一种高速铁路无砟轨道底座智能放样系统技术方案

一种高速铁路无砟轨道底座智能放样系统，所述系统包括放样机器人和后台服务器，所述放样机器人和后台服务器通过无线或有线通信；所述放样机器人用于现场采集放样点的实际测量数据，并基于后台服务器反馈动态修正的底座模板标高设置方案进行放样操作；所述后台服务器用于根据实际测量数据计算放样点的实际位置坐标，并根据设计数据库中规定的对应放样点的理论位置坐标与所述实际位置坐标对比，获得施工偏差，基于施工偏差获取动态修正的底座模板标高设置方案，并将动态修正的底座模板标高设置方案反馈给放样机器人，供放样机器人进行放样操作。本发明专利技术实提供了动态模板标高修正方案，进一步提高了工程质量，缩短工期。

【技术实现步骤摘要】
一种高速铁路无砟轨道底座智能放样系统
本专利技术涉及智能化施工领域，具体涉及一种高速铁路无砟轨道底座放样系统。
技术介绍
高速铁路无砟轨道底座施工前，按照设计给定的坐标数据，在施工现场线下基础面(路基、桥梁、隧道)上标记出设计理论坐标位置，根据放样点进行底座板模板的设置。目前的放样方式一般需投入人力2～3人，采用全站仪配合棱镜进行放样，放样的精度和效率受线下基础面的平整度和操作人员的熟练程度影响。同时放样数据的记录方式仍然采用纸质记录为主，未能实现信息化和数字化，数据追溯和分析难度较大。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本专利技术实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种高速铁路无砟轨道底座智能放样系统，具体方案如下：一种高速铁路无砟轨道底座智能放样系统，其特征在于，所述系统包括放样机器人和后台服务器，所述放样机器人和后台服务器通过无线或有线通信；所述放样机器人用于现场采集放样点的实际测量数据，并基于后台服务器反馈动态修正的底座模板标高设置方案进行放样操作；所述后台服务器用于根据实际测量数据计算放样点的实际位置坐标，并根据设计数据库中规定的对应放样点的理论位置坐标与所述实际位置坐标对比，获得施工偏差，基于施工偏差获取动态修正的底座模板标高设置方案，并将动态修正的底座模板标高设置方案反馈给放样机器人，供放样机器人进行放样操作；其中，所述实际位置坐标包括现场放样点的实际高程坐标，所述设计数据库中规定的理论放样点位置坐标包括理论放样点的设计高程坐标。进一步地，所述放样机器人和后台服务器通过GPRS模块进行通信。进一步地，所述底座模板标高的计算具体为：计算现场放样点的实测高程坐标与设计数据库中规定的理论放样点的设计高程坐标的偏差，即为所述施工偏差；采集任意30米范围内所有放样点的偏差数据后，按照任意30米范围内的实测高程坐标与设计高程坐标的偏差超过5毫米的放样点个数不得超过2，并通过相对平顺性要求进行平差，获得动态修正的底座模板标高，以获得动态修正的底座模板标高；连续进行30米范围的偏差数据采集，随着采集数据的增加，不断优化底座模板标高的设置方案，最终实现现场整改量最小、模板成本最低。进一步地，所述放样机器人包括处理模块、测量模块和放样标记模块；所述放样标记模块和测量模块均与所述处理模块连接；所述测量模板，用于采集供处理模块计算机器人所处的位置坐标的测量数据；所述处理模块，用于根据所述测量数据计算机器人所处的位置坐标，并根据设计数据中规定的理论放样点位置坐标计算目标位置与理论放样点位置的实际偏差值，通过神经网络-PID控制算法，自动生成控制指令并输出控制指令给放样标记模块；所述放样标记模块，用于输出可见光，在下基础面上形成光斑，并根据所述控制指令控制转动，从而带动光斑转动，并使光斑逐渐逼近理论放样点，实现放样标记。进一步地，所述放样标记模块包括控制其转动的伺服电机，所述伺服电机与所述处理模块电连接，所述放样标记模块，用于输出可见光，在下基础面上形成光斑；所述伺服电机根据所述控制指令控制转动，从而带动光斑转动，并使光斑逐渐逼近理论放样点，实现放样标记。进一步地，所述测量模块包括激光测距模块与测角模块，所述处理模块通过驱动激光测距模块和测角模块分别测量与六组预设位置的棱镜的距离和角度，从而得到激光测距模块和测角模块分别与六组预设位置的棱镜的距离和角度，即为所述测量数据。进一步地，所述放样机器人还包括GPS模块，所述处理模块还用于通过所述GPS模块实时获取所述放样机器人的位置信息，通过所述位置信息生成放样机器人的线路走向信息，并通过预设线路信息，生成标记信息，标记已测量线路与未测量线路。进一步地，所述系统还包括手机APP，所述放样机器人还包括通信模块，所述处理模块还通过所述通信模块与对应的手机APP通信，将标记信息、线路走向信息以及对应里程的测量数据发送给手机APP，供手机APP查看。进一步地，所述后台服务器包括预警模块，所述预警模块用于在施工偏差过大时，向现场作业人员的手机APP发出预警信号，提醒作业人员及时调整和整改，避免了工序误差的累积，从而保证铁路轨道施工质量。进一步地，所述手机APP包括人机交互界面，通过所述人机交互界面进行机器人的传感器标定、端口配置、测量参数配置、数据反馈以及项目参数设置。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术可自动反馈放样点位置所处高程坐标，通过GPRS模块自动上传至服务器系统，后台服务器根据设计数据库中的设计理论坐标，实现与现场实测坐标对比，获得施工偏差，通过理论分析计算，综合分析轨道平顺性，提供动态修正的底座模板标高设置方案。