据要求自动规划作业。

作为一种优选的实施方式，在所述手动模式下，开启机器学习功能，在作业过程中记录所述智能布料装置的实时状态信息，通过所述机器学习功能提取手动操作的特征参数，并依据所述特征参数生成作业控制点数据库，储存在所述控制器内。

本申请实施方式还提供一种铁路预制箱梁智能布料***，包括两台如上任一种实施方式中所述的智能布料装置，两台所述智能布料装置通过CAN总线连接，实时交换数据。

作为一种优选的实施方式，所述智能布料***能对常规型号的预制箱梁根据预设轨迹实现自动布料，对非常规型号的预制箱梁通过学习人工示教的轨迹后能实现自动仿人布料。

作为一种优选的实施方式，预制箱梁混凝土浇筑作业平台旁设置有两个固定桩，分别用于安装两台同规格的所述智能布料装置，每台所述智能布料装置配备有一台混凝土地泵；所述作业平台包括相邻的第一作业区和第二作业区，两台所述智能布料装置为第一智能布料装置和第二智能布料装置，所述第一智能布料装置负责所述第一作业区的浇筑作业，所述第二智能布料装置负责所述第二作业区的浇筑作业；所述第一作业区和所述第二作业区内设置多个用于所述智能布料装置坐标系标定的标记点。

本申请实施方式还提供一种铁路预制箱梁智能布料***的布料方法，所述铁路预制箱梁智能布料***为如上任一种实施方式中所述的智能布料***，所述布料方法包括以下步骤：

标定坐标系；确定所述智能布料装置、作业平台、预制箱梁钢筋笼各自的坐标系及变换关系；

设定作业轨迹；所述作业轨迹的设定兼容两种方式，分别为指定轨迹参数和轨迹机器学习；

进行浇筑作业。

作为一种优选的实施方式，利用所述指定轨迹参数设定作业轨迹的步骤包括：依据预制箱梁的结构尺寸、每个浇筑区域的泵送速度、布料口的移动速度、浇筑轨迹形状及参数、振捣器工艺控制要求，结合所述大臂总成和所述小臂总成的尺寸，由所述控制器在实施浇筑作业前，预先计算生成作业控制点数据库，储存在所述控制器内；所述进行浇筑作业的步骤中，通过操作菜单选取所述预制箱梁的规格，依次调用所述作业控制点数据，并依据所述大臂总成和所述小臂总成的实时状态修正。

作为一种优选的实施方式，利用所述轨迹机器学习设定作业轨迹的步骤包括：首先由人工通过遥控器手动操作完成预制箱梁混凝土浇筑作业过程，所述控制器实时记录设备运动状态，并通过机器学习的方式计算特征参数；然后所述控制器依据所述特征参数生成作业控制点数据库。

作为一种优选的实施方式，所述作业平台包括相邻的第一作业区和第二作业区，两台所述智能布料装置为第一智能布料装置和第二智能布料装置，所述第一智能布料装置负责所述第一作业区的浇筑作业，所述第二智能布料装置负责所述第二作业区的浇筑作业；所述第一作业区内设有第一安全等待区，所述第一作业区内设有第二安全等待区；所述进行浇筑作业的步骤包括：

首先让所述第二智能布料装置在所述第二安全等待区等待，所述第一智能布料装置在所述第一作业区内按顺序点位实施作业，按需控制模板振捣电机与配套地泵；

当所述第一智能布料装置到达所述第一作业区的最后一点位后，所述第一智能布料装置退回到所述第一安全等待区，向所述第二智能布料装置发送达到指令；

所述第二智能布料装置在所述第二作业区内按顺序点位实施作业，按需控制模板振捣电机与配套地泵。

有益效果：

本实施方式所提供的铁路预制箱梁智能布料装置，通过设置控制器，在相应位置增设大臂旋转编码器、小臂旋转编码器、防撞超声波传感器、流量计和触控屏，并将它们与控制器电连接，可对常规型号的预制箱梁根据预设轨迹实现自动布料，对非常规型号的预制箱梁通过学***要求高、浇筑质量不稳定、劳动强度大、人工成本高的问题。智能布料装置可实现自动布料路径规划，满足浇筑方量需求，且能实现自动避障等功能。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施方式中所提供的一种铁路预制箱梁智能布料装置的结构示意图；

