一种隧道维护平台车航向角控制方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道维护平台车航向角控制方法。航向角控制方法由控制机构和执行机构组成；控制机构设置于作业平台前横梁的前置二维激光雷达和后横梁的后置二维激光雷达，PLC控制模块；执行机构设置于平台底部并沿各自轨道行走的左行走轮和右行走轮，由控制机构控制并驱动左行走轮的左液压马达、驱动右行走轮的右液压马达。本发明专利技术方法根据平台车在隧道的行走模型搭建姿态分析算法，并结合传感器技术获取姿态分析算法所需要的数据信息，通过调节左右车轮液压马达转速形成转速差自动调节平台车的姿态，本发明专利技术实现了平台车自动行走控制，报告反馈平台车的航向角信息并及时纠偏，保证平台车安全行驶。保证平台车安全行驶。保证平台车安全行驶。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道维护平台车航向角控制方法


[0001]本专利技术属于控制
，尤其属于PLC、传感器集成控制
，涉及一种隧道维护平台车设备，特别涉及一种能反馈航向角信息并进行航向角调整的自动行走平台车控制方法。

技术介绍

[0002]隧道盾构施工过程中，往往需要对管片进行维护处理，需要有一种作业平台搭载修复设备以及各种材料。在没有专用设备条件下，工程中往往采用类似于脚手架的简易平台，该脚手架平台危险系数高、移动不方便、施工效率低、影响渣土运输车通行。因此开发一种自行式隧道维护平台车具有重要意义，隧道维护平台车的技术关键在于平台车的航向角控制。本专利技术利用PLC、传感器技术结合平台车应用特点和隧道维护要求设计了一种隧道维护平台车航向角控制方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的问题是提供一种隧道维护平台车航向角控制方法。本专利技术方法基于PLC与传感器技术，能够实现平台车自动行走控制，能反馈平台车的航向角信息并及时纠偏，保证平台车安全行驶。
[0004]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种隧道维护平台车航向角控制方法，隧道维护平台由行走装置、支撑装置、作业平台、平台扶梯和平台护栏构成，其特征在于：航向角控制方法由控制机构和执行机构组成；
[0006]所述控制机构包括：设置于作业平台前横梁的前置二维激光雷达和后横梁的后置二维激光雷达，PLC控制模块；
[0007]所述执行机构包括：设置于平台底部并沿各自轨道行走的左行走轮和右行走轮，由控制机构控制并驱动左行走轮的左液压马达、驱动右行走轮的右液压马达。
[0008]控制方法包括以下步骤：
[0009]1)PLC控制模块参数初始化，包括：二维激光雷达左前侧测距值L
左前
，二维激光雷达左后侧测距值L
左后
，二维激光雷达右前侧测距值L
右前
，二维激光雷达测距值右后侧L
右后
，当前航向角γ，允许航线角γmax，隧道半径R，二维激光雷达高度h，姿态参数K2；
[0010]2)前置和后置两组激光雷达固定在作业平台前、后横梁上，并实时获取L
左前
、L
右前
、L
左后
、L
右后
测距值并实时传送给PLC控制模块；
[0011]3)PLC控制模块检测数据合法性；
[0012]4)PLC控制模块计算前后椭圆长轴长度：
[0013]前L1＝L
左前
+L
右前
；后L2＝L
左后
+L
右后
；
[0014]5)PLC控制模块计算当前航向角γ；
[0015]6)PLC控制模块判断和控制调整：
[0016]根据步骤5)计算结果，如γ≤γmax，则K2＝0，显示当前航向角γ并退出；
[0017]根据步骤5)计算结果，如γ＞γmax，则K2＝1，控制机构控制左液压马达驱动左行走轮、或控制右液压马达驱动右行走轮调整平台姿态；
[0018]7)调整结束后，重复步骤2)至步骤6)γ≤γmax后结束。
[0019]本专利技术方法根据平台车在隧道的行走模型搭建合适的姿态分析算法，并结合传感器技术获取姿态分析算法中所需要的数据信息，通过调节左右车轮液压马达转速形成转速差自动调节平台车的姿态。
[0020]本专利技术控制方法应用于一种能够自动行走、可调节航向角的设备，通过在平台车车身上安装测距传感器采集平台车的航向角信息，并通过PLC单元驱动机械、液压执行元件，利用平台车左右轮液压马达的转速差实现平台车航向角的自动纠偏。
