一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法技术

本发明专利技术提供一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法，涉及建筑工业化中预制构件混凝土布料机自动控制领域。包括：安装激光测距传感器并确定X轴和Y轴；测量磁性边模顶端及磁性边模内铺设的钢筋顶端相对于底模托盘表面的高度；控制布料机到达初始固定位置，利用控制器记录布料机激光测距传感器的预标定点；控制器计算布料机预标定点M；计算布料机在控制器第k个固定周期时所在的位置；计算布料机相对位置，并控制布料机行走到预标定点M准备进行布料生产。本方法对现有设备及检测系统改动小、改造成本低，与现有布料系统兼容性好，易于实现，同时可以自动完成布料机预标定，提高混凝土布料机确定预标定点的准确性及预标定效率。

An Automatic Pre-calibration Method for Concrete Distributor Based on Laser Ranging Sensor

The invention provides an automatic pre-calibration method of concrete distributor based on laser ranging sensor, which relates to the automatic control field of concrete distributor for prefabricated components in building industrialization. It includes: installing laser ranging sensor and determining X and Y axes; measuring the height of the top of the magnetic side die and the steel bar laid in the magnetic side die relative to the bottom die tray surface; controlling the distributor to reach the initial fixed position, using the controller to record the pre-calibration point of the laser ranging sensor of the distributor; calculating the pre-calibration point M of the distributor; and calculating the K-fixing point of the distributor in the controller. Location at fixed period; calculate the relative position of the distributor, and control the distributor to move to the pre-calibration point M to prepare for the production of the distributor. This method has the advantages of small modification, low cost, good compatibility with the existing distribution system and easy realization. It can also automatically complete the pre-calibration of the distributor and improve the accuracy and efficiency of determining the pre-calibration point of the concrete distributor.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法
本专利技术涉及建筑工业化中预制构件混凝土布料机自动控制
，具体涉及一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法。
技术介绍
混凝土布料机是混凝土预制构件工厂化生产的关键设备，其自动化水平越高，布料生产时间越短，越有助于提高预制构件生产效率以及降低并节省人力资源投入。布料机的移动装置主要包括布料大车和布料小车，布料过程如图1所示，其中布料小车能够带着布料机沿布料方向前后移动，布料大车能够带着布料机左右移动。操作人员利用遥控器，通过控制布料大车和小车带动布料机移动到需要的位置。在移动过程中，配合控制14-22个螺杆旋转，将料斗内的混凝土推出浇筑到底模托盘的磁性边模范围内，实现混凝土预制构件的布料生产。由上述布料过程可知，布料机生产时，需要控制的对象多、操作复杂，自动化控制系统开发难度高。所以，目前国内外混凝土布料机都存在一个共性问题，即布料机自动化程度低。在整个布料生产过程中，布料机的控制无法离开操作人员，混凝土浇筑到底模托盘上后，还需多个人员进行辅助布料，所以布料生产人力资源和劳动强度大，不仅生产效率低，更使产品质量难以稳定。要想实现混凝土布料机的自动布料，首先需要确定混凝土布料开始的起点，即预标定点。只有找到预标定点，结合要生产的预制构件尺寸，才能明确布料生产的区域。所以，找到预标定点，是混凝土布料机后续进行自动布料的基础。正是基于上述考虑，本专利技术设计了一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法，该方法利用激光测距传感器，可以自动快速找到预标定点，解决业内对混凝土布料机自动预标定技术的需求。