一种锚杆台车自动化控制系统及锚杆台车技术方案

本发明专利技术提出一种锚杆台车自动化控制系统及锚杆台车，属于隧道施工技术领域。上位机下发目标位置给臂架控制单元，臂架控制单元根据机械臂各关节处传感器采集到的数据，计算得出机械臂各关节在目标位置的长度和角度，采用位置环PID和速度环PID构成的双PID环控制液压阀门实现机械臂自动定位；在机械臂自动定位后，依据机头传感器采集到的数据，控制钻孔组件、注浆组件和锚杆组件实现自动钻孔、自动注浆和自动锚杆。本发明专利技术通过把机械臂传感器数据和机头传感器数据直接上传给臂架控制单元进行运算，得到计算结果直接下发给阀控制单元实现机械臂的自动定位，机头的自动钻孔、自动注浆和自动锚杆，提升了定位精度，提高了工作效率，降低现场工人的劳动强度。低现场工人的劳动强度。低现场工人的劳动强度。

【技术实现步骤摘要】
一种锚杆台车自动化控制系统及锚杆台车


[0001]本专利技术提出一种锚杆台车自动化控制系统及锚杆台车，属于隧道施工


技术介绍

[0002]锚杆台车作为用于锚杆注浆支护的一体化可移动设备，被广泛用在隧道的加固支护中。现有锚杆台车均带有操作臂，通过控制操作臂实现钻孔、注浆和锚杆，以达到隧道支护目的，目前锚杆台车基本已能实现钻孔、注浆、锚杆一体化，但在施工过程中普遍需要人工手动操作，这种人工操作方式，不仅作业时间长，也不能保障工作人员安全。因此，如何解决目前的锚杆机构在实际操作过程中，存在施工效率低和工作人员安全风险高的问题已成为需解决的技术难题。在申请号CN112943323A名为“锚杆台车控制系统”的专利中，为了提高锚杆台车的自动化程度和安全性能公开了一种锚杆台车控制系统，虽然从远程遥控方面叙述了锚杆台车远程控制系统的组成及功能实现，但对锚杆台车自身的控制系统及系统架构组成方式并未提及，同时也没有说明具体的控制策略来实现锚杆台车自动化。此外，目前锚杆台车在实现各关节自动化控制时主要采用单级的PID控制方法，因锚杆台车所处施工环境，可能会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锚杆台车自动化控制系统，其特征在于，包括上位机和臂架控制单元，所述臂架控制单元连接有机械臂传感器单元和阀控制单元；所述机械臂传感器单元包括用于安装在大臂左右摆动关节处的大臂左右摆动角度编码器(13)，用于安装在大臂上下俯仰关节处的大臂上下俯仰角度编码器(14)，用于安装在大臂伸缩关节处的大臂伸缩长度编码器(15)，用于安装在小臂上下俯仰关节处的小臂上下俯仰角度编码器(16)，用于安装在小臂左右摆动关节处的小臂左右摆动编码器，用于安装在机头翻转关节(11)处的机头翻转角度编码器(18)，用于安装在机头摆动关节处的机头摆动角度编码器(19)；所述阀控制单元包括分别用于安装在大臂油缸组(7)、小臂油缸组(10)、机头摆动油缸(12)上对应的液压阀门；所述臂架控制单元用于根据上位机发送的目标位置解算出机械臂各关节目标伸缩长度和/或旋转角度，采用位置环PID和速度环PID构成的双PID环进行控制，将关节的目标伸缩长度和/或旋转角度与该关节实际的伸缩长度和/或旋转角度做差，将该差值作为位置环PID的输入量，经位置环PID处理后生成关节目标速度，将目标速度与关节实际速度做差，将该差值作为速度环PID的输入量，再经过速度环PID处理后生成对应液压阀门的开度，并根据得到的开度控制各个液压阀门实现机械臂各个关节动作，使机械臂各个关节达到对应的目标伸缩长度和/或旋转角度。2.根据权利要求1所述的锚杆台车自动化控制系统，其特征在于，所述臂架控制单元还连接有机头传感器单元，所述机头传感器单元包括用于安装在工位摆动架(31)上的工位转换角度编码器(27)，用于安装在钻孔组件(22)上的钻孔长度编码器，用于安装在机架顶尖油缸(29)上的顶尖油缸压力传感器(30)；所述阀控制单元还包括分别用于安装在机架顶尖油缸(29)、工位转换油缸(28)处的液压阀门；所述臂架控制单元还控制连接钻孔组件(22)，通过工位转换角度编码器(27)的角度数据控制工位转换油缸(28)使工位摆动架(31)摆动到目标钻孔位置，并通过钻孔长度编码器(25)的长度数据控制钻孔组件(22)自动钻孔。3.根据权利要求2所述的锚杆台车自动化控制系统，其特征在于，所述臂架控制单元还控制连接注浆组件(23)，所述臂架控制单元用于在钻孔结束后，通过工位转换角度编码器(27)的角度数据控制工位转换油缸(28)使工位摆动架(31)摆动到...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，贾连辉，徐受天，徐剑安，荆留杰，陈帅，贾正文，游宇嵩，赵严振，时洋，岳鹏闯，李开放，骆光炬，周宇，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：