[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

说明书

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，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；用户根据隧道施工工艺要求，通过设定的速凝剂相对于混凝土的添加配比参数，在启动自动喷射后，实时检测混凝土泵送系统中活塞位置及其运动速度，以此得出混凝土的实时泵送量和速凝剂的需求量，通过检测速凝剂的实际流速，对速凝剂泵用量控制参数进行实时修正，并在速凝剂的流量出现异常时，对自动喷射功能进行主动干预。通过对速凝剂添加量进行动态调节，保证了实际混合喷射物的品质，同时为设备的安全运行提供保障，降低操作手的劳动强度。

技术领域

本发明涉及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，具体涉及一种根据混凝土实时泵送量、速凝剂实际输送量，实时调节速凝剂泵运行参数的装置及方法，在速凝剂输送量出现异常时，还可对自动喷射动作进行主动干预。实现对各喷射物含量的实时动态调节，以达到保证实际混合喷射物的品质的效果，同时为设备的的安全运行提供保障，降低操作者的劳动强度。

背景技术

移动式混凝土喷射机械手在进行喷射作业时，需要根据不同隧道施工工艺，对喷射混合物的组成进行配比调节，喷射混合物的配比调节可简要理解为根据混凝土泵送量，按照设定的配比系数，输送相应比例的速凝剂，混凝土则由混凝土泵送系统进行输送，速凝剂则一般由速凝剂输送系统的速凝剂泵进行输送。

现有的技术一般通过在人机交互系统中按照实际施工工艺需求，调节好泵送混凝土量与速凝剂量的配比关系，在喷射施工过程中，根据理论的泵送方量，输出速凝剂泵的控制参数。

现有技术中理论的单位时间内泵送方量一般采用基于油缸的换向信号结合混凝土输送砼缸的体积，得出单位时间内的泵送量理论值。假定砼缸的截面积为S（单位：平方），砼缸的行程长度为L（单位：米），统计时长定义为T（单位：秒），在T时间段内换向的次数定义为N（单位：次），则由此推算的理论单位时间泵送方量（定义为A，单位：方/秒）为：A=S×L×N/T。

但是，在实际的泵送过程中，油缸及活塞的移动速度均在变化，每个泵送运动过程中，活塞的总体运行行程也有所不同，这种理论的泵送量计算值在实时泵送量以及泵送总量方面均存在较大偏差，该偏差势必会导致速凝剂的输出量与实际需求量存在偏差。

为此需要开发设计一种可检测混凝土实时泵送量、速凝剂输送流量，并以此进行速凝剂泵动态调节的装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术中缺乏准确有效的速凝剂输送量调节参考依据的问题，提供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。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：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及其运动速度，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；