平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法，包括平倉(cāng)機(jī)，平倉(cāng)機(jī)具有履帶和推鏟，在平倉(cāng)機(jī)的外表面上間隔設(shè)有定向天線和定位天線，在平倉(cāng)機(jī)的推鏟與車體連接的液壓桿上設(shè)置有角度傳感器，所述的定向天線、定位天線和角度傳感器均與設(shè)于平倉(cāng)機(jī)上的主機(jī)連接，所述主機(jī)通過(guò)無(wú)線方式與遠(yuǎn)程服務(wù)器和定位基站連接。定向天線和定位天線可以通過(guò)支架固定安裝在平倉(cāng)機(jī)上。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)獲得平倉(cāng)機(jī)的精確三維坐標(biāo)、平倉(cāng)攤鋪工作范圍及攤鋪后混凝土厚度，并且對(duì)平倉(cāng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位。同時(shí)檢測(cè)的數(shù)據(jù)還能夠作為平倉(cāng)機(jī)施工行為監(jiān)控解決方案的基礎(chǔ)，輔助施工管理人員控制混凝土平倉(cāng)攤鋪施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)“以振代平”等不規(guī)范施工行為的發(fā)生。
【專利說(shuō)明】平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于水利工程混凝土工程澆筑施工質(zhì)量控制的系統(tǒng)，具體的講是平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]平倉(cāng)機(jī)是混凝土澆筑施工過(guò)程中為控制混凝土攤鋪均勻、坯層厚度達(dá)標(biāo)，采用的將卸在倉(cāng)面內(nèi)的混凝土堆推平的一種施工機(jī)械?；炷疗絺}(cāng)攤鋪是混凝土澆筑的關(guān)鍵工藝，是后續(xù)振搗工序?qū)嵤┬Ч闹匾绊懸蛩?。施工中采用平倉(cāng)機(jī)進(jìn)行平倉(cāng)攤鋪施工，平倉(cāng)機(jī)的施工過(guò)程直接關(guān)系到平倉(cāng)攤鋪的質(zhì)量，對(duì)混凝土澆筑施工質(zhì)量有重要影響，施工規(guī)范中明確要求必須平倉(cāng)后再振搗。
[0003]目前施工現(xiàn)場(chǎng)平倉(cāng)機(jī)施工管理粗放，不規(guī)范的施工往往帶來(lái)料堆頂部振搗插入深度不夠而與下一層不能良好搭接出現(xiàn)局部冷縫、大部分混凝土過(guò)振而帶來(lái)骨料分離等嚴(yán)重影響混凝土澆筑施工質(zhì)量的問(wèn)題。同時(shí)，平倉(cāng)機(jī)操作人員水平良莠不齊，難以保證平倉(cāng)效果，混凝土厚薄不均，給混凝土澆筑施工質(zhì)量帶來(lái)隱患。這已成為混凝土澆筑施工質(zhì)量控制的通病，需要采用精細(xì)化、智能化的技術(shù)手段和設(shè)備有效的監(jiān)測(cè)和控制平倉(cāng)機(jī)的施工行為，以輔助施工管理人員有效控制平倉(cāng)施工工藝質(zhì)量。
[0004]在平倉(cāng)機(jī)平倉(cāng)攤鋪施工質(zhì)量控制中，通過(guò)對(duì)平倉(cāng)機(jī)進(jìn)行精確定位是平倉(cāng)攤鋪質(zhì)量監(jiān)控解決方案的基礎(chǔ)和前提。在實(shí)際對(duì)平倉(cāng)機(jī)進(jìn)行定位的過(guò)程中，需要考慮定位技術(shù)方案、定位傳感設(shè)備的安裝、定位坐標(biāo)的解算等實(shí)施細(xì)節(jié)，確保定位結(jié)果精確可靠。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中主要依靠旁站監(jiān)理通過(guò)旁站觀察判斷混凝土平倉(cāng)的過(guò)程，對(duì)平倉(cāng)機(jī)的位置判定采用參照倉(cāng)面內(nèi)相對(duì)固定物體目測(cè)距離的方式，定位精度低，且難以全程、連續(xù)監(jiān)督平倉(cāng)過(guò)程，容易出現(xiàn)平倉(cāng)攤鋪不均、攤鋪厚度超標(biāo)的現(xiàn)象；且對(duì)平倉(cāng)機(jī)定位過(guò)程以定性為主，受個(gè)人主觀因素影響明顯，缺乏準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。若施工過(guò)程中平倉(cāng)攤鋪不均、攤鋪厚度超標(biāo)，難以準(zhǔn)確的識(shí)別和實(shí)時(shí)糾正偏差，將后續(xù)振搗工藝造成影響，導(dǎo)致出現(xiàn)過(guò)振\漏振等現(xiàn)象。這不利于平倉(cāng)施工質(zhì)量的管理，難以有效的保證混凝土澆筑施工質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法，實(shí)時(shí)獲得平倉(cāng)機(jī)的精確三維坐標(biāo)、平倉(cāng)攤鋪工作范圍及攤鋪后混凝土厚度，對(duì)平倉(cāng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位。
[0007]本發(fā)明平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，包括平倉(cāng)機(jī)，平倉(cāng)機(jī)具有履帶和推鏟，在平倉(cāng)機(jī)的外表面上間隔設(shè)有定向天線和定位天線，在平倉(cāng)機(jī)的推鏟與車體連接的液壓桿上設(shè)置有角度傳感器，所述的定向天線、定位天線和角度傳感器均與設(shè)于平倉(cāng)機(jī)上的主機(jī)連接，所述主機(jī)通過(guò)無(wú)線方式與遠(yuǎn)程服務(wù)器和定位基站連接。定向天線和定位天線可以通過(guò)支架固定安裝在平倉(cāng)機(jī)上。
