一种托辊控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及缆索架设工程，尤其涉及一种托辊控制系统及其控制方法。

背景技术：

1、索股架设托辊系统是悬索桥、斜拉桥等大跨度桥梁施工中的关键设备，用于支撑和引导索股，保障施工顺利进行。

2、图1为现有技术中单个托辊模块的结构示意图，如图1所示，传统托辊系统结构相对固定，主要由托辊本体201’、支撑单元205’和简单的导向装置构成。托辊本体201’通常采用普通钢材或者合成材料制造，表面硬度较低，易磨损，使用寿命短。支撑单元205’多为刚性框架，缺乏灵活性，难以适应复杂的地形和施工条件。多依赖人工或简单的机械驱动，自动化程度低。人工驱动劳动强度大、效率低，且难以保证索股100’的张力均匀；机械驱动虽能提供一定动力，但控制精度差，无法根据索股状态实时调整。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种托辊控制系统及其控制方法，以实现托辊模块的自适应调节，提高托辊模块的使用寿命。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种托辊控制系统，该托辊控制系统包括：控制模块和多个托辊模块；各所述托辊模块包括托辊本体、转速采集模单元、张力采集单元、二维激光轮廓传感单元、支撑单元和自驱动单元；

3、所述转速采集单元，用于采集托辊本体的当前转速；

4、所述张力采集单元，用于采集所述支撑单元对所述托辊本体的当前支撑力；

5、所述二维激光轮廓传感单元，用于采集当前索股速度和当前索股姿态；其中，所述索股位于所述托辊本体的一侧，且与所述托辊本体接触；

6、所述控制模块与所述张力采集单元块、所述二维激光轮廓传感单元以及所述支撑单元电连接，用于根据所述当前支撑力、所述当前索股姿态以及预设张力控制所述支撑单元调整对所述托辊本体的支撑力；所述控制模块还与所述转速采集单元以及所述自驱动单元电连接，还用于根据所述当前转速和所述当前索股速度控制所述自驱动单元对所述托辊本体的驱动速度。

7、可选的，所述自驱动单元包括调心轴承座、驱动电机、托辊轴端锥齿轮、辅助齿轮、减速器、花键套、花键轴和锥齿轮；所述支撑单元包括第一液压缸、第二液压缸、液压泵站、第一活塞杆、第一球铰支架、第二活塞杆、第二球铰支架和集成阀门；

8、所述调心轴承座包括沿第一方向设置的第一轴承分部和第二轴承分部；

9、沿第一方向，所述第一液压缸位于所述第二液压缸的一侧，所述第一液压缸和所述第二液压缸通过油管连通；所述第一液压缸的一端与第一活塞杆的一端固定，所述第一活塞杆的另一端通过第一球铰支架与所述第一轴承分部连接；所述第二液压缸的一端与所述第二活塞杆的一端固定，所述第二活塞杆的另一端通过第二球铰支架与所述第二轴承分部连接；

10、沿第二方向，所述驱动电机和所述液压泵站均位于所述第一液压缸和所述的第二液压缸的一侧；所述第二方向与所述第一方向相交；沿所述第一方向，所述托辊本体位于所述第一轴承分部和第二轴承分部之间，且所述托辊本体的一端与所述第一轴承分部转动连接，所述托辊本体的另一端与所述第二轴承分部转动连接；沿所述第一方向，所述第二轴承分部远离所述第一轴承分部的一侧设置有托辊轴端锥齿轮和辅助齿轮；所述托辊本体的辊轴与所述托辊轴端锥齿轮连接；所述驱动电机的输出轴与所述减速器的输入轴连接，所述减速器的输出轴与所述花键套连接；所述花键轴的一端与所述花键套滑动连接；所述花键轴的另一端设置有锥齿轮；沿第二方向，所述锥齿轮位于所述托辊轴端锥齿轮和所述辅助齿轮之间，所述锥齿轮远离所述花键套的一端与所述托辊轴端锥齿轮咬合，所述锥齿轮的靠近所述花键套的一端与所述辅助齿轮咬合；

11、所述液压泵站通过油道和所述集成阀门与所述油管连通。

12、可选的，所述转速采集单元设置在所述辅助齿轮上；

13、所述张力采集单元包括第一张力采集单元以及第二张力采集单元；

14、沿所述第二方向，所述第一张力采集单元设置于所述第一轴承分部靠近所述第一液缸的一侧，用于采集所述第一轴承分部对所述托辊本体的第一当前支撑力；

15、沿所述第二方向，所述第二张力采集单元设置于所述第二轴承分部靠近所述第二液缸的一侧，用于采集所述第二轴承分部对所述托辊本体的第二当前支撑力；

16、所述控制模块还用于根据所述第一当前支撑力、所述第二当前支撑力与所述当前索股姿态调整调整所述第一轴承分部对所述托辊本体的支撑力，和/或，根据所述第一当前支撑力、所述第二当前支撑力与所述当前索股姿态调整调整所述第二轴承分部对所述托辊本体的支撑力。

17、可选的，所述托辊模块还包括供电单元以及能量回收单元；

18、所述供电单元分别与所述支撑单元以及所述自驱动单元电连接；

19、所述能量回收单元分别与所述自驱动单元以及所述供电单元连接；

20、所述控制模块还与所述能量回收单元电连接，用于在所述当前转速大于所述当前索股速度时，控制所述能量回收单元将所述自驱动单元输出的机械能转换成电能，并将转换得到的电能存储在所述供电单元中。