图2为本实施方式中所提供的一种铁路预制箱梁智能布料***施工时的总体布局图；

图3为本实施方式中所提供的一种铁路预制箱梁智能布料***的控制结构示意图；

图4为本实施方式中所提供的一种预制箱梁的断面结构示意图；

图5为本实施方式中所提供的一种铁路预制箱梁智能布料装置的坐标系标定示意图；

图6为本实施方式中所提供的一种浇筑作业轨迹示意图。

附图标记说明：

1、小臂总成；2、大臂总成；3、输送管路；4、立柱总成；5、混凝土基础；6、液压泵站；7、控制器；8、防撞超声波传感器；9、小臂旋转编码器；10、大臂旋转编码器；11、流量计；12、第一作业区；13、第一安全等待区；14、第二作业区；15、第二安全等待区；16、标记点；17、第一智能布料装置；18、第二智能布料装置；19、第一地泵；20、第二地泵；21～25：5个区域。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1。本申请实施方式提供一种铁路预制箱梁智能布料装置，包括混凝土基础5、立柱总成4、大臂总成2、小臂总成1、输送管路3、防撞超声波传感器8、小臂旋转编码器9、大臂旋转编码器10、流量计11、液压泵站6、控制器7、触控屏、遥控器和无线通信收发器。

其中，混凝土基础5采用预埋支腿式。混凝土基础5的长、宽、高尺寸可以分别为3300mm、3300mm、1000mm。立柱总成4一端与所述混凝土基础5固定相连。立柱总成4主要包括立柱筒体、立柱连接座、立柱平台、爬梯护圈等。立柱连接座需与混凝土基础5焊接。

大臂总成2与所述立柱总成4远离所述混凝土基础5的一端转动连接。大臂总成2包括大臂结构、回转机构、回转支承、回转护罩、回转限位器等，大臂可绕大臂臂根360°回转。大臂上放置了液压泵站6及电控柜。

小臂总成1与所述大臂总成2远离所述立柱总成4的一端转动连接。小臂总成1包括小臂结构、回转机构、回转支承、回转护罩等，小臂可绕大臂臂端360°回转。具体的，所述大臂总成2能带动所述小臂总成1在水平位置上围绕所述立柱总成4旋转0～360°，所述小臂总成1能在水平位置上围绕所述大臂总成2远离所述立柱总成4的一端旋转0～360°。

输送管路3用于输送混凝土，其可以为软管结构。所述输送管路3可以通过管卡和螺栓固定于所述立柱总成4、所述大臂总成2和所述小臂总成1。

防撞超声波传感器8可以通过螺栓固定连接在与所述小臂总成1相固定的所述输送管路3的出口处。小臂旋转编码器9可以通过螺栓固定连接在所述大臂总成2和所述小臂总成1相接处。大臂旋转编码器10可以通过螺栓固定连接在所述大臂总成2和所述立柱总成4相接处。小臂旋转编码器9和大臂旋转编码器10可以安装于臂架驱动液压马达上，用以获得小臂总成1和大臂总成2的当前状态。流量计11可以通过螺栓固定连接于所述立柱总成4处，用于测量所述输送管路3内的混凝土流量。

液压泵站6设置在所述大臂总成2上。液压***的压力为16Mpa，电机相关参数为：功率4kw、电压380V、频率50Hz。液压***还设有比例电磁阀。

控制器7分别与所述液压泵站6、所述防撞超声波传感器8、所述小臂旋转编码器9、所述大臂旋转编码器10和所述流量计11电连接。所述控制器7设置在所述大臂总成2上。该控制器7可以为PLC控制器7。控制器7可以设置于电控柜内。控制器7还可以电连接有数据存储器。触控屏与所述控制器7电连接，用于实现人机交互。触控屏可以是嵌入式触屏计算机的触控屏。利用触控屏可以完成设置装置参数、查看装置状态、调用或新增工艺菜单等功能。所述遥控器通过所述无线通信收发器向所述控制器7发射指令。

本实施方式所提供的铁路预制箱梁智能布料装置，通过设置控制器7，在相应位置增设大臂旋转编码器10、小臂旋转编码器9、防撞超声波传感器8、流量计11和触控屏，并将它们与控制器7电连接，可对常规型号的预制箱梁根据预设轨迹实现自动布料，对非常规型号的预制箱梁通过学***要求高、浇筑质量不稳定、劳动强度大、人工成本高的问题。智能布料装置可实现自动布料路径规划，满足浇筑方量需求，且能实现自动避障等功能。

