一种安装城市轨道交通板式轨道结构自动控制方法技术

一种安装城市轨道交通板式轨道结构自动控制方法，其采用全站仪、倾斜传感器得到测量已知点位置数据，计算未知点位置数据，并通过步进电机与液压传动系统实现安装城市轨道交通板式轨道结构的自动控制方法，本发明专利技术能够应用于城市轨道交通板式轨道结构的自动安装、高铁板式轨道结构的自动安装，其改变了传统预制板式轨道结构在狭小空间内安装的自动化控制难题，能够大大地提高安装精度、提高安装效率、减小人工、缩短工期，是一种改变传统工艺的自动化控制方法，在城市轨道交通板式轨道安装具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及城市轨道交通板式轨道结构的安装控制，尤其涉及一种采用全站仪、倾斜传感器得到测量已知点位置数据，计算未知点位置数据，并通过步进电机与液压传动系统来实现安装城市轨道交通板式轨道结构的自动控制方法。
技术介绍
由于城市轨道交通隧道空间狭小，现有的预制板式轨道结构安装方法采用的是通过多次的人工测量、人工通过调板机械进行调整来趋向定位目标的做法，往往安装效率低下，人工需求量大且精度不高。而现有技术中，至今未有一种科学合理的安装城市轨道交通板式轨道结构的自动控制方法能够实现对城市轨道交通板式结构高效、准确、快速地安装，以提高本项工作的精度与工作效益。本专利技术即针对现有技术中存在的问题进行的技术改进，具有广泛的实用意义和经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种安装城市轨道交通板式轨道结构自动控制方法，其能解决现有技术的缺陷，提高安装效率，降低人工的需求，并有效提供安装精度。为实现上述目的，本专利技术公开了一种安装城市轨道交通板式轨道结构自动控制方法，其特征在于，该安装自动控制方法步骤包括：步骤一：数据采集，利用全站仪对板式轨道结构表面安装的四个定位点的X、Y、Z坐标进行测量，利用两个倾斜传感器分别对板式轨道结构轴向与径向的倾斜角α与β进行测量，得到测量坐标系统的测量点位置信息，并进行记录和存储于现场服务器上；步骤二：板式轨道结构坐标计算，以板式轨道结构几何中心为坐标原点，建立板式轨道结构的坐标系，利用步骤一测得的4组X、Y、Z坐标以及2组α与β值，进行坐标系的转换参数计算，得到板式轨道坐标系与全站仪测量坐标系的转换参数；步骤三：调板车坐标计算，先利用激光对准装置，将板式轨道结构放置在调板车上，保证板式轨道结构的中心点与调板车中心点对准，保证板式轨道结构长边中线连接线与短边中线连接线与调板车的中线连接线重合，构建调板车局部坐标系；步骤四：安装板式轨道结构，在该步骤中主要包含如下子步骤：子步骤一：测量初始状态下板式轨道测量定位点位置信息，既通过全站仪和倾斜传感器来测量位于调板车上的板式轨道结构的位置信息，根据步骤二计算得到的板式轨道结构坐标系与测量坐标系的转换参数值，换算板式轨道结构的特征点在测量坐标系下的坐标值；子步骤二：根据就位目标位置信息计算测量坐标系下调板车与板式轨道结构特征点坐标调整值，子步骤三：计算旋转、平移步进电机行程及液压传动系统行程，既根据调板车中心点的偏移量，计算X轴、Y轴方向步进电机平移所需的脉冲数、旋转步进电机的输入脉冲数和4个液压传动系统所需升降的行程量；子步骤四：控制旋转步进电机、平移步进电机和四个液压传动系统进行板式轨道结构的调整。其中：在步骤一中，所述四个测量定位点的选择是以板式轨道结构的中心点为坐标原点，以长边中点的连线与短边中点的连线对板式轨道结构分别建立四个象限，分别在四个象限的中心位置布置测量定位点，并倾斜传感器分别垂直于长边中点连线和短边中点连线，以获得板式轨道结构轴向与径向的倾斜角α与β的信息。其中：在步骤二中，构建板式轨道结构的局部坐标系(x’,y’,z’)，计算板式轨道结构局部坐标系(x’,y’,z’)与测量坐标系(x,y,z)的转换关系。其中：在步骤三中，构建调板车局部坐标系，其是以调板车中心点为原点，以长边与短边的中线连接线分别为X、Y轴，则调板车坐标系与板式轨道结构坐标系的转换关系为(x,y,z)T＝(x′,y′,z′+Δh)T，其中Δh为板式轨道结构中心点厚度。根据以上步骤操作，板式轨道结构完成第一次就位。依据上述1～8步骤进行多次重复，使得目标点坐标误差控制在一定的误差限值范围内。完成板式轨道结构的安装就位。本专利技术的自动化控制方法能够应用于以下
：城市轨道交通板式轨道结构的自动安装、高铁板式轨道结构的自动安装。本专利技术的有益效果是改变了传统预制板式轨道结构在狭小空间内安装的自动化控制难题，能够大大地提高安装精度、提高安装效率、减小人工、缩短工期，是一种改变传统工艺的自动化控制方法，在城市轨道交通板式轨道安装具有重要的应用价值。本专利技术的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。附图说明图1显示了本专利技术中安装城市轨道交通板式轨道结构的自动控制方法的流程图。图2显示了实现控制方法的安装系统的示意图。图3显示了本专利技术中板式轨道结构的坐标系。图4显示了本专利技术中坐标系的转换关系图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术技术方案中所涉及的各个细节问题。