[0008]優(yōu)選的，所述的定向天線和定位天線間隔設(shè)于平倉(cāng)機(jī)的駕駛室頂面，以確保定位精準(zhǔn)，兩個(gè)天線的布置位置應(yīng)當(dāng)是有利于衛(wèi)星信號(hào)的接收、避免信號(hào)干擾。[0009]優(yōu)選的，定向天線和定位天線的間距至少I米，以減小信號(hào)間的干擾。
[0010]具體的，定向天線、定位天線和角度傳感器均通過(guò)線纜與主機(jī)連接，通過(guò)有線方式連接，有利于保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
[0011]本發(fā)明還提供了一種用于上述系統(tǒng)的平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位方法，包括:
[0012]a.通過(guò)設(shè)于推鏟與車體連接的液壓桿上的角度傳感器獲得推鏟連接液壓桿與水平方向的夾角；
[0013]b.根據(jù)衛(wèi)星定位信號(hào)獲得定位天線處的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)，通過(guò)計(jì)算得到定位-定向天線連線與正北方向水平夾角和平倉(cāng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度；
[0014]c.通過(guò)所述的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)、推鏟連接液壓桿與水平方向的夾角、定位-定向天線連線與正北方向水平夾角，以及定位天線至推鏟底部的豎直距離、定向天線至推鏟底部的水平距離、定位天線至履帶底部的豎直距離和推鏟連接液壓桿的長(zhǎng)度，計(jì)算出推鏟底部中軸線處的三維坐標(biāo)位置和履帶的底部高程；
[0015]d.根據(jù)所述的推鏟底部中軸線處的三維坐標(biāo)位置和履帶的底部高程，實(shí)時(shí)獲得推鏟已工作的平面的范圍及高程，再結(jié)合前一層振搗后的高程數(shù)據(jù)計(jì)算得到平倉(cāng)攤鋪厚度。
[0016]進(jìn)一步的,步驟b中，如果得到的平倉(cāng)機(jī)運(yùn)動(dòng)速度< 0.lkm/h,判定為平倉(cāng)機(jī)未平倉(cāng)攤鋪施工。
[0017]具體的，步驟d中，當(dāng)平倉(cāng)機(jī)在平倉(cāng)攤鋪施工時(shí)，取所述推鏟底部中軸線處三維坐標(biāo)的縱深軸值和所述履帶的底部高程比較后的小值作為平倉(cāng)機(jī)攤鋪高程，并通過(guò)推鏟底部中軸線處的平面坐標(biāo)、攤鋪高程和推鏟的三維形體數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲得所述的推鏟已工作的平面的范圍及高程。
[0018]本發(fā)明平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法，能夠?qū)崟r(shí)獲得平倉(cāng)機(jī)的精確三維坐標(biāo)、平倉(cāng)攤鋪工作范圍及攤鋪后混凝土厚度，并且對(duì)平倉(cāng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位。同時(shí)檢測(cè)的數(shù)據(jù)還能夠作為平倉(cāng)機(jī)施工行為監(jiān)控解決方案的基礎(chǔ)，輔助施工管理人員控制混凝土平倉(cāng)攤鋪施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)“以振代平”等不規(guī)范施工行為的發(fā)生。
[0019]以下結(jié)合實(shí)施例的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 如圖1所示本發(fā)明的平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，包括平倉(cāng)機(jī)，平倉(cāng)機(jī)具有履帶7和推鏟8，在平倉(cāng)機(jī)的駕駛室頂面間隔設(shè)有定向天線3和定位天線4，并且定向天線3和定位天線4的間距至少I米。在平倉(cāng)機(jī)的推鏟8與車體連接的液壓桿上設(shè)置有角度傳感器1，所述的定向天線3、定位天線4和角度傳感器I均通過(guò)線纜與設(shè)于平倉(cāng)機(jī)上的主機(jī)2連接。所述主機(jī)2通過(guò)無(wú)線方式與遠(yuǎn)程服務(wù)器6和定位基站5連接。
[0022]在對(duì)平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)時(shí)，首先通過(guò)設(shè)于推鏟8與車體連接的液壓桿上的角度傳感器I獲得推鏟8連接液壓桿與水平方向的夾角α，推鏟8放平、推鏟8連接液壓桿與水平方向夾角α為零；
[0023]通過(guò)定位基站5，采用GPS或北斗差分定位技術(shù)獲得定位天線4處的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)P(X，y，z)，通過(guò)計(jì)算得到定位-定向天線連線與正北方向水平夾角β和平倉(cāng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度
V ；
