[發明專利]混凝土噴射機的噴嘴噴射角度控制設備、方法及工程機械

有效

• 申請號: 201310532657.8
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103558868A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 李育明;梁聰慧;陶澤安
• 申請（專利權）人: 中聯重科股份有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;南毅寧

技術領域

本發明涉及工程機械領域，具體地，涉及一種用于混凝土噴射機的噴嘴噴射角度控制設備、方法以及包含該設備的工程機械。

背景技術

混凝土噴射機用于將混凝土噴射至受噴面，其噴射角度（即，噴嘴的指向與受噴面之間的夾角）適當與否關系直接到噴射質量和混凝土的回彈率。以上對噴射質量的影響主要表現在受噴面上噴射層混凝土的密實度下降，進而會降低噴射層的結構強度；而回彈率較高，則會造成混凝土浪費，增加施工成本。理想的噴射角度是噴嘴的指向與受噴面成90°，這樣可減少混凝土的回彈率、增強噴射層的密實度。

目前，噴射機的作業大多采是用人工手動控制的，所以對噴射角度的控制完全是通過肉眼觀測進而手動控制的。手動操作方式控制噴嘴的噴射角度存在兩方面的缺陷：（1）控制不精確，造成噴射質量差以及混凝土的浪費；（2）增加機手的勞動強度。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于混凝土噴射機的噴嘴噴射角度控制設備、方法以及包含該設備的工程機械，其可準確控制混凝土噴射機的噴射角度。

為了實現上述目的，本發明提供一種用于混凝土噴射機的噴嘴噴射角度控制設備，該設備包括：接收裝置，用于接收所述噴射機的臂架姿態信號；以及控制裝置，用于執行以下操作：根據所述臂架姿態信號，確定所述噴嘴的根部中心及末端中心于一三維直角坐標系內的坐標；根據所述噴嘴的根部中心坐標及末端中心坐標，確定所述噴嘴的指向向量；根據受噴面的曲面輪廓模型以及所述指向向量，計算噴射點的位置坐標；根據所述曲面輪廓模型及所述噴射點的位置坐標，計算所述受噴面在該位置坐標的法向量；計算該法向量與代表噴嘴指向的向量之間的夾角；以及在該夾角大于預設值的情況下，調整所述噴嘴的位置，以使代表噴嘴指向的向量與所述法向量之間的夾角小于或等于所述預設值。

相應地，本發明還提供一種工程機械，該工程機械包含上述噴嘴噴射角度控制設備。

相應地，本發明還提供一種用于混凝土噴射機的噴嘴噴射角度控制方法，該方法包括：接收代表所述噴射機的臂架姿態信號；根據所述臂架姿態信號，確定所述噴嘴的根部中心及末端中心于一三維直角坐標系內的坐標；根據所述噴嘴的根部中心坐標及末端中心坐標，確定所述噴嘴的指向向量；根據受噴面的曲面輪廓模型以及所述指向向量，計算噴射點的位置坐標；根據所述曲面輪廓模型及所述噴射點的位置坐標，計算所述受噴面在該位置坐標的法向量；計算該法向量與代表噴嘴指向的向量之間的夾角；以及在該夾角大于預設值的情況下，調整所述噴嘴的位置，以使代表噴嘴指向的向量與所述法向量之間的夾角小于或等于所述預設值。

通過該方案，由于噴射角度的控制是由控制裝置自動完成的，不需要機手參與，從而減少了機手的勞動強度，可很好地實現對噴嘴噴射角度的控制。由于噴射角度適當，可增強噴射的混凝土的密實度，增強噴射的壁面結構強度，從而保證了噴射質量。另外，由于噴射角度適當，在噴射過程中可減少混凝土的反彈率，從而減少混凝土的浪費，節約施工成本。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為本發明提供的噴嘴噴射角度控制設備的結構示意圖；

圖2A和2B分別示出了所擬合出的曲面輪廓以及一噴射點在該曲面輪廓上的法向量；

圖3為噴射機的結構示意圖；

圖4為噴射角度求解示意圖；以及

圖5示出了調整后的噴嘴位置。

附圖標記說明

10??接收裝置????20??控制裝置

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。