在本实施方式中，所述智能布料装置具有手动模式和自动模式两种工作模式。在所述手动模式下，使用所述遥控器向控制器7发射指令，所述控制器7依据所述遥控器发射的指令生成控制信号，驱动所述智能布料装置执行相应动作，实施布料作业。在所述自动模式下，所述智能布料装置能根据要求自动规划作业。

在所述手动模式下，可以开启机器学习功能，在作业过程中记录所述智能布料装置的实时状态信息，通过所述机器学习功能提取手动操作的特征参数，并依据所述特征参数生成作业控制点数据库，储存在所述控制器7内。

基于同一构思，本发明实施例中还提供了一种铁路预制箱梁智能布料***，如下面的实施例所述。由于该智能布料***解决问题的原理，以及能够取得的技术效果与上述智能布料装置相似，因此该智能布料***的实施可以参见上述智能布料装置的实施，重复之处不再赘述。

本发明一个实施例还提供一种铁路预制箱梁智能布料***，包括：两台如上任意一项实施例所述的智能布料装置，两台所述智能布料装置通过CAN总线连接，实时交换数据。每台智能布料装置可以单独作业，两台智能布料装置也可以交替协同作业或同时作业。

在本实施方式中，所述智能布料***能对常规型号的预制箱梁根据预设轨迹实现自动布料，对非常规型号的预制箱梁通过学习人工示教的轨迹后能实现自动仿人布料。

如图2所示，采用两台智能布料装置双臂架协同自动布料控制。预制箱梁混凝土浇筑作业平台旁设置有两个固定桩，分别用于安装两台同规格的所述智能布料装置。每台所述智能布料装置配备有一台混凝土地泵，两台混凝土地泵分别为第一地泵19和第二地泵20。所述作业平台包括相邻的第一作业区12和第二作业区14，两台所述智能布料装置为第一智能布料装置17和第二智能布料装置18，所述第一智能布料装置17负责所述第一作业区12的浇筑作业，所述第二智能布料装置18负责所述第二作业区14的浇筑作业。所述第一作业区12和所述第二作业区14内设置多个用于所述智能布料装置坐标系标定的标记点16，例如，第一作业区12内设置a、b、c、d四个标记点16，第二作业区14内设置e、f、g、h四个标记点16。

铁路预制箱梁智能布料***的控制结构示意图如图3所示，两台智能布料装置具有相同的机械结构，液压驱动、控制***也完全相同。第一智能布料装置17的控制器7驱动第一智能布料装置17的臂架，第二智能布料装置18的控制器7驱动第二智能布料装置18的臂架。第一智能布料装置17和第二智能布料装置18协同作业时，通过CAN通讯协调控制指令。每台智能布料装置单独配备遥控器，遥控器的握持方式、按键布局、使用方法等可以沿用泵车遥控器标准，第一遥控器只能控制第一智能布料装置17，第二遥控器只能控制第二智能布料装置18。

具体的，如图3所示，控制器7可以通过小臂旋转编码器9进行1#臂角度检测，通过大臂旋转编码器10进行2#臂角度检测，通过流量计11进行混凝土流量检测，通过防撞超声波传感器8进行避障检测。此外，控制器7还可以进行混凝土泵送控制、1#液压马达阀控、2#液压马达阀控和模板振动控制。

本实施方式提供的铁路预制箱梁智能布料***，对智能布料装置进行二次开发，重新设计控制***架构，改造PLC程序，增加相应的大臂旋转编码器10、小臂旋转编码器9、防撞超声波传感器8、流量计11和触控屏及软件***，将两台智能布料装置的控制器7联网，通过软件平台实现协同控制，可对常规型号的预制箱梁根据预设轨迹实现自动布料，对非常规型号的预制箱梁通过学习人工示教的轨迹后也能实现自动仿人布料。最终通过具体应用，实现了高铁预制箱梁混凝土高效智能浇筑。

使用铁路预制箱梁智能布料***的手动操作功能时，总体沿用泵车臂架***操作模式，包括遥控器的握持方式、按键布局等等。使用铁路预制箱梁智能布料***的轨迹规划功能时，自动作业轨迹主要由作业控制点数据库来表达。作业控制点数据库的生成兼容两种方式：指定参数和机器学习。