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法，通过在混凝土布料机其中一侧边缘布料口下方增设的一个激光测距传感器测量布料机相对于底模托盘的距离，结合原有布料机控制系统中布料大车横梁上控制柜中的控制器、布料机布料大车和小车驱动电机上的两个编码器，实现磁性边模位置的检测，进而通过原有布料系统的控制器快速、准确的标定出混凝土布料机的预标定点，提高了建筑工业化中预制构件混凝土布料机的自动化水平，从而缩减了工作时间，提高了生产效率。为了实现上述目的，一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法，包括以下步骤：步骤1：在布料机其中一侧边缘布料口下方增设一个激光测距传感器，同时，规定与布料机布料小车行走路线平行的方向为X轴，与X轴垂直的方向为Y轴，其中，布料小车沿X轴往返行走，布料大车沿Y轴往返行走；步骤2：测量磁性边模顶端相对于底模托盘表面的高度a及磁性边模内铺设的钢筋顶端到底模托盘表面的距离b；步骤3：控制器控制布料大车和小车带动布料机到达准备进行预标定的初始固定位置(X’，Y’)，通过激光测距传感器测量布料机与底模托盘表面的距离确定磁性边模位置，利用控制器记录布料机激光测距传感器的预标定点(XJ0，YJ0)，具体步骤如下：步骤3.1：控制器控制布料大车和小车带动布料机到达初始固定位置(X’，Y’)，同时控制器记录激光测距传感器检测到的布料机与底模托盘表面的距离X1，控制器控制布料小车带动布料机沿X轴由布料区域外向布料区域内行走，当布料口下方的激光测距传感器检测到布料机与底模托盘表面的距离为X1-a时，表明检测到与X轴垂直的靠近初始固定位置(X’，Y’)一侧的磁性边模，记为AA边模，此时检测到的是AA边模在布料区域外侧的外沿；步骤3.2：控制器控制布料小车带动布料机继续沿X轴向布料区域内行走，当布料口下方的激光测距传感器检测到布料机与底模托盘表面的距离在区间[X1-b，X1]内时，此时检测到的是AA边模在布料区域侧的内沿，控制器记录布料小车在X轴方向的位置XJ0；步骤3.3：控制器控制布料小车带动布料机继续沿X轴向布料区域内行走t0s后，控制器控制布料小车停车；步骤3.4：布料小车停车后，控制器控制布料大车带动布料机沿Y轴向与X轴垂直的靠近预标定点一侧的磁性边模方向行走，当布料口下方的激光测距传感器检测到布料机与底模托盘表面的距离为X1-a时，表明检测到与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模的内沿，记为BB边模的内沿，此时控制器记录布料大车在Y轴方向的位置YJ0，控制器控制布料大车停车，至此得到混凝土布料机激光测距传感器的预标定点(XJ0，YJ0)；步骤4：控制器根据激光测距传感器的安装位置与布料口外沿端点的距离(XJ，YJ)，结合布料机激光测距传感器的预标定点(XJ0，YJ0)，计算布料机布料口外沿端点在底模托盘上对应的布料机预标定点M(X0，Y0)，其中，X0＝XJ0-XJ，Y0＝YJ0-YJ；步骤5：根据控制器的固定周期tsc、布料机在控制器的第(k-1)个固定周期时的位置(Xcrt(k-1)，Ycrt(k-1))、编码器检测到的布料小车和布料大车的行走速度，计算布料机在控制器第k个固定周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))；步骤6：计算布料机在控制器第k个固定周期时所在位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))与预标定点M(X0，Y0)的相对位置(Xrel，Yrel)，通过控制器控制布料机行走到预标定点(X0，Y0)，准备进行布料生产。优选的，所述步骤3中初始固定位置(X’，Y’)的X轴坐标位置X’在开始进行布料生产侧的一端，且使布料机处在布料区域外，Y轴位置坐标Y’取布料机中线与托盘中线重合的坐标值。优选的，所述步骤3.3中的t0根据激光测距传感器的激光点范围，并且保证不影响与X轴垂直的靠近预标定点一侧的磁性边模内沿检测的条件下确定的尽可能小的值。优选的，所述步骤5中布料机在控制器第k个固定周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))的计算公式如下：Xcrt(k)＝Xcrt(k-1)±Vxtsc；Ycrt(k)＝Ycrt(k-1)±VDtsc；其中，Vx为布料小车驱动电机上的编码器检测的布料小车的行走速度，VD为布料大车驱动电机上的编码器检测的布料大车的行走速度，当布料小车或大车向X轴或Y轴数值增大方向行走时，公式中速度前面的符号取“+”号，反之取“-”号。优选的，所述步骤6中布料机在控制器第k个固定周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))与预标定点M(X0，Y0)的相对位置(Xrel，Yrel)的计算公式如下：Xrel＝Xcrt(k)-X0；Yrel＝Ycrt(k)-Y0。本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法，只需在现有混凝土布料机布料口的下方增设一个激光测距传感器，通过获取激光测距传感器返回的距离值，即可通过磁性边模位置确定混凝土布料机的预标定点，对现有设备及检测系统改动小、改造成本低，与现有布料系统兼容性好，易于实现，同时可以自动完成布料机预标定，提高混凝土布料机确定预标定点的准确性及预标定效率，另外，本专利技术充分考虑到预标定过程中与X轴垂直的靠近初始固定位置(X’，Y’)一侧的磁性边模内沿对与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模内沿检测的干扰，设计了延时功能，还考虑了标定时布料区域内钢筋高度对磁性边模检测的影响，设置了检测容错范围区域[X1-b，X1]，提高了混凝土布料机预标定技术的实用性。