混凝土泵车3D打印控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混凝土泵车3D打印控制方法及系统，所述方法包括：步骤1、建立空间坐标系，获取混凝土泵车支撑臂架的节点和末端的初始坐标；步骤2、在控制模块中输入臂架末端拟移动的位移；步骤3、所述控制模块将上述位移量分解为多个位移分量；步骤4、所述控制模块将所述位移分量依次发送至驱动模块，所述驱动模块实时驱动所述泵车支撑臂架的各节点完成对应的位移。所述系统包括主控模块、角度传感器、驱动模块、编码器、加速度传感器。本发明专利技术的有益效果在于：控制精度高、运动平稳、自动规划路径、自动避障。自动避障。自动避障。

【技术实现步骤摘要】
混凝土泵车3D打印控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及混凝土泵车控制
，具体涉及一种混凝土泵车3D打印控制方法及系统。

技术介绍

[0002]混凝土泵车是利用压力将混凝土沿管道连续输送的机械，由泵体和输送管组成，泵体装在汽车底盘上，泵车上装备可屈折的支撑臂架，该支撑臂架分为多节，相邻两节之间通过节点可折叠连接，输送管安装在支撑臂架上。
[0003]由于混凝土泵车支撑臂架长度值比较大，加上实际工作环境较为复杂，因此难以得到精确的控制。公开号为CN112900878A的中国专利文献公开了一种混凝土泵车臂架控制系统、方法及混凝土泵车，其中，臂架包括多节臂，相邻臂在同一竖直面内可转动地连接，臂架控制系统包括：多个变幅驱动部件，变幅驱动部件设在相邻两节臂之间；多个倾角检测部件，一一对应地安装于多节臂的始端，被配置为检测所在臂振动时始端在三个正交方向上的加速度和角速度：回转角度检测部件，被配置为检测臂架在水平而内的回转角度；和控制器，被配置为根据多个倾角检测部件和回转角度检测部件的检测值得出多节臂的姿态，以获得多节臂各自相对于目标位置的变形偏移量，并根据变形偏移量使对应的变幅驱动部件动作调节臂的位置，从而使臂架保持在日标位置。但是，采用上述控制方法获得臂架的空间姿态为了保持臂架在静态时的稳定性，在混凝土浇筑过程中臂架产生振动时可以及时得到修正，保证出料口位置准确，但是臂架除了静态浇筑过程外还有动态移动的过程，上述控制方法对臂架的动态运动过程尚无法实现精确控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种混凝土泵车3D打印控制方法及系统，以解决现有的混凝土泵车无法对臂架的运动过程进行精准控制的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：设计一种混凝土泵车3D打印控制方法，包括：步骤1、建立空间坐标系，获取混凝土泵车支撑臂架的节点和末端的初始坐标；步骤2、在控制模块中输入臂架末端拟移动的位移信号；步骤3、所述控制模块将上述位移量信号分解为多个位移分量；步骤4、所述控制模块将所述位移分量依次发送至各臂架的驱动模块，所述驱动模块实时驱动所述泵车支撑臂架的各节点完成对应的位移。
[0006]进一步的，所述泵车支撑臂架移动时对其进行抖动抑制，包括以下步骤：S1、在所述支撑臂架的节点上设置加速度检测模块；S2、所述加速度检测模块测量所述节点的加速度矢量；S3、所述控制模块获取所述加速度矢量，判断所述节点的抖动方向并生成抖动抑制信号；
S4、所述控制模块将所述抖动抑制信号发送至所述驱动模块以抑制所述节点的抖动。
[0007]进一步的，所述步骤2中，输入的位移量由出料口运动量或遥控器输入量或控制终端提供，所述控制终端能够输入所述混凝土泵车的支撑臂架的浇筑路径，在所述步骤3中，所述位移分量为毫米级。
[0008]进一步的，所述步骤4中，所述支撑臂架移动时，若检测到障碍物，则重新规划出新的路径进行浇筑，当其它位置浇筑完成后，重新检测障碍物是否离开，如果离开，则重新浇筑障碍物所在区域，如果未离开，则停止运行。
[0009]进一步的，所述步骤4中，当所述混凝土泵车在第一位移点浇筑混凝土达到预设厚度值时，返回步骤2控制所述支撑臂架向下个位置点移动。
[0010]本专利技术的第二方面，提供一种混凝土泵车3D打印控制系统，包括主控模块、角度传感器、驱动模块、编码器，所述主控模块的输入端和所述角度传感器电连接，所述主控模块的输出端和所述驱动模块电连接，所述驱动模块用于控制所述混凝土泵车的支撑臂架节点处的动力机构，所述动力机构上设有所述编码器，所述编码器和所述主控模块对应连接。
[0011]进一步的，所述混凝土泵车的支撑臂架的各节支臂末端设有加速度传感器，所述加速度传感器和所述主控模块的输入端对应连接。
[0012]进一步的，所述主控模块连接有姿态传感器，所述姿态传感器安装于所述混凝土泵车的出料口处。