指定参数的方式主要用于预制箱梁混凝土浇筑作业工艺要求明确且适用于自动布料***的情况。对于常用尺寸的预制箱，所生成的作业控制点数据库存储在控制器7中，作业过程中通过菜单选择直接调用。对于一般产品，可通过触控屏输入产品尺寸及各区预定的浇筑轨迹形状与参数，由控制器7在实时作业前解算获得作业控制点数据库，进而实现自动在线作业。

机器学习的方式主要用于预制箱梁混凝土浇筑作业工艺要求不明确，或不适用于自动布料***的情况。由作业人员通过遥控器手动操作完成预制箱梁混凝土浇筑作业过程，控制器7实时记录设备状态，并通过机器学习的方式计算特征参数，依据机器学习所得到的特征参数，生成作业控制点数据库。

在本实施方式中，铁路预制箱梁智能布料***通过改变臂架驱动液压马达的控制阀信号，实现臂架姿态的调节。液压马达关联旋转编码器，构成位置反馈。考虑到混凝土泵送的不连续性，为保证各区域浇筑量适合，依据流量计11反馈的信号，实时修正布料口(即与所述小臂总成1相固定的所述输送管路3的出口处)的移动速度，实现浇筑作业过程中的速度控制。

在本实施方式中，预制箱梁混凝土浇筑作业中，混凝土泵送流量、布料口的移动轨迹与速度的最优匹配值是确定的，因此可以依据预制箱梁的尺寸及浇筑工艺要求，结合智能布料装置的数学模型，计算控制点规划数据，并存储在布料机控制器7中。在作业时两台智能布料装置之间校核产品规格、数据库版本、规划数据等信息，并分配作业任务。依次读取所规划的控制点信息，以此为基准，实时检测臂架姿态，并结合流量计11修正布料速度指令，驱动臂架***，执行布料作业。

在手动模式时，控制器7直接依据遥控器指令生成控制信号，驱动布料机执行相应动作，完全兼容原有智能布料装置的臂架***。

在手动模式时还可以开启机器学习功能，作业过程中记录设备实时状态信息，通过机器学习功能提取手动操作的特征参数，并依据机器学习所得特征参数生成控制点规划数据库。

本实施方式提供的铁路预制箱梁智能布料***可实现连续浇筑作业，一次成型，避免出现间歇和留置施工缝。浇筑时间控制在6小时以内。梁体浇筑作业可以采用水平分层、斜向分段、左右对称连续浇筑，自一端向另一端循序渐进的施工方法。纵向分段长度为4～5m，水平分层厚度不大于30cm，上、下层浇筑时间相隔不超过混凝土的初凝时间。先沿两侧腹板浇筑底板与腹板交叉的倒角处混凝土，然后用智能布料装置从箱梁内模预留下料口处对底板未浇筑的混凝土进行补充；待底板倒角混凝土不翻浆沉陷后再浇筑腹板混凝土；最后浇筑顶板混凝土。

如图4所示，可将预制箱梁断面分成5个区域，其中21、23、24、25区域可由智能布料***自动实施作业，22区由人工完成。针对不同的自动作业区域可分别设置混凝土泵送速度、浇筑行走速度、浇筑轨迹等作业参数。

基于同一构思，本发明实施例中还提供了一种铁路预制箱梁智能布料***的布料方法，如下面的实施例所述。由于该智能布料***的布料方法解决问题的原理，以及能够取得的技术效果与上述智能布料***相似，因此该智能布料***的布料方法的实施可以参见上述智能布料***的实施，重复之处不再赘述。

本发明一个实施例还提供一种铁路预制箱梁智能布料***的布料方法，包括以下步骤：

步骤S10：标定坐标系。

具体的，确定所述智能布料装置、作业平台、预制箱梁钢筋笼各自的坐标系及变换关系。智能布料装置、作业平台、预制箱梁钢筋笼是分开制作的，各自的坐标系是相互独立的，为了保证智能布料装置作业轨迹的正确性，作业时必须明确相互之间的关系。为了表述方便，做如下规定：

表1坐标系符号表达

如图5所示，可以采用四点法确定两两坐标系的变换关系。以Θ_A-台为例，在Σ_台上确定四个已知点，手动操作第一智能布料装置17，使得布料口依次到达a、b、c、d位置，依据臂架结构参数、臂架姿态及a、b、c、d位置在Σ台内坐标值，***自动解算坐标系的变换关系。

