本發(fā)明涉及礦山類隧道濕噴臺車，具體涉及一種智能化噴濕臺車及其控制方法、設(shè)備和介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在噴射混凝土施工中，回彈率是一個(gè)很重要的問題。噴射混凝土的回彈率，是能夠確?；炷疗焚|(zhì)的條件之一，噴濕臺車噴射反彈率是指混凝土噴射到表面后反彈掉落到地上的比例，反彈率過大會造成材料的損失，以及產(chǎn)生大量灰塵。通常反彈率百分比在5％到50％之間。在工地依據(jù)不同種類的工況，噴射距離是距離表面為0.8米至1.5米左右。偏差過大會造成極大浪費(fèi)。為了達(dá)到最佳同質(zhì)化和最少的反彈，噴射角度要保證90度。更大的角度偏差等于更多的反彈。人工操作濕噴臺車施工存在施工效率低、末端噴頭噴射角度不易精準(zhǔn)控制，容易造成混凝土浪費(fèi)，同時(shí)施工環(huán)境惡劣，也會對作業(yè)人員身體健康造成一定的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種智能化噴濕臺車及其控制方法、設(shè)備和介質(zhì)，能夠全自動式噴濕臺車施工，實(shí)現(xiàn)噴濕臺車機(jī)械臂自動化、智能化施工，提高施工效率，降低混凝土回彈率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種智能化噴濕臺車，包括噴濕臺車，所述噴濕臺車上加裝有工控機(jī)，噴濕臺車上加裝有傳感器，實(shí)時(shí)檢測噴濕臺車狀態(tài)信息；噴濕臺車主控制器上通過擴(kuò)展can通信接口建立工控機(jī)與噴濕臺車實(shí)時(shí)通訊；工控機(jī)定向?qū)崟r(shí)觸發(fā)車體自身傳感器通信，實(shí)時(shí)獲取車體本身參數(shù)信息，同時(shí)工控機(jī)通過can通訊口將控制指令發(fā)送至噴濕臺車主控制器，控制噴濕臺車動作。

3、其中，采用uwb及慣性導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)噴濕臺車定位，噴濕臺車機(jī)械臂末端安裝有三維激光雷達(dá)，激光雷達(dá)與工控機(jī)通過網(wǎng)口連接，工控機(jī)將三維激光雷達(dá)采集的點(diǎn)云信息經(jīng)過點(diǎn)云拼接處理獲取隧道待噴區(qū)域三維空間模型。

4、本發(fā)明還提出了一種對本發(fā)明所述智能化噴濕臺車的控制方法，包括如下步驟：

5、步驟1，獲取待噴區(qū)域的幾何信息和特征；

6、步驟2，確定噴濕臺車噴頭噴射位姿；

7、步驟3，獲取噴槍末端的位置和噴槍末端姿態(tài)后，進(jìn)行噴濕臺車機(jī)械臂空間姿態(tài)解算，獲得噴濕臺車的機(jī)械臂姿態(tài)；

8、步驟4，對噴濕臺車機(jī)械臂執(zhí)行控制，具體如下：

9、根據(jù)路徑規(guī)劃和逆解計(jì)算的結(jié)果，控制濕噴機(jī)械手的運(yùn)動，使其按照預(yù)定的軌跡和姿態(tài)進(jìn)行噴射施工；通過工控機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)械手的控制，工控機(jī)將機(jī)械臂姿態(tài)信息改寫為控制指令通過can通訊發(fā)送給噴濕臺車主控制板，控制噴濕臺車機(jī)械臂進(jìn)行相應(yīng)的動作，并在噴涂過程中檢測各關(guān)節(jié)角度和噴濕機(jī)械臂是否運(yùn)行到位，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；

10、步驟5，通過擴(kuò)展can通信接口，將車體本身參數(shù)信息化，定向?qū)崟r(shí)觸發(fā)車體自身傳感器通信，得到實(shí)時(shí)噴射混凝土量、速凝劑量、風(fēng)壓、凝土量與速凝劑量配比參數(shù)。

11、其中，所述步驟5中，將所得參數(shù)與當(dāng)前所在的網(wǎng)格化區(qū)域同步序列化至pickle本地文件；對噴射施工過程中記錄參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)校核。

