振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法，在振搗機(jī)的大臂上設(shè)有定向天線和定位天線，振搗機(jī)的小臂上設(shè)有角度傳感器，所述的定向天線、定位天線和角度傳感器均通過有線連接至監(jiān)測(cè)定位主機(jī)，監(jiān)測(cè)定位主機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接。本發(fā)明的振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法，能夠?qū)崟r(shí)獲得振搗機(jī)上振搗棒的精確三維坐標(biāo)信息，獲得的數(shù)據(jù)能夠作為振搗機(jī)振搗質(zhì)量監(jiān)控方案的基礎(chǔ)，輔助施工管理人員控制混凝土振搗施工質(zhì)量，避免各種不規(guī)范振搗行為的發(fā)生。
【專利說明】振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于水利工程混凝土工程澆筑施工質(zhì)量控制的系統(tǒng)，具體的講是振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土振搗是混凝土澆筑的關(guān)鍵工藝，工藝過程中振搗質(zhì)量的監(jiān)測(cè)與控制是混凝土質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)之一。目前施工現(xiàn)場(chǎng)振搗質(zhì)量控制，是通過振搗棒的交錯(cuò)插入來保證混凝土澆筑區(qū)域的全覆蓋，同時(shí)通過粗放的經(jīng)驗(yàn)方式來控制振搗棒插入位置、振搗間距、振后高程等過程控制參數(shù)，從而保證混凝土振搗密實(shí)。一般的經(jīng)驗(yàn)控制方式為:施工人員按照條帶方向依次有序進(jìn)行振搗。但實(shí)際施工中，往往存在不按條帶法施工的現(xiàn)象，容易增加各工序之間的干擾，尤其是振搗工序中容易出現(xiàn)漏振、重復(fù)振搗、欠振等問題，可能產(chǎn)生質(zhì)量缺陷且難以及時(shí)獲知和處理。這已成為混凝土振搗質(zhì)量控制的通病，需要采用精細(xì)化、智能化的技術(shù)手段和設(shè)備有效的監(jiān)測(cè)振搗位置、控制混凝土振搗質(zhì)量。
[0003]振搗機(jī)是在混凝土澆筑施工過程中，為保證混凝土振搗施工效率和效果，將多個(gè)振搗棒集成安裝在可旋轉(zhuǎn)履帶車活動(dòng)臂前端的一種振搗機(jī)械。振搗機(jī)作為大體積混凝土振搗的重要施工設(shè)備，其振搗施工的質(zhì)量控制尤為關(guān)鍵。在振搗機(jī)振搗施工質(zhì)量控制中，通過對(duì)振搗機(jī)的振搗棒進(jìn)行精確定位是其振搗質(zhì)量監(jiān)控解決方案的基礎(chǔ)和前提。在實(shí)際對(duì)振搗機(jī)的振搗棒進(jìn)行定位的過程中，需要考慮定位技術(shù)方案、定位傳感設(shè)備的安裝、定位坐標(biāo)的解算等實(shí)施細(xì)節(jié)，確保定位結(jié)果精確可靠。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中主要依靠旁站監(jiān)理通過旁站觀察判斷混凝土振搗的過程，對(duì)振搗機(jī)的位置判定采用參照倉(cāng)面內(nèi)相對(duì)固定物體目測(cè)距離的方式，定位精度低，且難以全程、連續(xù)監(jiān)督振搗過程，容易出現(xiàn)有縫搭接、無序振搗的現(xiàn)象；且對(duì)振搗機(jī)定位過程以定性為主，受個(gè)人主觀因素影響明顯，缺乏準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。若施工過程中出現(xiàn)有縫搭接、振搗后高程超標(biāo)而帶來的漏振等現(xiàn)象，難以準(zhǔn)確的識(shí)別、實(shí)時(shí)糾正偏差及事后的追溯。這不利于振搗施工質(zhì)量的管理，難以有效的保證混凝土澆筑施工質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法，實(shí)時(shí)獲得振搗機(jī)上振搗棒的精確三維坐標(biāo)信息，對(duì)振搗機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)定位，為振搗質(zhì)量管理提供準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支撐。
[0006]本發(fā)明振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，在振搗機(jī)的大臂上設(shè)有定向天線和定位天線，振搗機(jī)的小臂上設(shè)有角度傳感器，所述的定向天線、定位天線和角度傳感器均通過有線連接至監(jiān)測(cè)定位主機(jī)，監(jiān)測(cè)定位主機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接。
[0007]優(yōu)選的，所述的定向天線設(shè)置在大臂的中部靠近駕駛室一側(cè)，且定向天線的底部位置高于駕駛室高度。將定向天線的設(shè)置位置盡量提高，能夠避免其它信號(hào)的干擾。
