[發明專利]與鋼平臺一體化的混凝土布料機智能布料方法

有效

• 申請號: 202010937564.3
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN111814363B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 龔劍;李佳偉;王小安;蘇雨萌
• 申請（專利權）人: 上海建工集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;E04G21/04;G06F30/15;G06F30/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種與鋼平臺一體化的混凝土布料機智能布料方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、建立混凝土布料機布料作業時的數學模型；包括：

導入建筑結構的平面布置圖，形成三維立體模型，并建立全局的三維柱坐標系，布料機的中心為坐標系原點，坐標系的ρ軸、z軸分別為布料機施工作業時機械臂所在立面的水平線、豎直線，θ角以ρ軸為起點逆時針為正方向；

輸入勁性鋼柱的位置坐標，以勁性鋼柱最高點表示勁性鋼柱的空間位置，形成三維柱坐標系下勁性鋼柱的點集合{P_sca(θ_sca，ρ_sca，z_sca),a=1,…, M}；輸入各鋼平臺爬升導軌鋼柱位置坐標，以鋼平臺爬升導軌鋼柱最高點表示鋼平臺爬升導軌鋼柱空間位置，形成三維柱坐標系下鋼平臺爬升導軌鋼柱的點集合{P_srb(θ_srb，ρ_srb，z_srb), b=1,…, L}；輸入各布料點位置坐標，確定布料點高度z_spk，形成三維柱坐標系下布料點的點集合{P_spk(θ_spk，ρ_spk，z_spk),k=1,…, N}；

對布料機臂架各臂節長度賦值，初始化布料機的臂架狀態函數F(β₁,β₂,…,β_K ;R₁,R₂,…,R_K)，見公式（1），

，i=1,2，…，K； （1）

其中，K為布料機臂架的臂節個數，R₁、R₂、…、R_K分別為相應臂節對應的長度；α_i為向量相對于ρ軸正向的轉角；β₁為向量相對于ρ軸正向的轉角，β_i為向量相對于向量的轉角，其中i≥2；

步驟二、布料機計算機控制系統根據布料點位置和建筑結構平面圖劃分布料區域，由布料區域面積和結構施工層高計算布料點布料方量；

步驟三、布料機在布料點P_spk(θ_spk，ρ_spk，z_spk)進行布料作業時，布料機的第K臂節的布料端的端點坐標(θ_K，ρ_K，z_K)應滿足公式（2），

； （2）

在滿足公式（2）的前提下，布料機計算機控制系統以布料作業總時間最小為最優解指標，將最佳布料施工方案轉化為布料機智能施工布料控制參數；

其中，布料機布料作業總時間最小的判定指標為布料機臂架調整時間最小，布料機臂架調整時間計算方法為：

（1）布料機從第s布料位置到第s+1布料位置，布料機臂節運動路徑中不存在鋼平臺爬升導軌鋼柱和勁性鋼柱，則布料機臂架調整時間計算見公式（3）：

， （3）

式中，K表示布料機臂架的臂節個數，N表示布料位置個數，η_i為第i節臂架的轉動效率，β_i,s+1－β_i,s表示第i節臂架由第s布料位置到第s+1布料位置的夾角；

（2）布料機從第s布料位置到第s+1布料位置，布料機臂架運動路徑中存在鋼平臺爬升導軌鋼柱或勁性鋼柱，導致布料機臂節無法直接越過，布料機的臂節需先調整至中間狀態，在越過障礙物后再次調整布料機狀態；將第i臂節的中間狀態的角度記為β_i,ss+1，則布料機臂架調整時間計算見公式（4）：

， （4）

式中，K表示布料機臂架的臂節個數，N表示布料位置個數，η_i為第i節臂架的轉動效率；β_i,ss+1－β_i,s表示第i節臂架由第s布料位置到中間狀態的夾角，β_i,s+1－β_i,ss+1表示第i節臂架由中間狀態到第s+1布料位置的夾角；

步驟四、將步驟三中的最佳布料施工方案的布料控制參數輸出給布料機機械控制系統，控制混凝土布料機進行布料。