[0021]本专利技术实现了隧道维护平台车的航向角自动调节，保证了设备在允许的航向角范围内行走。
[0022]本专利技术针对平台车在隧道内行走方式，构建了平台车的姿态算法，并根据算法合理的确定了传感器的安装位置，能够有效的控制平台车的航向角。
附图说明
[0023]图1为平台车在圆形管道内行走模型；
[0024]图2为平台车航向角示意图；
[0025]图3为二维激光雷达扫描示意图；
[0026]图4为二维激光雷达安装示意图；
[0027]图5为前置二维激光雷达扫描截面信息示意图；
[0028]图6为后置二维激光雷达扫描截面信息示意图；
[0029]图7为平台车航向角自动调节原理框图。
[0030]图中，1是行走装置，2是支撑装置，3是伸缩作业平台，4是平台扶梯，5是固定作业平台，6是平台护栏；7位二维激光雷达，8为平台车横梁，9为隧道；10为前置二维激光雷达；11为后置二维激光雷达。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施方式对本专利技术进一步说明，具体实施方式是对本专利技术原理的进一步说明，不以任何方式限制本专利技术，与本专利技术相同或类似技术均没有超出本专利技术保护的范围。
[0032]结合附图。
[0033]平台车在隧道内行走模型参见图1。
[0034]平台车航向角示意图如图2所示，g1和g2为平台车前后两梁的中点，直线l1为过g1点和g1点的直线，O1为隧道的中心轴线在该平面内的投影，O1与平台车前后两横梁的交点分别为k1、k2；l2为过点k1，k2的直线。直线l1与直线l2的夹角即为平台车在隧道内的航向角γ。
[0035]安装在平台车前后两端作业平台横梁的二维激光雷达，通过扫描隧道截面信息计算得出平台车航向角，如图3所示，O0为隧道的中心线，平台车在隧道内存在姿态偏差，所以
激光雷达扫描得到的截面一个椭圆。由图3可知，平台车的航向角γ为椭圆截面S1与隧道正截面S2之间的夹角γ；由分析可知，线段L0与L间的夹角即为平面S1与平面S2之间的夹角，且有：cosγ＝L0/L。
[0036]线段L0的测量方法如图4所示，h为激光雷达安装点到隧道最低点的距离，隧道的直径为R，则
[0037]平台车在行走过程中，前后两端安装的激光雷达扫描得到的截面信息如图5和图6所示；
[0038]前置二维激光雷达10获得L
左前
、L
右前
值，则L1＝L
左前
+L
右前
；
[0039]后置二维激光雷达11获得L
左后
、L
右后
值，则L2＝L
左后
+L
右后
。
[0040]根据下式计算当前航向角γ是：
[0041]图7为平台车航向角自动调节原理框图，如图所示，首先对二维激光雷达测距值L
左前
、L
左后
、L
右前
、L
右后
，当前航向角γ，允许航线角Ymax，隧道半径R，参数K2，L1，L2进行参数初始化处理。在触摸屏中输入当前隧道半径、二维激光雷达安装高度、允许航线角偏差，PLC读取二维激光雷达测距值以及触摸屏中的相关参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道维护平台车航向角控制方法，隧道维护平台由行走装置、支撑装置、作业平台、平台扶梯和平台护栏构成，其特征在于：航向角控制方法由控制机构和执行机构完成；所述控制机构包括：设置于作业平台前横梁的前置二维激光雷达和后横梁的后置二维激光雷达，PLC控制模块；所述执行机构包括：设置于平台底部并沿各自轨道行走的左行走轮和右行走轮，由控制机构控制并驱动左行走轮的左液压马达、驱动右行走轮的右液压马达。控制方法包括以下步骤：1)PLC控制模块参数初始化，包括：前置二维激光雷达左前侧测距值L
左前
，后置二维激光雷达左后侧测距值L
左后
，前置二维激光雷达右前侧测距值L
右前
，后置二维激光雷达测距值右后侧L
右后
，当前航向角γ，允许航线角γmax，隧道半径R，二维激光雷达高度h，姿态参数K2；2)前置和后...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚洪祥，韩永祯，彭卫平，饶平，郭柏里，吴政隆，张建辉，王英，张文，杨琦，
申请(专利权)人：中国水利水电第七工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：