[0024]主機(jī)2通過(guò)無(wú)線方式將所述的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)P (X，y, ζ)、推鏟8連接液壓桿與水平方向的夾角α、定位-定向天線連線與正北方向水平夾角β，以及定位天線4至推鏟8底部的豎直距離a、定向天線3至推鏟8底部的水平距離b、定位天線4至履帶7底部的豎直距離c和推鏟8連接液壓桿的長(zhǎng)度d均發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器6中，計(jì)算出推鏟8底部中軸線處的三維坐標(biāo)位置Q(xl，yl, zl)和履帶7的底部高程；計(jì)算公式為:
[0025]xl = x+ (b — d + dX cos α ) X sin β
[0026]yl = y + (b — d + dX cos a ) X cos β
[0027]zl = z — a + dX sin a
[0028]z2 = z — c
[0029]當(dāng)平倉(cāng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度V < 0.1 km/h時(shí)，判定為平倉(cāng)機(jī)未平倉(cāng)攤鋪施工。
[0030]當(dāng)平倉(cāng)機(jī)在平倉(cāng)攤鋪施工時(shí)，取所述推鏟8底部中軸線處三維坐標(biāo)的縱深軸Zl值和所述履帶7的底部高程z2比較后的小值作為平倉(cāng)機(jī)攤鋪高程，并通過(guò)推鏟8底部中軸線處的平面坐標(biāo)、攤鋪高程和推鏟8的三維形體數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲得所述的推鏟8已工作的平面的范圍及高程，再結(jié)合前一層振搗后的高程數(shù)據(jù)計(jì)算得到平倉(cāng)攤鋪厚度。
【權(quán)利要求】
1.平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，包括平倉(cāng)機(jī)，平倉(cāng)機(jī)具有履帶(7)和推鏟(8)，其特征為:在平倉(cāng)機(jī)的外表面上間隔設(shè)有定向天線(3)和定位天線(4)，在平倉(cāng)機(jī)的推鏟(8)與車體連接的液壓桿上設(shè)置有角度傳感器(1)，所述的定向天線(3)、定位天線(4)和角度傳感器(I)均與設(shè)于平倉(cāng)機(jī)上的主機(jī)(2)連接，所述主機(jī)(2)通過(guò)無(wú)線方式與遠(yuǎn)程服務(wù)器(6)和定位基站(5)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征為:所述的定向天線(3)和定位天線(4)間隔設(shè)于平倉(cāng)機(jī)的駕駛室頂面。
3.如權(quán)利要求1所述的平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征為:定向天線(3)和定位天線(4)的間距至少I米。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征為:定向天線(3)、定位天線(4)和角度傳感器(I)均通過(guò)線纜與主機(jī)(2)連接。
5.用于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的平倉(cāng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位方法，其特征包括: a.通過(guò)設(shè)于推鏟(8)與車體連接的液壓桿上的角度傳感器(I)獲得推鏟(8 )連接液壓桿與水平方向的夾角； b.根據(jù)衛(wèi)星定位信號(hào)獲得定位天線(4)處的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)，通過(guò)計(jì)算得到定位-定向天線連線與正北方向水平夾角和平倉(cāng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度； c.通過(guò)所述的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)、推伊(8)連接液壓桿與水平方向的夾角、定位-定向天線連線與正北方向水平夾角，以及定位天線(4)至推鏟(8)底部的豎直距離、定向天線(3)至推鏟(8 )底部的水平距離、定位天線(4 )至履帶(7 )底部的豎直距離和推鏟(8 )連接液壓桿的長(zhǎng)度，計(jì)算出推鏟(8)底部中軸線處的三維坐標(biāo)位置和履帶(7)的底部高程； d.根據(jù)所述的推鏟(8)底部中軸線處的三維坐標(biāo)位置和履帶(7)的底部高程，實(shí)時(shí)獲得推鏟(8)已工作的平面的范圍及高程，再結(jié)合前一層振搗后的高程數(shù)據(jù)計(jì)算得到平倉(cāng)攤鋪厚度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征為:步驟b中，如果得到的平倉(cāng)機(jī)運(yùn)動(dòng)速度(0.lkm/h，判定為平倉(cāng)機(jī)未平倉(cāng)攤鋪施工。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征為:步驟d中，當(dāng)平倉(cāng)機(jī)在平倉(cāng)攤鋪施工時(shí)，取所述推鏟(8)底部中軸線處三維坐標(biāo)的縱深軸值和所述履帶(7)的底部高程比較后的小值作為平倉(cāng)機(jī)攤鋪高程，并通過(guò)推鏟(8)底部中軸線處的平面坐標(biāo)、攤鋪高程和推鏟(8)的三維形體數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲得所述的推鏟(8)已工作的平面的范圍及高程。
【文檔編號(hào)】E02D15/02GK103669362SQ201310738113
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】邱向東, 尹習(xí)雙, 劉金飛, 鐘桂良, 賴剛, 劉永亮 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司