一种拱架台车臂架状态控制系统及方法与流程

1.本发明属于拱架台车臂架控制技术领域，尤其涉及一种拱架台车臂架状态控制系统及方法。


背景技术：

2.在钻爆法隧道施工作业中，遇到软弱围岩时，需及时安装拱架作为初期支护，以控制围岩变形，防止坍塌。在拱架安装过程中，为了方便拱架连接板快速对孔，需要相邻两个臂架的机械手配合作业，地面或者中间吊篮的操作人员会根据左右吊篮中操作人员的反馈操纵中间臂架及其机械手，快速实现拱架连接的对孔作业。
3.长期以来，为拱架台车设置两种状态：遥控和本地控制状态，结构简单，但实用性不够。作业人员在左右吊篮中操作遥控器对孔时，需要频繁进行本地和遥控切换，影响施工效率。作业人员安装螺栓时，需要保持当前臂架及其机械手处于静止状态，作业人员或者外部环境引起的误操作就会使当前臂架发生动作，此状态严重影响作业人员的施工安全。因此需要更优的控制系统和控制方法优化拱架台架台车的状态控制，保障作业人员的人身安全，提升施工效率。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.针对现有存在的技术问题，本发明提供了一种拱架台车臂架状态控制系统及方法，能够保障作业人员的人身安全，提升施工效率。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
8.一种拱架台车臂架状态控制系统，包括：一个或多个吊篮控制箱、遥控器、车载控制器和电磁阀组；
9.所述吊篮控制箱的内部设有吊篮控制器；
10.所述吊篮控制器与所述车载控制器通过有线通讯连接；
11.所述遥控器与所述车载控制器通过无线通讯连接；
12.所述车载控制器与电磁阀组通过有线通讯连接；
13.所述电磁阀组为拱架台车臂架机械手的控制组件。
14.优选地，多个吊篮控制箱为三个时，分别为左吊篮控制箱、中间吊篮控制箱和右吊篮控制箱；
15.所述左吊篮控制箱、所述中间吊篮控制箱和所述右吊篮控制箱的内部均设有吊篮控制器。
16.优选地，所述车载控制器包括：工作状态选通模块、安全状态选通模块和控制运算模块；
17.所述工作状态选通模块和所述安全状态选通模块决定臂架状态；
18.所述臂架各状态的优先级顺序从高到低以次为：安全状态、工作状态、遥控状态；
19.拱架台车复位或者启动时所有臂架处于遥控状态，控制运算模块能够根据吊篮控制臂架机械手或者遥控臂架机械手的控制信号控制相应的电磁阀组动作，使对应的执行机构动作，以实现对臂架和机械手的动作控制。
20.优选地，所述吊篮控制器至少包括：状态选择模块和吊篮控制臂架机械手模块；
21.所述状态选择模块向所述车载控制器传递工作按钮和安全按钮的输入信号，用以决定工作状态选通模块和安全状态选通模块的状态；
22.当控制拱架台车的臂架状态时，所述吊篮控制臂架机械手模块向所述车载控制器传递抓手抓取按钮、抓手释放按钮、机械手操纵手柄、臂架操纵手柄的输入信号，并通过所述控制运算模块控制臂架和机械手的动作。
23.优选地，所述遥控器能够控制所选臂架及其机械手的动作；
24.所述遥控器上至少设置有选择旋钮、抓取按钮、释放按钮、机械手手柄、臂架手柄。
25.本技术方案还提供一种基于上述任一方案所述控制系统的拱架台车臂架状态控制方法，包括如下步骤：
26.s1：作业人员根据实际工况进行状态选择输入；
27.s2：车载控制器检测状态输入，并控制工作状态选通模块和安全状态选通模块的状态；
28.s3：作业人员进行施工作业。
29.优选地，所述s1还包括如下子步骤：
30.s11：若作业人员在吊篮中进行高空作业时，需通过吊篮控制器的安全按钮发送低电平信号；
31.s12：若作业人员通过吊篮控制器控制臂架或机械手动作时，需通过吊篮控制器的安全按钮发送高电平信号，工作按钮发送低电平信号；
32.s13：若作业人员通过遥控器控制臂架或机械手动作时，需通过吊篮控制器的安全按钮发送高电平信号，工作按钮发送高电平信号。
33.优选地，所述s2还包括如下子步骤：
34.s21：若车载控制器检测到吊篮控制器安全按钮发送的低电平信号，那么安全状态选通模块屏蔽吊篮控制臂架机械手和遥控臂架机械手的控制信号，当前臂架处于安全状态；