[0013]进一步的，所述混凝土泵车的出料口上设有用于检测混凝土浇筑厚度的测距模块，所述混凝土泵车上设置有激光雷达。
[0014]进一步的，所述主控模块的输入端连接有控制终端，所述控制终端内部设有图纸输入单元、路径设置单元、参数设置单元、终端位置标签，所述支撑臂架末端的出料口上设置有和所述终端位置标签对应的前端位置标签。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果在于：1.本专利技术通过将出料口的位移量分解为多个毫米级的位移分量，每一个分量的偏移量可忽略不计，臂架依次完成每一个分量的位移后到达指定位置，因此，在此过程中，臂架的移动轨迹可视为平稳的直线。
[0016]2.本专利技术臂架在移动的过程中采用编码器作为反馈元件，通过角度传感器和臂长可计算出臂架的位置坐标，通过编码器获得液压杆的伸长量从而计算臂架的偏移量，因为编码器是固定在支臂的转动轴上的，相较于角度传感器来讲，设备的抖动和形变对于编码器几乎是没有影响的，确保运动精确控制。
[0017]3.本专利技术在每节支臂的末端设置加速度传感器，判断泵车臂架运动过程中的抖动情况并及时修正，保证运动过程平稳。
[0018]4.本专利技术出料口设置测距模块，测量浇筑的混凝土的厚度，达到预设值以后能够控制臂架自动移动至下一个浇筑点，提高自动化控制程度。
[0019]5.本专利技术在泵车上安装激光雷达，扫描臂架运动路径上的障碍物，防止碰撞。
[0020]6.本专利技术控制终端可输入设计图纸以及控制参数，通过位置标签能够判断以出料口为参考点的当前控制终端所处的位置和方向，无论控制器的方向和泵车臂架的方向是否一致都能实现有效控制。
附图说明
[0021]图1为本专利技术混凝土泵车3D打印控制系统的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术混凝土泵车支撑臂架的结构示意图。
[0023]图3为本专利技术混凝土泵车支撑臂架的液压杆示意图。
[0024]图4为本专利技术运动控制过程的流程图。
[0025]图中，支臂1，编码器2，角度传感器3，基座4，加速度传感器5，位置标签6，液压杆7。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。
[0027]实施例1：一种混凝土泵车3D打印控制系统，参见图1至图3，包括主控板、角度传感器、驱动板、编码器、遥控接收器、跟随传感器，其中，角度传感器3固定在泵车支臂1上，保证角度传感器3与支臂1水平，角度传感器3通过485总线或CAN总线连接到主控板上，主控板实时读取当前每个支臂1的角度信息，并通过计算得到每个支臂1要运行到的下一点位置所对应的角度值。主控板将该角度的偏移量发送给对应的驱动板，驱动板根据当前要移动的偏移量驱动液压杆7进行动作调节出料口的纵向位移，而横向位移则通过基座4的转动进行控制。当支臂1的移动量到达上述偏移量时，停止当前运行，等待下次运行的参数传递过来。在支臂1的转动轴上安装编码器2，支臂1旋转时编码器2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土泵车3D打印控制方法，其特征在于，包括： 步骤1、建立空间坐标系，获取混凝土泵车支撑臂架的节点和末端的初始坐标； 步骤2、在控制模块中输入臂架末端拟移动的位移信号； 步骤3、所述控制模块将上述位移量信号分解为多个位移分量； 步骤4、所述控制模块将所述位移分量依次发送至各臂架的驱动模块，所述驱动模块实时驱动所述泵车支撑臂架的各节点完成对应的位移。2.根据权利要求1所述的混凝土泵车3D打印控制方法，其特征在于，所述泵车支撑臂架移动时对其进行抖动抑制，包括以下步骤： S1、在所述支撑臂架的节点上设置加速度检测模块； S2、所述加速度检测模块测量所述节点的加速度矢量； S3、所述控制模块获取所述加速度矢量，判断所述节点的抖动方向并换算成相应大小的抖动抑制信号； S4、所述控制模块将所述抖动抑制信号发送至所述驱动模块以抑制所述节点的抖动。3.根据权利要求1所述的混凝土泵车3D打印控制方法，其特征在于，所述步骤2中，输入的位移信号由出料口位移量或遥控器的输入信号或控制终端的输入信号提供，所述控制终端能够输入所述混凝土泵车的支撑臂架末端的移动路径，在所述步骤3中，所述位移分量为毫米级。4.根据权利要求1所述的混凝土泵车3D打印控制方法，其特征在于，所述步骤4中，所述支撑臂架移动时，若检测到障碍物，则重新规划出新的路径进行浇筑，当其它位置浇筑完成后，重新检测障碍物是否离开，如果离开，则重新浇筑障碍物所在区域，如果未离开...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清文，
申请(专利权)人：新乡市畅想智能机电有限公司，
类型：发明
国别省市：