12、其中，所述智能化噴濕臺車上對稱安裝有三維激光雷達(dá)，用于掃描隧道內(nèi)待噴區(qū)域；

13、通過激光雷達(dá)實(shí)時(shí)獲取隧道內(nèi)墻面的幾何信息，并生成三維模型；通過獲取待噴涂區(qū)域空間三維模型，將三維激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取出待噴區(qū)域的幾何信息和特征，用于后續(xù)的路徑規(guī)劃和噴射姿態(tài)計(jì)算。

14、其中，噴濕臺車機(jī)械臂空間姿態(tài)解算，獲得噴濕臺車的機(jī)械臂姿態(tài)的具體過程如下：

15、采用d－h(huán)法建立濕噴臺車機(jī)械臂連桿坐標(biāo)系，將系統(tǒng)的基坐標(biāo)系固定在底座中心處；

16、空間變換矩陣：混凝土濕噴臺車機(jī)械臂在工作空間內(nèi)的運(yùn)動分解為各個(gè)桿件在自身坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)，相鄰兩連桿間的相對位姿通過旋轉(zhuǎn)矩陣來表示；

17、獲得噴濕臺車機(jī)械臂末端噴頭相對于基坐標(biāo)系中的位姿，即末端坐標(biāo)系對基坐標(biāo)系的變換矩陣。

18、本發(fā)明還提出了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括處理器、用于存儲所述處理器可執(zhí)行指令的存儲器；所述處理器，用于從所述存儲器中讀取所述可執(zhí)行指令，并執(zhí)行所述指令以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的控制方法。

19、本發(fā)明還提出了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行本發(fā)明所述的控制方法。

20、有益效果：

21、1.本發(fā)明的智能化噴濕臺車可實(shí)現(xiàn)全自動式噴濕臺車施工，通過智能感知、噴濕機(jī)械臂位姿解析及對原有噴濕臺車控制系統(tǒng)改造加裝控制接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)噴濕臺車機(jī)械臂自動化、智能化施工，提高施工效率，降低混凝土回彈率。

22、2.本發(fā)明智能化噴濕臺車是在現(xiàn)有噴濕臺車上加裝一臺工控機(jī)，噴濕臺車主控制器上通過擴(kuò)展can通信接口建立工控機(jī)與噴濕臺車實(shí)時(shí)通訊。工控機(jī)定向?qū)崟r(shí)觸發(fā)車體自身傳感器通信，可實(shí)時(shí)獲取車體本身參數(shù)信息，同時(shí)工控機(jī)可通過can通訊口將控制指令發(fā)送至噴濕臺車主控制器，控制噴濕臺車動作；采用uwb及慣性導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)噴濕臺車精準(zhǔn)定位，噴濕臺車機(jī)械臂末端安裝有兩臺三維激光雷達(dá)，激光雷達(dá)與工控機(jī)通過網(wǎng)口連接，工控機(jī)將兩臺三維激光雷達(dá)采集的點(diǎn)云信息經(jīng)過點(diǎn)云拼接等處理獲取隧道待噴區(qū)域三維空間模型；在噴濕臺車上加裝傳感器實(shí)時(shí)檢測噴濕臺車狀態(tài)信息，保證噴濕臺車按規(guī)劃軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確施工及運(yùn)行。

23、3.本發(fā)明控制方法中，根據(jù)路徑規(guī)劃和逆解計(jì)算的結(jié)果，控制濕噴機(jī)械手的運(yùn)動，使其按照預(yù)定的軌跡和姿態(tài)進(jìn)行噴射施工。通過工控機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)械手的控制，工控機(jī)將機(jī)械臂姿態(tài)信息改寫為控制指令通過can通訊發(fā)送給噴濕臺車主控制板，控制噴濕臺車機(jī)械臂進(jìn)行相應(yīng)的動作，在噴涂過程中傾角傳感器來檢測各關(guān)節(jié)角度，噴濕機(jī)械臂是否運(yùn)行到位，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

