一种拱架台车及其臂架防干涉控制方法技术

本发明专利技术涉及一种拱架台车及其臂架防干涉控制方法，方案通过判断任意两个臂架之间俯仰方向的角度差，在两个臂架间俯仰方向的角度差小于设定角度的情况下，当其中一个臂架到达相对另一臂架的干涉区域时，限制该臂架的动作；所述干涉区域为，其中一条臂架向另一条臂架方向回转时，达到两臂架会发生干涉的临界位置后的区域。本发明专利技术的方案使得臂架限位控制更加灵活，便于调整，能够实现臂架操作过程中臂架间防干涉的动态限位，实现了臂架使用过程中的防干涉保护，有效提升隧道施工的安全性和支护效率，而且为拱架台车的遥控和远控等智能化控制提供了安全保证。提供了安全保证。提供了安全保证。

【技术实现步骤摘要】
一种拱架台车及其臂架防干涉控制方法


[0001]本专利技术涉及一种拱架台车及其臂架防干涉控制方法，属于隧道装备控制
；尤其涉及拱架台车的臂架控制方法。

技术介绍

[0002]在隧道工程建设中，为了提高隧道施工效率，降低管理成本，越来越多的机械化设备正在逐步代替人力投入到隧道施工中去。作为支护作业中的重要步骤，拱架台车也逐渐替代人工成为立拱作业的重要方式。如何控制拱架台车，使立拱作业效率更快，也成为近年来的主要研究内容。
[0003]近年来随着技术的发展创新，针对拱架台车出现了遥控控制、智能控制等多种控制方式的研究，使得控制方式更加灵活高效。拱架台车的作用主要是利用臂架将拱架运送到位。对于拱架台车的控制来说，如何使臂架间的限位控制更加灵活，防止臂架间的干涉是提高施工安全、保证施工效率的关键。
[0004]现有技术中，拱架台车臂架的限位是通过传统的机械限位开关实现，机械限位开关的限位位置较为固定，如果想要更改限位规则则只能拆除限位开关重新进行试验标定定位和安装，且机械限位开关经过多次碰撞容易损坏，给拱架台车的遥控控制带来隐患；同时臂架机械开关仅能限制臂架的绝对运动范围，不能根据各个臂架的位置状态防止臂架间的干涉，也一定程度影响了臂架操作的安全性和灵活性，影响施工效率，并且限制了拱架台车智能控制的发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种拱架台车及其臂架防干涉控制方法，用以解决现有臂架限位灵活性差、无法实现防干涉的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0007]本专利技术的一种拱架台车臂架防干涉控制方法的技术方案，判断任意两个臂架之间俯仰方向的角度差，在两个臂架间俯仰方向的角度差小于设定角度的情况下，当其中一个臂架到达相对另一臂架的干涉区域时，限制该臂架的动作；所述干涉区域为，其中一条臂架向另一条臂架方向回转时，达到两臂架会发生干涉的临界位置后的区域。
[0008]本专利技术的方法，通过对臂架位姿的检测，通过预先利用软件将可能发生干涉的两臂架之间的位姿关系存储为干涉判断条件，当臂架达到干涉判断条件时，触发干涉保护，停止臂架动作。且方案中的干涉判断条件，全面的考虑了臂架的俯仰情况和回转情况，使臂架控制更加灵活。
[0009]本专利技术的方法使得臂架限位控制更加灵活，便于调整，能够实现臂架操作过程中臂架间防干涉的动态限位，实现了臂架使用过程中的防干涉保护，有效提升隧道施工的安全性和支护效率，而且为拱架台车的遥控和远控等智能化控制提供了安全保证。
[0010]进一步地，所述两臂架会发生干涉的临界位置为两臂架所在竖直面平行时的位
置。
[0011]臂架平行状态下，无论臂架的伸缩长度多少，都能够保证臂架之间无干涉，因此将平行状态设置为防干涉的临界条件，提高了臂架控制的安全性。
[0012]进一步地，所述临界位置通过如下方式设置，通过在臂架回转关节设置编码器，检测回转关节回转角度；当第一臂架向第二臂架方向回转时，第一臂架在与第二臂架回转角度相同时的位置设置为所述临界位置。
[0013]进一步地，在臂架俯仰关节设置编码器，检测臂架俯仰角度，将两个臂架的俯仰角度做差得到对应两个臂架间俯仰方向的角度差。
[0014]通过编码器采集各个关节的动作量，能够准确可靠的获得臂架的姿态，替代机械限位开关，使臂架限位更灵活智能。同时基于编码器检测数据能够实现拱架运动轨迹可视化显示，为臂架的远程控制及其他智能化控制提供数据基础和实现的可能。
[0015]进一步地，通过断开臂架回转比例阀的输入电流来限制该臂架的动作；所述臂架回转比例阀为驱动臂架回转关节动作的液压油路上的比例阀。
[0016]关闭液压驱动管路上的比例阀来限制臂架的动作，通过直接从动作端关闭执行器件的方式限制动作，减少响应时间，且控制受干扰和失效的可能性最小，使得臂架运动过程中防干涉控制更加安全可靠。
[0017]进一步地，还通过隧道扫描装置扫描隧道轮廓，同时结合隧道扫描装置得到的定位台车相对隧道断面的位置，计算出每条臂架在由隧道轮廓限制的动作范围边界内左右方向回转运动的最大角度；将左右方向回转运动的最大角度作为对应方向回转的限位角度；当臂架回转达到对应方向的限位角度时，限制该臂架的动作。