[0008]優(yōu)選的，所述的定位天線設(shè)置在靠近大臂與小臂的連接關(guān)節(jié)處的頂端。將定位天線的設(shè)置位置盡量提高能夠保證定向天線與定位天線之間有足夠距離，以加強(qiáng)衛(wèi)星定位信號(hào)的接收和避免信號(hào)干擾。
[0009]由于振搗機(jī)的大臂和小臂均是可運(yùn)動(dòng)的，為了保證天線的穩(wěn)定性使相應(yīng)的信號(hào)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，優(yōu)選的一種方式是將定向天線和定位天線與大臂間均設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)連接，并均設(shè)有使其保持穩(wěn)定的配重。這樣當(dāng)大臂在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)兩個(gè)天線都能保持原有的方向位置，不會(huì)歪斜。
[0010]進(jìn)一步的，角度傳感器設(shè)于小臂靠近與大臂的連接關(guān)節(jié)處附近，使測(cè)得的角度數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。
[0011]本發(fā)明還提供了一種用于上述系統(tǒng)的振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位方法，包括:
[0012]a.通過定向天線確定振搗機(jī)大臂與正北方向的水平夾角，通過定位天線接收衛(wèi)星定位信號(hào)實(shí)時(shí)獲得定位天線處的坐標(biāo)P (X，y, z)，通過角度傳感器實(shí)時(shí)獲取振搗機(jī)小臂與豎直方向的夾角；
[0013]b.根據(jù)所述水平夾角、定位天線的坐標(biāo)P(x，y, z)、小臂與豎直方向的夾角，以及定位天線頂端至大臂與小臂的連接關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心的距離，定位天線底端至振搗機(jī)的振搗臺(tái)架中心關(guān)節(jié)的距離，計(jì)算出振搗臺(tái)架上表面中心的坐標(biāo)位置Q(xl, yl, zl)；
[0014]c.通過所述振搗臺(tái)架上表面中心的坐標(biāo)位置Q(xl，yl，zl)和振搗臺(tái)架的三維形體數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲得振搗臺(tái)架上的每個(gè)振搗棒的坐標(biāo)。
[0015]進(jìn)一步的，定位天線通過接收GPS查分定位信號(hào)或北斗差分定位信號(hào)實(shí)時(shí)獲得定位天線處的坐標(biāo)P(X，y, Z)，也可以采用其它適合的定位方式。
[0016]進(jìn)一步的，步驟b中是將所述的各種數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器中進(jìn)行計(jì)算獲得所述的坐標(biāo)位置Q(xl，yl, zl)，以減少振搗機(jī)上的設(shè)備復(fù)雜度，提高計(jì)算的準(zhǔn)確性和效率。
[0017]本發(fā)明的振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)及方法，能夠?qū)崟r(shí)獲得振搗機(jī)上振搗棒的精確三維坐標(biāo)信息，獲得的數(shù)據(jù)能夠作為振搗機(jī)振搗質(zhì)量監(jiān)控方案的基礎(chǔ)，輔助施工管理人員控制混凝土振搗施工質(zhì)量，避免各種不規(guī)范振搗行為的發(fā)生。
[0018]以下結(jié)合實(shí)施例的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的示意圖。
[0020]圖2為圖1的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1和圖2所示本發(fā)明的振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，振搗機(jī)具有大臂1和小臂
2。在振搗機(jī)的大臂1中部靠近駕駛室一側(cè)，且高于駕駛室高度的位置設(shè)有定向天線3，在靠近大臂1與小臂2的連接關(guān)節(jié)處的頂端定位天線4。將兩個(gè)天線盡量提高安裝高度以保證定向天線3與定位天線4之間有足夠距離以加強(qiáng)衛(wèi)星信號(hào)接收、避免信號(hào)干擾。為了保證天線的穩(wěn)定性使相應(yīng)的信號(hào)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，定向天線3和定位天線4與大臂1間均為可旋轉(zhuǎn)連接，并均設(shè)有使其保持穩(wěn)定的配重。在振搗機(jī)的小臂2靠近與大臂1的連接關(guān)節(jié)處附近設(shè)有角度傳感器5，所述的定向天線3、定位天線4和角度傳感器5均通過有線連接至監(jiān)測(cè)定位主機(jī)(設(shè)置在駕駛室內(nèi)，未示出)，監(jiān)測(cè)定位主機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接。
[0022]對(duì)振搗機(jī)工作過程檢測(cè)時(shí)，首選通過定向天線3確定振搗機(jī)大臂1與正北方向的水平夾角A，通過定位天線4接收GPS差分定位信號(hào)或北斗差分定位信號(hào)實(shí)時(shí)獲得定位天線4處的坐標(biāo)P(x，y, z)，通過角度傳感器5實(shí)時(shí)獲取振搗機(jī)小臂2與豎直方向的夾角B ；