35.s22：若车载控制器检测到吊篮控制器安全按钮发送的高电平信号，工作按钮发送的低电平信号，那么工作状态选通模块和安全状态选通模块仅通过吊篮控制器控制臂架机械手的控制信号，当前臂架处于工作状态；
36.s23：若车载控制器检测到吊篮控制器安全按钮发送的高电平信号，工作按钮发送的高电平信号，那么工作状态选通模块和安全状态选通模块仅通过遥控器控制臂架机械手的控制信号，当前臂架处于遥控状态。
37.优选地，s31：若当前臂架处于安全状态，遥控器和吊篮控制器对当前臂架及其机械手的操作均无效，作业人员或者外部环境引起误操作时，臂架及其机械手均无动作；
38.s32：若当前臂架处于工作状态，仅吊篮控制器能够对当前臂架及其机械手的动作控制；
39.s33：若当前臂架处于遥控状态，仅遥控器能够实现对当前臂架及其机械手的动作控制。
40.优选地，所述工作按钮布置在吊篮控制器中或布置在拱架台车两侧；
41.所述车载控制器采用plc控制器、单片机和dsp控制器中的任一种。
42.(三)有益效果
43.本技术提供的拱架台车臂架状态控制系统及方法，操作简单，节省时间，施工安全性高。
44.1、操作简单，节省时间。在立拱作业时，既可以通过遥控进行控制，也可以通过吊篮控制器进行控制，在吊篮中就可以实现遥控与吊篮控制之间的切换，无需作业人员到拱架台车两侧或者驾驶室的切换界面进行操作。
45.2、施工安全性高。在吊篮中进行高空作业时，作业人员只需按下安全按钮，就可以使当前臂架处于安全状态，避免误操作引起臂架或机械手动作造成人身伤害。
附图说明
46.图1为本发明提供的一种拱架台车臂架状态控制系统的原理图；
47.图2为本发明提供的一种拱架台车臂架状态控制系统的结构示意图；
48.图3为本发明提供的一种拱架台车臂架状态控制系统的吊篮控制器的结构示意图；
49.图4为本发明提供的一种拱架台车臂架状态控制系统的遥控器的结构示意图。
50.【附图标记说明】
51.1：吊篮控制器；101：工作按钮；102：安全按钮；103：抓手抓取按钮；104：抓手释放按钮；105：机械手操纵手柄；106：臂架操纵手柄；
52.2：左吊篮控制箱；3：中间吊篮控制箱；4：右吊篮控制箱；5：遥控器；501：选择按钮；502：抓取按钮；503：释放按钮；504：机械手手柄；505：臂架手柄；
53.6：车载控制器；7：电磁阀组。
具体实施方式
54.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
55.如图1-图4所示：本实施例中公开了一种拱架台车臂架状态控制系统，包括：一个或多个吊篮控制箱、遥控器5、车载控制器6和电磁阀组7；所述吊篮控制箱的内部设有吊篮控制器1；所述吊篮控制器1与所述车载控制器6通过有线通讯连接；所述遥控器5与所述车载控制器6通过无线通讯连接；所述车载控制器6与电磁阀组7通过有线通讯连接；所述电磁阀组7为拱架台车臂架机械手的控制组件。
56.本实施例中的多个吊篮控制箱为三个时，分别为左吊篮控制箱2、中间吊篮控制箱3和右吊篮控制箱4；所述左吊篮控制箱2、所述中间吊篮控制箱3和所述右吊篮控制箱4的内部均设有吊篮控制器1。
57.应说明的是：本实施例中提供的控制系统具有三个吊篮控制器1，在实际应用中可以根据拱架台车的吊篮数量进行配置相应数量的吊篮控制器1。
58.本实施例中所述车载控制器6包括：工作状态选通模块、安全状态选通模块和控制运算模块。
59.详细地，所述工作状态选通模块和所述安全状态选通模块决定臂架状态；所述臂架各状态的优先级顺序从高到低以次为：安全状态、工作状态、遥控状态；拱架台车复位或者启动时所有臂架处于遥控状态，控制运算模块能够根据吊篮控制臂架机械手或者遥控臂架机械手的控制信号控制相应的电磁阀组7动作，使对应的执行机构动作，以实现对臂架和机械手的动作控制。
60.本实施例中所述吊篮控制器1至少包括：状态选择模块和吊篮控制臂架机械手模块。