在步骤S10中，坐标系标定不是经常性工作，仅在坐标系相互关系发生变化时才执行。

步骤S20：设定作业轨迹。

为预制箱梁建立产品数据信息，包括预制箱梁的结构尺寸、每个浇筑区的泵送速度、布料口的移动速度、浇筑轨迹形状及参数，并生成作业控制点数据库，储存在控制器7内。实施作业时，通过操作菜单选取预制箱梁的规格，依次调用作业控制点数据，并依据臂架的实时状态修正。

在步骤S20中，所述作业轨迹的设定兼容两种方式，分别为指定轨迹参数和轨迹机器学习。

利用所述指定轨迹参数设定作业轨迹的步骤中，考虑到智能布料装置采用水平式两节臂架结构，其姿态与浇筑点存在明确的解算关系，且计算量并不大。可依据预制箱梁的结构尺寸、每个浇筑区域的泵送速度、布料口的移动速度、浇筑轨迹形状及参数、振捣器工艺控制要求等信息，结合所述大臂总成2和所述小臂总成1的尺寸，由所述控制器7在实施浇筑作业前，预先计算生成作业控制点数据库，储存在所述控制器7内。

现有的预制箱梁混凝土浇筑工艺要求，主要是针对人工作业，考虑到或许存在部分产品没有完善的作业工艺轨迹，或是现有作业工艺轨迹并不适合双臂架协同自动布料机，有必要提供机器学习的功能。

利用所述轨迹机器学习设定作业轨迹的步骤中，首先由人工通过遥控器手动操作完成预制箱梁混凝土浇筑作业过程，所述控制器7实时记录设备运动状态，并通过机器学习的方式计算特征参数；然后所述控制器7依据所述特征参数生成作业控制点数据库。

步骤S30：进行浇筑作业。

在步骤S30中，利用所述指定轨迹参数设定作业轨迹后，可以通过操作菜单选取所述预制箱梁的规格，依次调用所述作业控制点数据，并依据所述大臂总成2和所述小臂总成1的实时状态修正。

具体的，所述第一作业区12内设有第一安全等待区13，所述第一作业区12内设有第二安全等待区15。步骤S30包括：

步骤S301：首先让所述第二智能布料装置18在所述第二安全等待区15等待，所述第一智能布料装置17在所述第一作业区12内按顺序点位(例如图6中的

点)实施作业，按需控制模板振捣电机与配套地泵；

步骤S302：当所述第一智能布料装置17到达所述第一作业区12的最后一点位后，所述第一智能布料装置17退回到所述第一安全等待区13，向所述第二智能布料装置18发送达到指令；

步骤S303：所述第二智能布料装置18在所述第二作业区14内按顺序点位(例如

点)实施作业，按需控制模板振捣电机与配套地泵。

相应的，如果需要实现先浇筑第二作业区14再浇筑第一作业区12，则可将

点坐标设置在第二作业区14，

设置在第一作业区12，当然工艺控制点的数量并不限于60，可按需设置。

需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文引用的任何数值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (10)

1.一种铁路预制箱梁智能布料装置，其特征在于，包括：

混凝土基础；

一端与所述混凝土基础固定相连的立柱总成；

与所述立柱总成远离所述混凝土基础的一端转动连接的大臂总成；

与所述大臂总成远离所述立柱总成的一端转动连接的小臂总成；所述大臂总成能带动所述小臂总成在水平位置上围绕所述立柱总成旋转0～360°，所述小臂总成能在水平位置上围绕所述大臂总成远离所述立柱总成的一端旋转0～360°；

用于输送混凝土的输送管路，所述输送管路固定于所述立柱总成、所述大臂总成和所述小臂总成；

固定连接在与所述小臂总成相固定的所述输送管路的出口处的防撞超声波传感器；

固定连接在所述大臂总成和所述小臂总成相接处的小臂旋转编码器；

固定连接在所述大臂总成和所述立柱总成相接处的大臂旋转编码器；

固定连接于所述立柱总成的流量计，用于测量所述输送管路内的混凝土流量；

设置在所述大臂总成上的液压泵站；

分别与所述液压泵站、所述防撞超声波传感器、所述小臂旋转编码器、所述大臂旋转编码器和所述流量计电连接的控制器，所述控制器设置在所述大臂总成上；

与所述控制器电连接的触控屏，所述触控屏用于实现人机交互；

遥控器和无线通信收发器，所述遥控器通过所述无线通信收发器向所述控制器发射指令。

2.根据权利要求1所述的铁路预制箱梁智能布料装置，其特征在于，所述智能布料装置具有手动模式和自动模式两种工作模式；在所述手动模式下，使用所述遥控器向控制器发射指令，所述控制器依据所述遥控器发射的指令生成控制信号，驱动所述智能布料装置执行相应动作，实施布料作业；在所述自动模式下，所述智能布料装置能根据要求自动规划作业。