应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。如图1显示本专利技术整个方法的流程，图2显示了实现本专利技术中控制方法的安装系统，该安装系统包含全站仪1、服务器2和调板车3，所述调板车3供板式轨道结构4进行安置和调板，其上设有多个液压传动设备5和步进电机6，以通过平板控制设备9进行控制调节，所述板式轨道结构4上还设有四个测量定位点7和两个倾斜传感器8，所述全站仪1可对板式轨道结构4上的测量定位点7进行测量定位。其中，本专利技术中安装城市轨道交通板式轨道结构的自动控制方法包括如下步骤：步骤一：数据采集，利用全站仪1与倾斜传感器2采集板式轨道结构4的位置数据，所述位置数据包含板式轨道结构4的坐标信息和角度信息，其中，参见图3，所述坐标信息为板式轨道结构4上的四个测量定位点7的X、Y、Z坐标信息，所述角度信息为板式轨道结构4上的两个倾侧传感器8的角度信息，所述四个测量定位点7的选择是以板式轨道结构4的中心点为坐标原点，以长边中点15、16的连线与短边中点的连线对板式轨道结构4分别建立四个象限，分别在四个象限的中心位置11、12、13、14布置测量定位点7，并在长边中点连线上与短边中点连线上的标记17-18，19-20作为倾斜传感器8的布置点，倾斜传感器8分别垂直于长边中点连线和短边中点连线，以获得板式轨道结构轴向与径向的倾斜角α与β的信息，所述全站仪1和倾斜传感器2将数据传递给服务器进行自动存储。步骤二：板式轨道结构坐标计算，以板式轨道结构几何中心为坐标原点，建立板式轨道结构的坐标系，利用步骤一测得的4组X、Y、Z坐标以及2组α与β值，进行坐标系的转换参数计算，得到板式轨道坐标系与全站仪测量坐标系的转换参数x0,y0,z0,μ,α,β,γ，参见图4，先构建板式轨道结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安装城市轨道交通板式轨道结构自动控制方法，其特征在于，该安装自动控制方法步骤包括：步骤一：数据采集，利用全站仪对板式轨道结构表面安装的四个定位点的X、Y、Z坐标进行测量，利用两个倾斜传感器分别对板式轨道结构轴向与径向的倾斜角α与β进行测量，得到测量坐标系统的测量点位置信息，并进行记录和存储于现场服务器上；步骤二：板式轨道结构坐标计算，以板式轨道结构几何中心为坐标原点，建立板式轨道结构的坐标系，利用步骤一测得的4组X、Y、Z坐标以及2组α与β值，进行坐标系的转换参数计算，得到板式轨道坐标系与全站仪测量坐标系的转换参数；步骤三：调板车坐标计算，先利用激光对准装置，将板式轨道结构放置在调板车上，保证板式轨道结构的中心点与调板车中心点对准，保证板式轨道结构长边中线连接线与短边中线连接线与调板车的中线连接线重合，构建调板车局部坐标系；步骤四：安装板式轨道结构，在该步骤中主要包含如下子步骤：子步骤一：测量初始状态下板式轨道测量定位点位置信息，既通过全站仪和倾斜传感器来测量位于调板车上的板式轨道结构的位置信息，根据步骤二计算得到的板式轨道结构坐标系与测量坐标系的转换参数值，换算板式轨道结构的特征点在测量坐标系下的坐标值；子步骤二：根据就位目标位置信息计算测量坐标系下调板车与板式轨道结构特征点坐标调整值，子步骤三：计算旋转、平移步进电机行程及液压传动系统行程，既根据调板车中心点的偏移量，计算X轴、Y轴方向步进电机平移所需的脉冲数、旋转步进电机的输入脉冲数和4个液压传动系统所需升降的行程量；子步骤四：控制旋转步进电机、平移步进电机和四个液压传动系统进行板式轨道结构的调整。...

【技术特征摘要】
1.一种安装城市轨道交通板式轨道结构自动控制方法，其特征
在于，该安装自动控制方法步骤包括：
步骤一：数据采集，利用全站仪对板式轨道结构表面安装的四个
定位点的X、Y、Z坐标进行测量，利用两个倾斜传感器分别对板式轨
道结构轴向与径向的倾斜角α与β进行测量，得到测量坐标系统的测
量点位置信息，并进行记录和存储于现场服务器上；
步骤二：板式轨道结构坐标计算，以板式轨道结构几何中心为坐
标原点，建立板式轨道结构的坐标系，利用步骤一测得的4组X、Y、
Z坐标以及2组α与β值，进行坐标系的转换参数计算，得到板式轨
道坐标系与全站仪测量坐标系的转换参数；
步骤三：调板车坐标计算，先利用激光对准装置，将板式轨道结
构放置在调板车上，保证板式轨道结构的中心点与调板车中心点对
准，保证板式轨道结构长边中线连接线与短边中线连接线与调板车的
中线连接线重合，构建调板车局部坐标系；
步骤四：安装板式轨道结构，在该步骤中主要包含如下子步骤：
子步骤一：测量初始状态下板式轨道测量定位点位置信息，既通
过全站仪和倾斜传感器来测量位于调板车上的板式轨道结构的位置
信息，根据步骤二计算得到的板式轨道结构坐标系与测量坐标系的转
换参数值，换算板式轨道结构的特征点在测量坐标系下的坐标值；
子步骤二：根据就位目标位置信息计算测量坐标系下调板车与板
式轨道结构特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀仁，廖翌棋，陈鹏，曲村，
申请(专利权)人：北京城建设计发展集团股份有限公司，北京安捷工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11