21、第二方面，本发明实施例还提供了一种托辊控制方法，应用于第一方面任一项所述的托辊控制方法，该托辊控制方法包括：

22、获取所述转速采集单元采集到的所述托辊本体的当前转速、所述张力采集单元采集到的所述支撑单元对所述托辊本体的当前支撑力、所述二维激光轮廓传感单元采集到的当前索股速度和当前索股姿态；

23、根据所述当前支撑力、所述当前索股姿态以及预设张力控制所述支撑单元调整对所述托辊本体的支撑力；

24、根据所述当前转速和所述当前索股速度控制所述自驱动单元对所述托辊本体的驱动速度。

25、可选的，获取张力采集单元采集到的支撑单元对托辊本体的当前支撑力，包括：

26、获取第一张力采集单元采集到的所述第一轴承分部对所述托辊本体的第一当前支撑力和第二张力采集单元采集到的所述第二轴承分部对所述托辊本体的第二当前支撑力；

27、根据所述当前支撑力、所述当前索股姿态以及预设张力控制所述支撑单元调整对所述托辊本体的支撑力，包括：

28、根据所述第一当前支撑力和所述第二当前支撑力确定当前索股张力；

29、在当前索股张力与所述预设张力的之间的差值小于或者等于预设差值范围时，根据所述当前支撑力与所述当前索股张力控制所述支撑单元调整对所述托辊本体的支撑力；

30、在当前索股张力与所述预设张力的之间的差值小于或者等于预设差值范围时，根据所述第一当前支撑力、所述第二当前支撑力与所述当前索股姿态调整所述第一轴承分部对所述托辊本体的支撑力，和/或，根据所述第一当前支撑力、所述第二当前支撑力与所述当前索股姿态调整所述第二轴承分部对所述托辊本体的支撑力。

31、可选的，根据所述当前支撑力与所述当前索股张力控制所述支撑单元调整对所述托辊的支撑力，包括：

32、在所述当前支撑力等于所述当前索股张力时，控制所述支撑单元保持对所述托辊本体的当前支撑力；

33、在所述当前支撑力大于所述当前索股张力时，控制所述支撑单元减小对所述托辊本体的支撑力；

34、在所述当前支撑力小于所述当前索股张力时，控制所述支撑单元增加对所述托辊本体的支撑力。

35、可选的，根据所述第一当前支撑力、所述第二当前支撑力与所述当前索股姿态调整所述第一轴承分部对所述托辊本体的支撑力，和/或，根据所述第一当前支撑力、所述第二当前支撑力与所述当前索股姿态调整所述第二轴承分部对所述托辊本体的支撑力，包括：

36、在所述第一当前支撑力等于所述第二当前支撑力时，根据所述当前索股姿态控制所述第一轴承分部保持对所述托辊本体的支撑力和所述第二轴承分部保持对所述托辊本体的支撑力；

37、在所述第一当前支撑力大于所述第二当前支撑力时，根据所述当前索股姿态控制所述第一轴承分部减小对所述托辊本体的支撑力；

38、在所述第一当前支撑力小于所述第二当前支撑力时，根据所述当前索股姿态控制所述第二轴承分部减小对所述托辊本体的支撑力。

39、可选的，根据所述当前转速和所述当前索股速度控制所述自驱动单元对所述托辊本体的驱动速度，包括：

40、在所述当前索股速度等于所述当前转速时，控制所述自驱动单元保持对所述托辊本体的当前驱动速度；

41、在所述当前索股速度大于所述当前转速时，控制所述自驱动单元增加对所述托辊本体的驱动速度；

42、在所述当前索股速度小于所述当前转速时，控制所述能量回收单元将所述自驱动单元输出的机械能转换成电能，并将转换得到的电能存储在所述供电单元中。

43、可选的，在获取所述转速采集单元采集到的所述托辊本体的当前转速、所述张力采集单元采集到的所述支撑单元对所述托辊本体的当前支撑力、所述二维激光轮廓传感单元采集到的当前索股速度和当前索股姿态之前，还包括：

44、获取每个所述托辊模块的预设标识；

45、根据所述预设标识判断各所述托辊模块中各组成单元是否出现故障；

46、确定出现故障的所述托辊模块对应的预设标识、故障单元以及所述故障单元的故障类型；

47、根据出现故障的所述托辊模块对应的预设标识、所述故障单元以及所述故障类型输出检修提示信号。

48、本发明实施例提供的技术方案，控制模块根据当前支撑力、当前索股姿态以及预设张力控制支撑单元调整对托辊本体的支撑力，即通过控制支撑单元205动态调整对托辊本体201的支撑力，能够实现对托辊本体201支撑力与索股姿态的无级调节，支撑力波动从±1kn降至±0.3kn，且动态适配索股张力波动场景，减小索股位置偏差，进而可以保证支撑单元调整对托辊本体的支撑效果，实现托辊本体对索股的支撑效果。控制模块能够根据当前转速和当前索股速度控制自驱动单元对托辊本体的驱动速度，进而可以根据实际需求控制自驱动单元对托辊本体的驱动速度。例如，在需要提升自驱动单元对托辊本体的驱动速度时，则控制自驱动单元增加对托辊本体的驱动速度；当不需要加速时，则控制自驱动单元维持对托辊本体的驱动速度；当需要减速时，则控制自驱动单元减小对托辊本体的驱动速度或者停机，进而实现对托辊的自适应调节。