[0018]本专利技术的防臂架间干涉的控制方法，还可以进一步结合隧道轮廓对臂架自身回转的限制，在臂架防干涉限位基础上进一步融合臂架动作范围限位，综合完整的实现臂架动作过程中的限位控制。
[0019]进一步地，当一条臂架向另一条臂架方向回转时，所述临界位置到回转方向上限位角度对应的位置之间，构成所述干涉区域。
[0020]本专利技术的一种拱架台车的技术方案，包括至少两个臂架，还设置有防干涉系统，所述防干涉系统判断任意两个臂架之间俯仰方向的角度差，在两个臂架间俯仰方向的角度差小于设定角度的情况下，当其中一个臂架到达相对另一臂架的干涉区域时，限制该臂架的动作；所述干涉区域为，其中一条臂架向另一条臂架方向回转时，达到两臂架会发生干涉的临界位置后的区域；当其中一个臂架到达另一臂架的临界区域时，限制该臂架的动作。
[0021]进一步地，所述两臂架会发生干涉的临界位置为两臂架所在竖直面平行时的位置。
[0022]进一步地，所述防干涉系统还包括设置在臂架回转关节的用于检测回转关节回转角度的编码器；所述临界位置通过如下方式设置，根据检测得到的臂架回转角度，当第一臂架向第二臂架方向回转时，第一臂架在与第二臂架回转角度相同时的位置设置为所述临界位置。
[0023]进一步地，所述防干涉系统还包括设置在臂架俯仰关节的用于检测俯仰关节俯仰角度的编码器；根据检测到的臂架俯仰角度，将两个臂架的俯仰角度做差得到对应两个臂架间俯仰方向的角度差。
[0024]进一步地，所述防干涉系统通过断开臂架回转比例阀的输入电流来限制该臂架的动作；所述臂架回转比例阀为驱动臂架回转关节动作的液压油路上的比例阀。
[0025]进一步地，所述防干涉系统还通过隧道扫描装置扫描隧道轮廓，同时结合隧道扫描装置得到的定位台车相对隧道断面的位置，计算出每条臂架在由隧道轮廓限制的动作范围边界内左右方向回转运动的最大角度；将左右方向回转运动的最大角度作为对应方向回转的限位角度；当臂架回转达到对应方向的限位角度时，限制该臂架的动作。
[0026]进一步地，当一条臂架向另一条臂架方向回转时，所述临界位置到回转方向上限位角度对应的位置之间，构成所述干涉区域。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的拱架台车结构示意图；
[0028]图2是本专利技术的拱架台车遥控指令流向示意图；
[0029]图3是本专利技术的拱架台车臂架控制流程图；
[0030]图4是实施例中一种右臂姿态示意图；
[0031]图5是图4所示右臂姿态下主臂干涉区域示意图；
[0032]图6是实施例中另一种右臂姿态示意图；
[0033]图7是图6所示右臂姿态下主臂干涉区域示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拱架台车臂架防干涉控制方法，其特征在于，判断任意两个臂架之间俯仰方向的角度差，在两个臂架间俯仰方向的角度差小于设定角度的情况下，当其中一个臂架到达相对另一臂架的干涉区域时，限制该臂架的动作；所述干涉区域为，其中一条臂架向另一条臂架方向回转时，达到两臂架会发生干涉的临界位置后的区域。2.根据权利要求1所述的拱架台车臂架防干涉控制方法，其特征在于，所述两臂架会发生干涉的临界位置为两臂架所在竖直面平行时的位置。3.根据权利要求2所述的拱架台车臂架防干涉控制方法，其特征在于，所述临界位置通过如下方式设置，通过在臂架回转关节设置编码器，检测回转关节回转角度；当第一臂架向第二臂架方向回转时，第一臂架在与第二臂架回转角度相同时的位置设置为所述临界位置。4.根据权利要求3所述的拱架台车臂架防干涉控制方法，其特征在于，在臂架俯仰关节设置编码器，检测臂架俯仰角度，将两个臂架的俯仰角度做差得到对应两个臂架间俯仰方向的角度差。5.根据权利要求1所述的拱架台车臂架防干涉控制方法，其特征在于，通过断开臂架回转比例阀的输入电流来限制该臂架的动作；所述臂架回转比例阀为驱动臂架回转关节动作的液压油路上的比例阀。6.根据权利要求1所述的拱架台车臂架防干涉控制方法，其特征在于，还通过隧道扫描装置扫描隧道轮廓，同时结合隧道扫描装置得到的定位台车相对隧道断面的位置，计算出每条臂架在由隧道轮廓限制的动作范围边界内左右方向回转运动的最大角度；将左右方向回转运动的最大角度作为对应方向回转的限位角度；当臂架回转达到对应方向的限位角度时，限制该臂架的动作。7.根据权利要求6所述的拱架台车臂架防干涉控制方法，其特征在于，当一条臂架向另一条臂架方向回转时，所述临界位置到回转方向上限位角度对应的位置之间，构成所述干涉区域。8.一种拱架台车，包括至少两个臂架，其特征在于，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：马紫昆，郜伟，魏金，王锴，王琴，孙伟，邢泊，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：