整平机的调平控制系统、整平机及其调平控制方法与流程

1.本发明涉及整平控制技术领域，具体而言，涉及一种整平机的调平控制系统、整平机及其调平控制方法。


背景技术：

2.在筑造混凝土构筑物的过程中，需要在固化干燥前对构筑物表面进行整平，整平质量的好坏取决于整平机的水平度。
3.在发明人所知道的一种调平控制系统中，根据三点确定一个平面的原理，采用三个激光接收器来确定水平面中某点的高度，由于三个激光接收器在整平机行走过程中产生角度变换，激光接收器之间容易产生干涉，从而导致工作过程中数据接收异常，因此，调平的可靠性较差。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种整平机的调平控制系统、整平机及其调平控制方法，以解决发明人所知道的调平控制系统进行调平时可靠性较差的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种整平机的调平控制系统，包括：调平机构，用于调整整平机的调平台的水平度或者调平台在竖直方向上的高度；激光发射器，用于发射激光以形成基准平面；多个激光接收器，激光接收器用于检测其与基准平面之间的高度差值；角度仪，用于检测调平台的倾角θ；以及控制器，与多个激光接收器和角度仪均连接，控制器根据各激光接收器检测的高度差值和角度仪检测的倾角θ控制调平机构的伸缩动作。
6.进一步地，调平机构包括与多个激光接收器一一对应设置的多个第一调平电缸，控制器根据各激光接收器检测到的高度差值控制对应的第一调平电缸进行伸缩动作。
7.进一步地，调平机构还包括与角度仪对应的第二调平电缸，控制器根据倾角θ控制第二调平电缸进行伸缩动作。
8.进一步地，控制器包括计算模块，计算模块根据各激光接收器检测的高度差值与第一预设值之间的差值确定对应的第一调平电缸的伸缩量；或者，控制器包括计算模块，计算模块根据角度仪检测的倾角θ确定第二调平电缸的伸缩量h，其中，伸缩量h满足如下公式：h＝l
×
sin θ，其中，l为第二调平电缸和调平台的连接点与角度仪和调平台的连接点之间的距离，θ为调平台的倾角。
9.进一步地，激光接收器的数量为两个，两个激光接收器和一个角度仪分别设置在调平台的不同位置处，调平控制系统还包括与两个激光接收器一一对应设置的两个第一调平电缸以及用于根据角度仪检测的倾角θ对调平台进行调整的第二调平电缸，其中，两个第一调平电缸和第二调平电缸之间形成三角形结构。
10.根据本发明的另一方面，提供了一种整平机，包括底座，整平机还包括上述的调平控制系统、与底座连接的调平台以及与调平台连接的整平部，其中，整平部相对于调平台在
第一方向上可移动地设置。
11.根据本发明的另一方面，提供了一种整平机的调平控制方法，整平机包括调平台和设置在调平台上的多个激光接收器，调平控制方法包括：获取各激光接收器与激光发射器的基准平面之间的高度差值；获取调平台的倾角θ；控制器根据各高度差值和倾角θ实时控制调平机构的伸缩动作。
12.进一步地，调平机构包括与激光接收器对应的第一调平电缸，调平控制方法还包括判断各高度差值是否相同的第一判断步骤，如果是，则执行控制各第一调平电缸停止动作的第一停止步骤；如果否，则重复执行控制第一调平电缸进行伸缩动作以进行调平的步骤。
13.进一步地，调平机构还包括角度仪和与角度仪对应的第二调平电缸，在第一停止步骤之后，调平控制方法还包括判断倾角θ是否为零的第二判断步骤，如果是，则执行控制第二调平电缸停止动作的第二停止步骤；如果否，则执行控制第二调平电缸进行伸缩动作以进行调平的步骤。
14.进一步地，在控制第二调平电缸进行伸缩动作的步骤中，第二调平电缸的伸缩量h满足如下条件：h＝l
×
sin θ，其中，l为第二调平电缸和调平台的连接点与角度仪和调平台的连接点之间的距离，θ为调平台的倾角。
15.应用本发明的技术方案，调平控制系统包括激光接收器和角度仪，控制器根据各激光接收器检测的高度差值和角度仪检测的倾角θ能够控制调平机构的伸缩动作，从而对调平台进行调平；与发明人所知道的采用三个激光接收器进行调平的方法相比，采用激光接收器和角度仪相结合的方式进行调平，解决了在整平机行走过程中由于产生角度变换，多个激光接收器之间容易产生遮挡(干涉)，导致激光接收器工作过程中数据接收异常的问题，从而提高了调平的可靠性。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1示出了根据本发明的整平机的调平控制方法的实施例的流程图；
18.图2示出了根据本发明的整平机的调平控制方法的实施例的另一流程图；
19.图3示出了整平机的调平控制方法的第二调平电缸的伸缩量h与调平台的倾角θ之间的关系示意图；
20.图4示出了根据本发明的整平机的实施例的一个结构示意图(此时，整平部相对于调平台处于缩回状态)；以及
21.图5示出了图4中的整平机的另一结构示意图(此时，整平部相对于调平台处于伸出状态)。
22.其中，上述附图包括以下附图标记：
23.10、调平机构；11、第一调平电缸；12、第二调平电缸；20、调平台；31、激光发射器；32、激光接收器；33、角度仪；40、底座；50、整平部。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
25.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
27.如图4和图5所示，本发明的实施例中，整平机包括底座40、调平控制系统、与底座40连接的调平台20以及与调平台20连接的整平部50，其中，整平部50相对于调平台20在第一方向上可移动地设置。
