高鐵,已經成為了中國在世界舞臺上最響亮的一張名片,在基礎設施建設和「一帶一路計劃」中,擔任了重要的角色,高鐵橋梁更是高鐵建設的重要環節,也是國家高鐵發展中攻克的幾個關鍵難點之一。今天,高鐵橋梁鋪設普遍採用橋梁轉體施工技術,那麼精度要求如此之高的高鐵橋梁建設,對梁面預製的要求有多高,就可想而知了,接下來,我們就看看高鐵橋梁建設的奧秘之一:梁面抹平
橋梁轉體施工
單條高鐵橋梁預製塊一般長度40-50米,寬9-12米不等,是一個巨大的T型結構,由鋼筋、水泥和其他材料組成,強度高,韌性好,而且表面整體平整度極高。那麼如何才能達到表面的平整度呢,答案當然是靠科技啦。
為了配合鋪架設備的快速施工,整體箱梁需要在制梁場內快速、高效、高質量的完成。由於外部應力的原因,在製作梁面過程中,需要梁面按照一定的弧度進行水泥澆築和表面處理。目前,在制梁的過程中,仍舊為人工完成,這就對梁面的精度以及效率有很大的影響,基於此,梁面整自動整平機的研發設計尤為重要。
梁面整平機的功能:
1.軌道行走
在整平機兩側裝有4個行走電機,由一個變頻器進行統一調速控制,可手動前進後退,也可在顯示器中設置速度,自動行走。
2.左右調平
在刮板上安裝有傾角傳感器,根據角度,自動調平,精度可達0.05°。
3.前後調平
在整平機主梁上裝有雷射測距儀,首先通過變頻器計算整平機在梁面的位置,通過運算可以計算出整平機的高度設定值,通過調整油缸高度達到位置跟蹤的目的。
4.震動馬達啟停
在顯示器中可隨時操作馬達的啟動和停止。
如上圖,這是一個典型的梁面加工廠的製造施工現場,水泥面的抹平就是由梁面整平機來完成的,梁面整平機又是如何實現高精度的梁面製造加工的呢,接下來,巖石科技帶您解開其中的奧秘,請注意細節:
是的,梁面整平機是靠雷射控制整體平整度的,依靠雷射發射器和雷射接收器的毫米級高精度信號,系統的整體平面平整度可以控制在5mm之內,然而這只是整個該高精度系統中的一小部分,梁面抹平是一套複雜的機械控制系統,雷射是其中最為重要的傳感器之一,但是系統要達到良好的工作效果,其他的環節也至關重要,我們先來看看系統整體的組成部分,然後再來具體分析各個部分的應用原理。
巖石科技梁面抹平系統由以下五部分組成:
電機行走驅動部分
液壓驅動提升裝置
梁面旋轉抹平鏟
電氣控制部分
高精度傳感器(北鬥GPS,雷射收發器,水平傳感器,壓力傳感器等)
電機行走驅動部分
首先,系統由兩個行走電機提供動力,帶動整個裝置在固定的軌道上行走,由於輪胎存在打滑的問題,為了控制速度,系統配置了高精度北鬥GPS接收機,通過都卜勒測速,得到優於2cm/s的速度精度控制。
液壓驅動提升裝置
梁面抹平鏟由三個油缸控制高度和傾斜,行走過程中,通過帶反饋的比例閥控制油缸伸縮,讓抹平鏟始終處於一個固定平面上,上下高度誤差不高於5mm,抹平鏟存在俯仰姿態控制,則由一個水平傳感器對姿態做出實時反饋。
梁面旋轉抹平鏟
水泥的抹平是由一個高速旋轉的鏟刀實現的,液壓系統提供鏟刀的動力,多餘的水泥被刮到後面和兩側,走過的軌跡,梁面整平精度在毫米級。
電氣控制部分
系統行走,制動,加減速,提升下降,俯仰及距離控制,都是由一個中央控制器實現的,由於對比例閥的高精度控制,該控制器的技術要求也是極高的,巖石科技最終選用了博世力士樂的一款工業級高規格控制器實現了對各項輸入輸出的控制。此外,現場惡劣的施工環境,對顯示器、線束、傳感器、接插件的要求也是一項嚴格的考驗,巖石科技的整體方案很好的為系統順利運行提供了保障。
高精度傳感器(北鬥GPS,雷射收發器,水平傳感器,壓力傳感器等)
梁面在加工廠製作的時候,並不是完完全全的平面,而是一個中間高,兩端逐漸降低的面,這樣當橋梁架設到支撐點上之後,由於自身重力,會有微小的變形,恰好達到平整度要求
如圖所示,所以當設備在行走的過程中,抹平鏟要控制處於不同的高度,對距離和行走速度的精度要求就顯得很重要,巖石科技技術人員在反覆推敲後,選擇了用一對高精度RTK的北鬥GPS接收機來解決該問題,北鬥系統既提供了釐米級的行走距離數據,又提供了精度良好的速度數據,系統只要控制雷射接收器在不同的距離範圍內,處於特定的高度即可完美的抹出上圖中的弧面。
總結:
梁面抹平系統,是一套典型的機械、液壓、電氣控制與高精度定位系統的結合的整體解決方案,這也正是巖石科技團隊的優勢所在,高精度的比例閥、PLC控制器、北鬥GNSS接收機都是集成方案中的重要組成部分,巖石科技依靠對行業的深刻理解,為主機廠家提供從產品質量到成本都有絕對市場競爭力的整體方案。
公司介紹:
北京奧騰巖石科技有限公司成立於2011年,是一家專業從事地理信息及機械控制應用的高新技術企業,獲得由市科委、市財政局、市國稅局、市地稅局頒發的「高新技術企業」證書,以及中關村科技管理委員會認定的「中關村高新企業」認證,同時也是北京市經濟和信息化委員會認定的「雙軟認證「企業,北京經濟技術開發區科技局認定的 「新區企業研發機構」。
公司擁有乙級測繪資質證書和信息系統集成及服務三級資質證書,及多項專利證書和軟體著作權證書,這標誌著巖石科技的業務範圍將向技術服務領域延伸,公司的戰略發展方向也由軟硬體及解決方案銷售模式走向「軟體 + 硬體 + 解決方案 + 服務」創新運營模式。
目前公司業務範圍涵蓋:巖蟻—安全監測;巖蛙—精密控制;工程服務—無人機航測、三維掃描及BIM應用等,並提供多種測繪工程服務,公司自主研發的多款軟硬體產品和系統解決方案,在基礎測繪、智慧城市、安全監測、精準農業和自動化機械控制等領域提供優質的服務,並取得了廣大用戶好評。