一种锚杆台车自动化控制系统及锚杆台车.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114183179A(43)申请公布日2022.03.15(21)申请号202111478300.7(22)申请日2021.12.06(71)申请人中铁工程装备集团有限公司地址450000河南省郑州市经济技术开发区第六大街99号(72)发明人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(74)专利代理机构郑州睿信知识产权代理有限公司41119代理人吴敏(51)Int.Cl.E21D20/00(2006.01)E21D20/02(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图9页(54)发明名称一种锚杆台车自动化控制系统及锚杆台车(57)摘要本发明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。CN114183179ACN114183179A权利要求书1/2页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)摆动到注浆工位，并通过控制注浆组件(23)实现自动注浆。4.根据权利要求3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锚杆组件(21)，所述机头传感器单元还包括用于安装在锚杆组件(21)上的锚杆长度编码器(26)，所述臂架控制单元控制用于在注浆结束后，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)摆动到锚杆工位，并通过锚杆长度编码器(26)的长度数据控制锚杆组件(21)实现自动锚杆。5.根据权利要求4所述的锚杆台车自动化控制系统，其特征在于，所述钻孔组件(22)、注浆组件(23)和锚杆组件(21)中的各关节均采用位置环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