24、4.本發(fā)明設(shè)備中，根據(jù)路徑規(guī)劃和逆解計(jì)算的結(jié)果，控制濕噴機(jī)械手的運(yùn)動，使其按照預(yù)定的軌跡和姿態(tài)進(jìn)行噴射施工。通過工控機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)械手的控制，工控機(jī)將機(jī)械臂姿態(tài)信息改寫為控制指令通過can通訊發(fā)送給噴濕臺車主控制板，控制噴濕臺車機(jī)械臂進(jìn)行相應(yīng)的動作，在噴涂過程中傾角傳感器來檢測各關(guān)節(jié)角度，噴濕機(jī)械臂是否運(yùn)行到位，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

25、5.本發(fā)明介質(zhì)中，根據(jù)路徑規(guī)劃和逆解計(jì)算的結(jié)果，控制濕噴機(jī)械手的運(yùn)動，使其按照預(yù)定的軌跡和姿態(tài)進(jìn)行噴射施工。通過工控機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)械手的控制，工控機(jī)將機(jī)械臂姿態(tài)信息改寫為控制指令通過can通訊發(fā)送給噴濕臺車主控制板，控制噴濕臺車機(jī)械臂進(jìn)行相應(yīng)的動作，在噴涂過程中傾角傳感器來檢測各關(guān)節(jié)角度，噴濕機(jī)械臂是否運(yùn)行到位，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

技術(shù)特征：

1.一種智能化噴濕臺車，包括噴濕臺車，其特征在于，所述噴濕臺車上加裝有工控機(jī)，噴濕臺車上加裝有傳感器，實(shí)時(shí)檢測噴濕臺車狀態(tài)信息；噴濕臺車主控制器上通過擴(kuò)展can通信接口建立工控機(jī)與噴濕臺車實(shí)時(shí)通訊；工控機(jī)定向?qū)崟r(shí)觸發(fā)車體自身傳感器通信，實(shí)時(shí)獲取車體本身參數(shù)信息，同時(shí)工控機(jī)通過can通訊口將控制指令發(fā)送至噴濕臺車主控制器，控制噴濕臺車動作。

2.如權(quán)利要求1所述的智能化噴濕臺車，其特征在于，采用uwb及慣性導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)噴濕臺車定位，噴濕臺車機(jī)械臂末端安裝有三維激光雷達(dá)，激光雷達(dá)與工控機(jī)通過網(wǎng)口連接，工控機(jī)將三維激光雷達(dá)采集的點(diǎn)云信息經(jīng)過點(diǎn)云拼接處理獲取隧道待噴區(qū)域三維空間模型。

3.一種對如權(quán)利要求1或2所述智能化噴濕臺車的控制方法，其特征在于,包括如下步驟：

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于,所述步驟5中，將所得參數(shù)與當(dāng)前所在的網(wǎng)格化區(qū)域同步序列化至pickle本地文件；對噴射施工過程中記錄參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)校核。

5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述智能化噴濕臺車上對稱安裝有三維激光雷達(dá)，用于掃描隧道內(nèi)待噴區(qū)域；

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，噴濕臺車機(jī)械臂空間姿態(tài)解算，獲得噴濕臺車的機(jī)械臂姿態(tài)的具體過程如下：

7.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括處理器、用于存儲所述處理器可執(zhí)行指令的存儲器；所述處理器，用于從所述存儲器中讀取所述可執(zhí)行指令，并執(zhí)行所述指令以實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求3至6中任一所述的控制方法。

8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行上述權(quán)利要求3至6中任一所述的控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及礦山類隧道濕噴臺車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能化噴濕臺車及其控制方法、設(shè)備和介質(zhì)，能夠全自動式噴濕臺車施工，實(shí)現(xiàn)噴濕臺車機(jī)械臂自動化、智能化施工，提高施工效率，降低混凝土回彈率。通過智能感知、噴濕機(jī)械臂位姿解析及對原有噴濕臺車控制系統(tǒng)改造加裝控制接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)噴濕臺車機(jī)械臂自動化、智能化施工，提高施工效率，降低混凝土回彈率。

技術(shù)研發(fā)人員：戴嶺,賀自名,劉艷明,劉彬,崔賢,王晉,胡寶明,趙鵬鵬,袁晨,呂召寧,賈錕,劉超,王鴻儒,饒邦政,李晶閣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14