61.详细地，所述状态选择模块向所述车载控制器6传递工作按钮和安全按钮的输入信号，用以决定工作状态选通模块和安全状态选通模块的状态。当控制拱架台车的臂架状态时，所述吊篮控制臂架机械手模块向所述车载控制器6传递抓手抓取按钮103、抓手释放按钮104、机械手操纵手柄105、臂架操纵手柄106的输入信号，并通过所述控制运算模块控制臂架和机械手的动作。
62.本实施例中所述遥控器5能够控制所选臂架及其机械手的动作；所述遥控器5上至少设置有选择旋钮501、抓取按钮502、释放按钮503、机械手手柄504、臂架手柄505。
63.本实施例中同时提供一种拱架台车臂架状态控制方法，包括如下步骤：
64.s1：作业人员根据实际工况进行状态选择输入；
65.s11：若作业人员在吊篮中进行高空作业时，需通过吊篮控制器1的安全按钮102发送低电平信号；
66.s12：若作业人员通过吊篮控制器1控制臂架或机械手动作时，需通过吊篮控制器1的安全按钮102发送高电平信号，工作按钮101发送低电平信号；
67.s13：若作业人员通过遥控器5控制臂架或机械手动作时，需通过吊篮控制器1的安全按钮102发送高电平信号，工作按钮101发送高电平信号。
68.s2：车载控制器6检测状态输入，并控制工作状态选通模块和安全状态选通模块的状态；
69.s21：若车载控制器6检测到吊篮控制器1安全按钮102发送的低电平信号，那么安全状态选通模块屏蔽吊篮控制臂架机械手和遥控臂架机械手的控制信号，当前臂架处于安全状态；
70.s22：若车载控制器6检测到吊篮控制器1安全按钮102发送的高电平信号，工作按钮101发送的低电平信号，那么工作状态选通模块和安全状态选通模块仅通过吊篮控制器1控制臂架机械手的控制信号，当前臂架处于工作状态；
71.s23：若车载控制器6检测到吊篮控制器1安全按钮102发送的高电平信号，工作按钮101发送的高电平信号，那么工作状态选通模块和安全状态选通模块仅通过遥控器5控制臂架机械手的控制信号，当前臂架处于遥控状态。
72.s3：作业人员进行施工作业；
73.s31：若当前臂架处于安全状态，遥控器5和吊篮控制器1对当前臂架及其机械手的操作均无效，作业人员或者外部环境引起误操作时，臂架及其机械手均无动作；保障作业人员的人身安全，作业人员在吊篮中可以安心进行螺栓安装、测量、撬毛等高空作业；
74.s32：若当前臂架处于工作状态，仅吊篮控制器1能够对当前臂架及其机械手的动作控制；作业人员在吊篮中可以通过吊篮控制器控制臂架及其机械手动作；
75.s33：若当前臂架处于遥控状态，仅遥控器5能够实现对当前臂架及其机械手的动作控制。作业人员可以通过遥控器控制所选臂架及其机械手动作。
76.应说明的是：本实施例中所述工作按钮101布置在吊篮控制器1中或布置在拱架台车两侧；所述车载控制器6采用plc控制器、单片机和dsp控制器中的任一种。
77.如图1、图2所示，一种拱架台车臂架状态控制系统，包括：吊篮控制器1、左吊篮控制箱2、中间吊篮控制箱3、右吊篮控制箱4、遥控器5、车载控制器6、电磁阀组7，吊篮控制器1与车载控制器6通过有线通讯连接，遥控器5与车载控制器6通过无线通讯连接，车载控制器6与电磁阀组7通过有线通讯连接。
78.如图1、图2所示，所述车载控制器6包括：工作状态选通模块、安全状态选通模块和控制运算模块；工作状态选通模块和安全状态选通模块决定臂架状态，各状态的优先级顺序从高到低以次为：安全状态、工作状态、遥控状态。拱架台车复位或者启动时所有臂架处于遥控状态，控制运算模块根据吊篮控制臂架机械手或者遥控臂架机械手的控制信号控制相应的电磁阀组7动作，使对应的执行机构动作，实现对臂架和机械手的动作控制。
79.如图1、图2、图3所示，所述吊篮控制器1至少包括状态选择模块和吊篮控制臂架机械手模块，状态选择模块向车载控制器6传递工作按钮101和安全按钮102的输入信号，控制拱架台车的臂架状态，在当前臂架处于工作状态时，吊篮控制臂架机械手模块向车载控制器6传递抓手抓取按钮103、抓手释放按钮104、机械手操纵手柄105、臂架操纵手柄106的输入信号，并通过控制运算模块控制当前臂架及其机械手的动作。
