[发明专利]一种移动式混凝土喷射机械手速凝剂自动匹配控制装置及方法

权利要求书

1.一种移动式混凝土喷射机械手速凝剂自动匹配控制装置，其特征在于，其包括人机交互单元、混凝土泵送量实时检测单元、速凝剂输送量实时检测单元、控制单元及输出信号单元；其中：

人机交互单元，与控制单元连接，用于接收操作者的喷射操控指令，用于设定速凝剂相对于混凝土用量的添加配比参数，还用于显示每次自动喷射过程的相关状态信息；同时将该喷射操控指令及速凝剂的添加配比参数发送至控制单元；

混凝土泵送量实时检测单元，与该控制单元连接，包括位移传感器，该位移传感器设于混凝土泵送系统的泵送油缸内以实时检测该泵送油缸活塞的位置以及运动速度，混凝土泵送量实时检测单元则将位移传感器采集到的泵送油缸活塞的位置及运动速度输送至控制单元；

速凝剂输送量实时检测单元，与该控制单元连接，包括流量传感器，该流量传感器设于速凝剂输送系统速凝剂泵的速凝剂输送管道中以检测速凝剂泵运行时速凝剂的实时流速，该速凝剂输送量实时检测单元则将流量传感器采集到的速凝剂泵运行时速凝剂的实时流速输送至控制单元；

控制单元，用于接收人机交互单元发送的操作者的喷射操控指令及速凝剂的添加配比参数，并接收混凝土泵送量实时检测单元发送的泵送油缸活塞的位置和运动速度、以及速凝剂输送量实时检测单元发送的速凝剂泵运行时速凝剂的实时流速，进行运算处理后输出速凝剂用量控制参数信号至输出信号单元；同时该控制单元将该速凝剂用量控制参数信号信息发送至人机交互单元进行显示；

输出信号单元，用于接收控制单元输出的速凝剂用量控制参数信号，并将该信号发送至速凝剂输送系统以对喷射过程中速凝剂的添加量进行调节。

2.如权利要求1所述的一种移动式混凝土喷射机械手速凝剂自动匹配控制装置，其特征在于，所述自动喷射过程的相关状态信息包括喷射操控指令、速凝剂的添加配比参数、以及速凝剂用量控制参数、混凝土实时泵送量和速凝剂实际输送量。

3.一种移动式混凝土喷射机械手速凝剂自动匹配控制方法，其特征在于，该方法步骤如下：

A.于混凝土泵送系统的泵送油缸内设置位移传感器，以实时检测该泵送油缸活塞的位置和运动速度；同时，于速凝剂输送系统的速凝剂输送管道中设置流量传感器，以检测速凝剂泵运行时速凝剂的实际流速；

B.人机交互单元获取操作者的喷射操控指令并发送至控制单元，并将其设定的速凝剂相对于混凝土用量的添加配比参数发送至控制单元；同时该人机交互单元显示该喷射操控指令及速凝剂的添加配比参数信息；

C.控制单元接收操作者的喷射操控指令及速凝剂的添加配比参数，同时接收位移传感器传送的泵送油缸活塞的位置和运动速度以及流量传感器传送的速凝剂泵运行时速凝剂的流速，经信号处理和逻辑运算后输出速凝剂用量控制参数信号，由输出信号单元发送至速凝剂输送系统以对喷射过程中速凝剂的添加量进行调节；同时该控制单元将该速凝剂用量控制参数信号信息反馈至人机交互单元进行显示；

其中，上述提及的信号处理和逻辑运算过程如下：

1)混凝土实时泵送量的获取：设定位移传感器检测或采集到的泵送油缸活塞的实时运动速度为V米/秒，砼缸的截面面积为S平方米，则单位时间内的混凝土实时泵送量A＝V×S；

速凝剂实际输送量的获取：设定流量传感器检测或采集到的速凝泵运行时速凝剂的实时流速为U米/秒，流量传感器安装位置所处的速凝剂输送管道截面积为M平方米，则单位时间内的速凝剂实际输送量F_实际＝U×M；

2)设定人机交互单元设定的速凝剂相对于混凝土用量的添加配比参数为K，则根据当前的混凝土实时泵送量，对应的速凝剂需求量F_需求＝A×K；

设定速凝剂用量调节死区为△，速凝剂的用量调节分为以下几种情况：

a、当F_需求＞(F_实际+△)时，则提高速凝剂用量控制参数，使至满足c的情况；

b、当F_需求＜(F_实际－△)时，则降低速凝剂用量控制参数，使至满足c的情况；

c、当(F_实际－△)＜F_需求＜(F_实际+△)时，则保持设定的速凝剂配比参数K；

d、当F_实际＝0时，即流量传感器检测到速凝剂输送管道中无流量时，控制速凝剂输送系统的速凝剂泵停止自动喷射动作即停止泵送速凝剂动作，速凝剂泵停止运转。

4.如权利要求3所述的一种移动式混凝土喷射机械手速凝剂自动匹配控制方法，其特征在于，所述速凝剂用量控制参数信号信息包括速凝剂用量控制参数、混凝土实时泵送量和速凝剂实际输送量。