若出现偏差过大无法修正情况，后台服务器发出预警信号，由现场手机APP接收，提醒作业人员及时调整和整改，从而保证铁路轨道施工质量。通过此专利技术的实施，实现了高速铁路无砟轨道底座放样的自动化，提高了工作效率，保证放样精度，提供了动态模板标高修正方案，进一步提高了工程质量，缩短工期。附图说明图1为本专利技术实施例提供的高速铁路无砟轨道底座智能放样系统的示意图；图2为本专利技术实施例提供的放样机器人的框架示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，作为本专利技术的第一实施例，提供一种高速铁路无砟轨道底座智能放样系统，所述系统包括放样机器人和后台服务器，所述放样机器人和后台服务器通过无线或有线通信，本实施例中，所述所述放样机器人和后台服务器通过GPRS模块进行通信；所述放样机器人用于现场采集放样点的实际测量数据，并基于后台服务器反馈动态修正的底座模板标高设置方案进行放样操作；所述后台服务器用于根据实际测量数据计算放样点的实际位置坐标，并根据设计数据库中规定的对应放样点的理论位置坐标与所述实际位置坐标对比，获得施工偏差，基于施工偏差获取动态修正的底座模板标高设置方案，并将动态修正的底座模板标高设置方案反馈给放样机器人，供放样机器人进行放样操作；通过计算出模板标高，控制底座板最终浇筑成型后的线型与设计线型的一致性，保证底座的施工厚度，从而满足施工验收标准，保证结构的稳定，并能够动态优化设计方案，利用相对平顺的概念，在绝对坐标超限处，保证相邻控制点的平顺性，从而保证整体的线路平顺。其中，所述实际位置坐标包括现场放样点的实际高程坐标，所述设计数据库中规定的理论放样点位置坐标包括理论放样点的设计高程坐标。优选地，所述底座模板标高的计算具体为：计算现场放样点的实测高程坐标与设计数据库中规定的理论放样点的设计高程坐标的偏差，即为所述施工偏差；采集任意30米范围内所有放样点的偏差数据后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速铁路无砟轨道底座智能放样系统，其特征在于，所述系统包括放样机器人和后台服务器，所述放样机器人和后台服务器通过无线或有线通信；/n所述放样机器人用于现场采集放样点的实际测量数据，并基于后台服务器反馈动态修正的底座模板标高设置方案进行放样操作；/n所述后台服务器用于根据实际测量数据计算放样点的实际位置坐标，并根据设计数据库中规定的对应放样点的理论位置坐标与所述实际位置坐标对比，获得施工偏差，基于施工偏差获取动态修正的底座模板标高设置方案，并将动态修正的底座模板标高设置方案反馈给放样机器人，供放样机器人进行放样操作；/n其中，所述实际位置坐标包括现场放样点的实际高程坐标，所述设计数据库中规定的理论放样点位置坐标包括理论放样点的设计高程坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速铁路无砟轨道底座智能放样系统，其特征在于，所述系统包括放样机器人和后台服务器，所述放样机器人和后台服务器通过无线或有线通信；
所述放样机器人用于现场采集放样点的实际测量数据，并基于后台服务器反馈动态修正的底座模板标高设置方案进行放样操作；
所述后台服务器用于根据实际测量数据计算放样点的实际位置坐标，并根据设计数据库中规定的对应放样点的理论位置坐标与所述实际位置坐标对比，获得施工偏差，基于施工偏差获取动态修正的底座模板标高设置方案，并将动态修正的底座模板标高设置方案反馈给放样机器人，供放样机器人进行放样操作；
其中，所述实际位置坐标包括现场放样点的实际高程坐标，所述设计数据库中规定的理论放样点位置坐标包括理论放样点的设计高程坐标。


2.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道底座智能放样系统，其特征在于，所述底座模板标高的计算具体为：
计算现场放样点的实测高程坐标与设计数据库中规定的理论放样点的设计高程坐标的偏差；
采集任意30米范围内所有放样点的偏差数据后，按照任意30米范围内的实测高程坐标与设计高程坐标的偏差超过5毫米的放样点个数不得超过2，并通过相对平顺性要求进行平差，获得动态修正的底座模板标高。


3.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道底座智能放样系统，其特征在于，所述放样机器人包括处理模块、测量模块和放样标记模块；所述放样标记模块和测量模块均与所述处理模块连接；
所述测量模板，用于采集供处理模块计算机器人所处的位置坐标的测量数据；
所述处理模块，用于根据所述测量数据计算机器人所处的位置坐标，并根据设计数据中规定的理论放样点位置坐标计算目标位置与理论放样点位置的实际偏差值，通过神经网络-PID控制算法，自动生成控制指令并输出控制指令给放样标记模块；
所述放样标记模块，用于输出可见光，在下基础面上形成光斑，并根据所述控制指令控制转动，从而带动光斑转动，并使光斑逐渐逼近理论放样点，实现放...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森荣，李路遥，孙立，韦合导，马弯，刘慧芳，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42