80.如图1、图2、图4所述，在当前臂架处于遥控状态时，通过选择按钮501选择将要控制的臂架，遥控臂架机械手模块向车载控制器6传递抓取按钮502、释放按钮503、机械手手柄504、臂架手柄505的输入信号，并通过控制运算模块控制所选臂架及其机械手的动作。
81.本实施例中同时提供一种拱架台车臂架状态控制方法，以确保臂架机械手的状态满足实际工况要求。
82.当作业人员在吊篮中进行高空作业时，当前臂架机械手需处于安全状态，安全状态控制方法包括如下步骤：
83.a1：作业人员通过吊篮控制器1的安全按钮102向车载控制器6发送低电平信号，车载控制器6检测到吊篮控制器1安全按钮102发送的低电平信号，安全状态选通模块屏蔽吊篮控制臂架机械手和遥控臂架机械手的控制信号，当前臂架机械手处于安全状态，吊篮控制器1、遥控器5对当前臂架及其机械手的动作控制均无效，作业人员或者外部环境引起误操作时臂架机械手均无动作，保障作业人员的人身安全；
84.a2：作业人员在吊篮中进行螺栓安装、测量、撬毛等高空作业；
85.a3：当作业人员操作完成后，通过吊篮控制器1的安全按钮102向车载控制器6发送高电平信号。
86.当作业人员在吊篮中控制臂架或机械手动作时，当前臂架机械手需处于工作状态，工作状态控制方法包括如下步骤：
87.b1：作业人员通过吊篮控制器1的工作按钮101和安全按钮102分别向车载控制器6发送低电平信号和高电平信号，车载控制器6检测到吊篮控制器1工作按钮101发送的低电
平和安全按钮102发送的高电平信号，工作状态选通模块和安全状态选通模块仅通过吊篮控制臂架机械手的控制信号，当前臂架机械手处于工作状态；
88.b2：作业人员在吊篮中通过吊篮控制器1控制臂架及其机械手动作；
89.b3：当作业人员操作完成后，通过吊篮控制器1的工作按钮101向车载控制器6发送高电平信号，通过安全按钮102发送高电平信号。
90.当作业人员通过遥控器控制臂架或者机械手动作时，将要控制的臂架机械手需处于遥控状态，遥控状态控制方法包括如下步骤：
91.c1：作业人员通过吊篮控制器1的工作按钮101和安全按钮102均向车载控制器6发送高电平信号，车载控制器6检测到吊篮控制器1工作按钮101和安全按钮102发送的高电平信号，工作状态选通模块和安全状态选通模块仅通过遥控控臂架机械手的控制信号，当前臂架机械手处于遥控状态；
92.c2：作业人员开启遥控器5并接通信号；
93.c3：作业人员旋转选择旋钮501，选择将要控制的臂架；
94.c4：作业人员通过遥控器5进行控制所选臂架及其机械手动作；
95.c5：当作业人员操作完成后，关闭遥控器5。
96.本实施例中提供的拱架台车臂架状态控制系统及方法能够实现拱架台车臂架状态的控制，确保施工有序进行，保障作业人员的施工安全，减少作业过程中的状态切换，提升施工效率。
97.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种拱架台车臂架状态控制系统，其特征在于，包括：一个或多个吊篮控制箱、遥控器、车载控制器和电磁阀组；所述吊篮控制箱的内部设有吊篮控制器；所述吊篮控制器与所述车载控制器通过有线通讯连接；所述遥控器与所述车载控制器通过无线通讯连接；所述车载控制器与电磁阀组通过有线通讯连接；所述电磁阀组为拱架台车臂架机械手的控制组件。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，多个吊篮控制箱为三个时，分别为左吊篮控制箱、中间吊篮控制箱和右吊篮控制箱；所述左吊篮控制箱、所述中间吊篮控制箱和所述右吊篮控制箱的内部均设有吊篮控制器。3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述车载控制器包括：工作状态选通模块、安全状态选通模块和控制运算模块；所述工作状态选通模块和所述安全状态选通模块决定臂架状态；所述臂架各状态的优先级顺序从高到低以次为：安全状态、工作状态、遥控状态；拱架台车复位或者启动时所有臂架处于遥控状态，控制运算模块能够根据吊篮控制臂架机械手或者遥控臂架机械手的控制信号控制相应的电磁阀组动作，使对应的执行机构动作，以实现对臂架和机械手的动作控制。