3.根据权利要求2所述的铁路预制箱梁智能布料装置，其特征在于，在所述手动模式下，开启机器学习功能，在作业过程中记录所述智能布料装置的实时状态信息，通过所述机器学习功能提取手动操作的特征参数，并依据所述特征参数生成作业控制点数据库，储存在所述控制器内。

4.一种铁路预制箱梁智能布料***，其特征在于，包括两台如权利要求1-3中任一项所述的智能布料装置，两台所述智能布料装置通过CAN总线连接，实时交换数据。

5.根据权利要求4所述的铁路预制箱梁智能布料***，其特征在于，所述智能布料***能对常规型号的预制箱梁根据预设轨迹实现自动布料，对非常规型号的预制箱梁通过学习人工示教的轨迹后能实现自动仿人布料。

6.根据权利要求4所述的铁路预制箱梁智能布料***，其特征在于，预制箱梁混凝土浇筑作业平台旁设置有两个固定桩，分别用于安装两台同规格的所述智能布料装置，每台所述智能布料装置配备有一台混凝土地泵；所述作业平台包括相邻的第一作业区和第二作业区，两台所述智能布料装置为第一智能布料装置和第二智能布料装置，所述第一智能布料装置负责所述第一作业区的浇筑作业，所述第二智能布料装置负责所述第二作业区的浇筑作业；所述第一作业区和所述第二作业区内设置多个用于所述智能布料装置坐标系标定的标记点。

7.一种铁路预制箱梁智能布料***的布料方法，其特征在于，所述铁路预制箱梁智能布料***为权利要求4中所述的智能布料***，所述布料方法包括以下步骤：

标定坐标系；确定所述智能布料装置、作业平台、预制箱梁钢筋笼各自的坐标系及变换关系；

设定作业轨迹；所述作业轨迹的设定兼容两种方式，分别为指定轨迹参数和轨迹机器学习；

进行浇筑作业。

8.根据权利要求7所述的铁路预制箱梁智能布料***的布料方法，其特征在于，利用所述指定轨迹参数设定作业轨迹的步骤包括：依据预制箱梁的结构尺寸、每个浇筑区域的泵送速度、布料口的移动速度、浇筑轨迹形状及参数、振捣器工艺控制要求，结合所述大臂总成和所述小臂总成的尺寸，由所述控制器在实施浇筑作业前，预先计算生成作业控制点数据库，储存在所述控制器内；所述进行浇筑作业的步骤中，通过操作菜单选取所述预制箱梁的规格，依次调用所述作业控制点数据，并依据所述大臂总成和所述小臂总成的实时状态修正。

9.根据权利要求7所述的铁路预制箱梁智能布料***的布料方法，其特征在于，利用所述轨迹机器学习设定作业轨迹的步骤包括：首先由人工通过遥控器手动操作完成预制箱梁混凝土浇筑作业过程，所述控制器实时记录设备运动状态，并通过机器学习的方式计算特征参数；然后所述控制器依据所述特征参数生成作业控制点数据库。

10.根据权利要求7所述的铁路预制箱梁智能布料***的布料方法，其特征在于，所述作业平台包括相邻的第一作业区和第二作业区，两台所述智能布料装置为第一智能布料装置和第二智能布料装置，所述第一智能布料装置负责所述第一作业区的浇筑作业，所述第二智能布料装置负责所述第二作业区的浇筑作业；所述第一作业区内设有第一安全等待区，所述第一作业区内设有第二安全等待区；所述进行浇筑作业的步骤包括：

首先让所述第二智能布料装置在所述第二安全等待区等待，所述第一智能布料装置在所述第一作业区内按顺序点位实施作业，按需控制模板振捣电机与配套地泵；

当所述第一智能布料装置到达所述第一作业区的最后一点位后，所述第一智能布料装置退回到所述第一安全等待区，向所述第二智能布料装置发送达到指令；

所述第二智能布料装置在所述第二作业区内按顺序点位实施作业，按需控制模板振捣电机与配套地泵。

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