[0023]然后，將所述水平夾角A、定位天線4的坐標(biāo)P(x，y, z)、小臂2與豎直方向的夾角
B,以及定位天線4頂端至大臂1與小臂2的連接關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心的距離a,定位天線4底端至振搗機(jī)的振搗臺(tái)架6 (其上安裝有多個(gè)振搗棒)中心關(guān)節(jié)的距離b，均通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器中，計(jì)算出振搗臺(tái)架6上表面中心的坐標(biāo)位置Q(xl，yl, zl)，公式為:
[0024]xl = x + bX sinAX sinB
[0025]yl = y + bX sinAX cosB
[0026]zl = z — bXcosA — a
[0027]最后，通過所述振搗臺(tái)架6上表面中心的坐標(biāo)位置Q(xl，yl, zl)和振搗臺(tái)架6的三維形體數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲得振搗臺(tái)架6上的每個(gè)振搗棒的坐標(biāo)。
【權(quán)利要求】
1.振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征包括:在振搗機(jī)的大臂(1)上設(shè)有定向天線(3)和定位天線(4)，振搗機(jī)的小臂(2)上設(shè)有角度傳感器(5)，所述的定向天線(3)、定位天線(4)和角度傳感器(5)均通過有線連接至監(jiān)測(cè)定位主機(jī)，監(jiān)測(cè)定位主機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征為:所述的定向天線(3)設(shè)置在大臂(1)的中部靠近駕駛室一側(cè)，且定向天線(3)的底部位置高于駕駛室高度。
3.如權(quán)利要求1所述的振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征為:所述的定位天線(4)設(shè)置在靠近大臂(1)與小臂(2)的連接關(guān)節(jié)處的頂端。
4.如權(quán)利要求1所述的振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征為:定向天線(3)和定位天線(4)與大臂(1)間均為可旋轉(zhuǎn)連接，并均設(shè)有使其保持穩(wěn)定的配重。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征為:角度傳感器(5)設(shè)于小臂(2)靠近與大臂(1)的連接關(guān)節(jié)處附近。
6.用于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的振搗機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位方法，其特征包括:a.通過定向天線(3)確定振搗機(jī)大臂(1)與正北方向的水平夾角(A),通過定位天線(4)接收衛(wèi)星定位信號(hào)實(shí)時(shí)獲得定位天線(4)處的坐標(biāo)P(x，y, z)，通過角度傳感器(5)實(shí)時(shí)獲取振搗機(jī)小臂(2)與豎直方向的夾角(B);b.根據(jù)所述水平夾角(A)、定位天線(4)的坐標(biāo)P(x，y，z)、小臂(2)與豎直方向的夾角(B),以及定位天線(4)頂端至大臂(1)與小臂(2)的連接關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心的距離(a)，定位天線(4 )底端至振搗機(jī)的振搗臺(tái)架(6 )中心關(guān)節(jié)的距離(b )，計(jì)算出振搗臺(tái)架(6 )上表面中心的坐標(biāo)位置Q(xl, yl, zl)；c.通過所述振搗臺(tái)架(6)上表面中心的坐標(biāo)位置Q(xl，yl，zl)和振搗臺(tái)架(6)的三維形體數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲得振搗臺(tái)架(6)上的每個(gè)振搗棒的坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)定位方法，其特征為:定位天線(4)通過接收GPS查分定位信號(hào)或北斗差分定位信號(hào)實(shí)時(shí)獲得定位天線(4)處的坐標(biāo)P(x，y, z)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的檢測(cè)定位方法，其特征為:步驟b中是將所述的各種數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器中進(jìn)行計(jì)算獲得所述的坐標(biāo)位置Q(xl，yl, zl)。
【文檔編號(hào)】E02D15/02GK103711127SQ201310738341
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】王仁坤, 陳萬濤, 邱向東, 尹習(xí)雙, 劉金飛, 鐘桂良, 賴剛, 劉永亮 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司