4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述吊篮控制器至少包括：状态选择模块和吊篮控制臂架机械手模块；所述状态选择模块向所述车载控制器传递工作按钮和安全按钮的输入信号，用以决定工作状态选通模块和安全状态选通模块的状态；当控制拱架台车的臂架状态时，所述吊篮控制臂架机械手模块向所述车载控制器传递抓手抓取按钮、抓手释放按钮、机械手操纵手柄、臂架操纵手柄的输入信号，并通过所述控制运算模块控制臂架和机械手的动作。5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述遥控器能够控制所选臂架及其机械手的动作；所述遥控器上至少设置有选择旋钮、抓取按钮、释放按钮、机械手手柄、臂架手柄。6.一种基于如权利要求1-5任一项所述控制系统的拱架台车臂架状态控制方法，包括如下步骤：s1：作业人员根据实际工况进行状态选择输入；s2：车载控制器检测状态输入，并控制工作状态选通模块和安全状态选通模块的状态；s3：作业人员进行施工作业。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述s1还包括如下子步骤：s11：若作业人员在吊篮中进行高空作业时，需通过吊篮控制器的安全按钮发送低电平信号；s12：若作业人员通过吊篮控制器控制臂架或机械手动作时，需通过吊篮控制器的安全按钮发送高电平信号，工作按钮发送低电平信号；
s13：若作业人员通过遥控器控制臂架或机械手动作时，需通过吊篮控制器的安全按钮发送高电平信号，工作按钮发送高电平信号。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述s2还包括如下子步骤：s21：若车载控制器检测到吊篮控制器安全按钮发送的低电平信号，那么安全状态选通模块屏蔽吊篮控制臂架机械手和遥控臂架机械手的控制信号，当前臂架处于安全状态；s22：若车载控制器检测到吊篮控制器安全按钮发送的高电平信号，工作按钮发送的低电平信号，那么工作状态选通模块和安全状态选通模块仅通过吊篮控制器控制臂架机械手的控制信号，当前臂架处于工作状态；s23：若车载控制器检测到吊篮控制器安全按钮发送的高电平信号，工作按钮发送的高电平信号，那么工作状态选通模块和安全状态选通模块仅通过遥控器控制臂架机械手的控制信号，当前臂架处于遥控状态。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，s31：若当前臂架处于安全状态，遥控器和吊篮控制器对当前臂架及其机械手的操作均无效，作业人员或者外部环境引起误操作时，臂架及其机械手均无动作；s32：若当前臂架处于工作状态，仅吊篮控制器能够对当前臂架及其机械手的动作控制；s33：若当前臂架处于遥控状态，仅遥控器能够实现对当前臂架及其机械手的动作控制。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述工作按钮布置在吊篮控制器中或布置在拱架台车两侧；所述车载控制器采用plc控制器、单片机和dsp控制器中的任一种。

技术总结
本发明涉及一种拱架台车臂架状态控制系统，包括：一个或多个吊篮控制箱、遥控器、车载控制器和电磁阀组；所述吊篮控制箱的内部设有吊篮控制器；所述吊篮控制器与所述车载控制器通过有线通讯连接；所述遥控器与所述车载控制器通过无线通讯连接；所述车载控制器与电磁阀组通过有线通讯连接；所述电磁阀组为拱架台车臂架机械手的控制组件。多个吊篮控制箱为三个时，分别为左吊篮控制箱、中间吊篮控制箱和右吊篮控制箱；所述左吊篮控制箱、所述中间吊篮控制箱和所述右吊篮控制箱的内部均设有吊篮控制器。本发明提供的拱架台车臂架状态控制系统不仅操作简单，节省时间，而且施工安全性高。而且施工安全性高。而且施工安全性高。


技术研发人员：张海涛 赵春桂 门进博 夏元高 周志伟 张俊
受保护的技术使用者：中国国家铁路集团有限公司
技术研发日：2023.02.06
技术公布日：2023/9/13