附图说明图1为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在布料机其中一侧边缘布料口下方增设一个激光测距传感器，同时，规定与布料机布料小车行走路线平行的方向为X轴，与X轴垂直的方向为Y轴，其中，布料小车沿X轴往返行走，布料大车沿Y轴往返行走；步骤2：测量磁性边模顶端相对于底模托盘表面的高度a及磁性边模内铺设的钢筋顶端到底模托盘表面的距离b；步骤3：控制器控制布料大车和小车带动布料机到达准备进行预标定的初始固定位置(X’，Y’)，通过激光测距传感器测量布料机与底模托盘表面的距离确定磁性边模位置，利用控制器记录布料机激光测距传感器的预标定点(XJ0，YJ0)，具体步骤如下：步骤3.1：控制器控制布料大车和小车带动布料机到达初始固定位置(X’，Y’)，同时控制器记录激光测距传感器检测到的布料机与底模托盘表面的距离X1，控制器控制布料小车带动布料机沿X轴由布料区域外向布料区域内行走，当布料口下方的激光测距传感器检测到布料机与底模托盘表面的距离为X1‑a时，表明检测到与X轴垂直的靠近初始固定位置(X’，Y’)一侧的磁性边模，记为AA边模，此时检测到的是AA边模在布料区域外侧的外沿；步骤3.2：控制器控制布料小车带动布料机继续沿X轴向布料区域内行走，当布料口下方的激光测距传感器检测到布料机与底模托盘表面的距离在区间[X1‑b，X1]内时，此时检测到的是AA边模在布料区域侧的内沿，控制器记录布料小车在X轴方向的位置XJ0；步骤3.3：控制器控制布料小车带动布料机继续沿X轴向布料生产方向行走t0s后，控制器控制布料小车停车；步骤3.4：布料小车停车后，控制器控制布料大车带动布料机沿Y轴向与X轴垂直的靠近预标定点一侧的磁性边模方向行走，当布料口下方的激光测距传感器检测到布料机与底模托盘表面的距离为X1‑a时，表明检测到与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模的内沿，记为BB边模的内沿，此时控制器记录布料大车在Y轴方向的位置YJ0，控制器控制布料大车停车，至此得到混凝土布料机激光测距传感器的预标定点(XJ0，YJ0)；步骤4：控制器根据激光测距传感器的安装位置与布料口外沿端点的距离(XJ，YJ)，结合布料机激光测距传感器的预标定点(XJ0，YJ0)计算布料机布料口外沿端点在底模托盘上对应的布料机预标定点M(X0，Y0)，其中，X0＝XJ0‑XJ，Y0＝YJ0‑YJ；步骤5：根据控制器的固定周期tsc、布料机在控制器的第(k‑1)个固定周期时的位置(Xcrt(k‑1)，Ycrt(k‑1))、编码器检测到的布料小车和布料大车的行走速度，计算布料机在控制器第k个固定周期时所在的位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))；步骤6：计算布料机在控制器第k个固定周期时所在位置(Xcrt(k)，Ycrt(k))与预标定点M(X0，Y0)的相对位置(Xrel，Yrel)，通过控制器控制布料机行走到预标定点(X0，Y0)，准备进行布料生产。...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测距传感器的混凝土布料机自动预标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在布料机其中一侧边缘布料口下方增设一个激光测距传感器，同时，规定与布料机布料小车行走路线平行的方向为X轴，与X轴垂直的方向为Y轴，其中，布料小车沿X轴往返行走，布料大车沿Y轴往返行走；步骤2：测量磁性边模顶端相对于底模托盘表面的高度a及磁性边模内铺设的钢筋顶端到底模托盘表面的距离b；步骤3：控制器控制布料大车和小车带动布料机到达准备进行预标定的初始固定位置(X’，Y’)，通过激光测距传感器测量布料机与底模托盘表面的距离确定磁性边模位置，利用控制器记录布料机激光测距传感器的预标定点(XJ0，YJ0)，具体步骤如下：步骤3.1：控制器控制布料大车和小车带动布料机到达初始固定位置(X’，Y’)，同时控制器记录激光测距传感器检测到的布料机与底模托盘表面的距离X1，控制器控制布料小车带动布料机沿X轴由布料区域外向布料区域内行走，当布料口下方的激光测距传感器检测到布料机与底模托盘表面的距离为X1-a时，表明检测到与X轴垂直的靠近初始固定位置(X’，Y’)一侧的磁性边模，记为AA边模，此时检测到的是AA边模在布料区域外侧的外沿；步骤3.2：控制器控制布料小车带动布料机继续沿X轴向布料区域内行走，当布料口下方的激光测距传感器检测到布料机与底模托盘表面的距离在区间[X1-b，X1]内时，此时检测到的是AA边模在布料区域侧的内沿，控制器记录布料小车在X轴方向的位置XJ0；步骤3.3：控制器控制布料小车带动布料机继续沿X轴向布料生产方向行走t0s后，控制器控制布料小车停车；步骤3.4：布料小车停车后，控制器控制布料大车带动布料机沿Y轴向与X轴垂直的靠近预标定点一侧的磁性边模方向行走，当布料口下方的激光测距传感器检测到布料机与底模托盘表面的距离为X1-a时，表明检测到与X轴平行的靠近预标定点一侧的磁性边模的内沿，记为BB边模的内沿，此时控制器记录布料大车在Y轴方向的位置YJ0，控制器控制布料大车停车，至此得到混凝土布料机激光测距传感器的预标定点(XJ0，YJ0)；步骤4：控制器根据激光测距传感器的安装位置与布料口外沿端点的距离(XJ，YJ)，结合布料机激光测距传感器的预标定点(X...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬，张珂，周鹏，于文达，郭菁菁，李洋，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21