28.上述设置中，底座40用于支撑调平台20，调平控制系统用于对调平台20的水平度或者调平台20在竖直方向上的高度进行调整，整平部50用于对待整平面进行整平作业；当调平台20处于水平状态时，与调平台20连接的整平部50也处于水平状态，因此，对调平台20的水平度进行调整也就是在对整平部50的水平度进行调整，对调平台20在竖直方向上的高度进行调整也就是在对整平部50在竖直方向上的高度进行调整；相对于现有技术中对整平机的整平部进行调平的方案而言，本技术中，对与整平部连接的调平台进行调平，以实现对整平部的调平，本技术的调平方式更加灵活、方便；整平部50相对于调平台20能够在第一方向上移动，使整平部50能够完成整平作业，并使整平部50的作业范围更广。
29.如图4和图5所示，本发明的实施例中，整平机的调平控制系统包括调平机构10、激光发射器31、两个激光接收器32、一个角度仪33和控制器，调平机构10用于调整调平台20的水平度或者调平台20在竖直方向上的高度；激光发射器31用于发射激光以形成基准平面；激光接收器32用于检测其与基准平面之间的高度差值；角度仪33用于检测调平台20的倾角θ；控制器与两个激光接收器32和该角度仪33均连接，控制器根据各激光接收器32检测的高度差值和该角度仪检测的倾角θ控制调平机构10的伸缩动作。
30.上述设置中，调平控制系统包括激光接收器32和角度仪33，控制器根据各激光接收器32检测的高度差值和角度仪33检测的倾角θ能够控制调平机构10的伸缩动作，从而对调平台20进行调平；与发明人所知道的采用三个激光接收器进行调平的方法相比，采用激光接收器和角度仪相结合的方式进行调平，解决了在整平机行走过程中由于产生角度变换，多个激光接收器之间容易产生遮挡(干涉)，导致激光接收器工作过程中数据接收异常的问题，从而提高了调平的可靠性，并且能够节约成本。
31.两个激光接收器32和一个角度仪33配合能够检测调平台20是否处于水平状态，当两个激光接收器32检测的高度差值相同并且该角度仪33检测的倾角θ为0
°
时，调平台20处于水平状态；调平台20处于水平状态时，整平部50也处于水平状态；两个激光接收器32和一个角度仪33配合检测调平台20是否处于水平状态的方式，能够提高对调平台20的调平精度。
32.进一步地，本技术中，激光接收器32和角度仪33均设置在调平台20上，调平控制系统通过对调平台20进行调平，从而实现对整平部50的调平；相对于发明人所知道的将多个
激光接收器设置在整平部50的整平头上，直接对整平部50进行调平的方式而言，本技术的技术方案中，一方面，可以避免由于多个激光接收器之间容易产生遮挡(干涉)，导致激光接收器工作过程中数据接收异常的问题，从而提高调平的可靠性；另一方面，整平部50相对于调平台20在第一方向上可移动地设置，这样，整平部50的整平作业和调平台20(即整平部50)的调平作业分别独立控制和实现，调平更可靠和准确。
33.控制器根据各激光接收器32检测的高度差值和该角度仪检测的倾角θ可以控制调平机构10的伸缩动作，直接调整调平台20的水平度，从而确保整平机的整平精度；进一步地，利用调平机构还能够调整调平台20的在竖直方向上的高度，从而调整与调平台20连接的整平部50的作业高度，这样不仅能够提高整平机的适应性，还能够使整平机的移动更加便捷。
34.需要说明的是，控制调平机构10的伸缩动作是指控制调平机构10的推杆进行伸出或者缩回的动作，推杆伸出，则调平台20在竖直方向上高度上升，推杆缩回，则调平台20在竖直方向上高度下降。
35.当然，在本技术的附图未示出的替代实施例中，还可以根据实际需要，将调平控制系统设置为包括至少三个激光接收器32。
36.优选地，本发明的实施例中，角度仪33采用静态测量的角度仪，能够保证角度测量精度。当然，在本技术的替代实施例中，还可以根据实际需要，选择动态测量的角度仪作为角度仪33。
37.优选地，可以根据实际情况和实际需要，选择调平台20上的某点位置作为调平支点，该调平支点在竖直方向上的高度基本不变；将静态测量的角度仪设置在该调平支点处，这样设置，既克服了由于调平台20的起伏波动导致的角度仪数据变化的问题，又保证了角度仪的测量精度。
38.比如，可以将角度仪33设置在调平台20的靠近两个激光接收器32的连线的位置。当然，也可以将角度仪33设置在调平台20的其它位置，只要确保角度仪33检测的调平台的倾斜平面与两个激光接收器32所处的调平台20的平面不重合即可。
39.需要说明的是，激光发射器内置水平调整装置，允许激光发射器摆放的角度有一定的偏差，只要偏差角度在它的工作范围内，激光发射器发射的光线永远与水平面保持一致，从而能够使激光发射器发射的激光能够形成基准平面。
40.如图4和图5所示，本发明的实施例中，调平机构10包括与两个激光接收器32一一对应设置的两个第一调平电缸11，控制器根据各激光接收器32检测到的高度差值控制对应的第一调平电缸11进行伸缩动作。
41.上述设置中，激光接收器32和第一调平电缸11均与调平台20连接；激光接收器32设置在调平台20上，第一调平电缸11的一端与调平台20连接，第一调平电缸11的另一端与底座40连接，第一调平电缸11的推杆伸出，则调平台20在竖直方向上高度上升，第一调平电缸11的推杆缩回，则调平台20在竖直方向上高度下降；激光接收器32将其检测到的高度差值反馈给控制器，控制器根据激光接收器32检测到的高度差值对第一调平电缸11的伸缩动作进行控制，从而调整调平台20的某一处在竖直方向上的高度，达到调平的效果。
42.优选地，激光接收器32与第一调平电缸11在竖直方向上对应设置。这样，当需要对调平台20的某一激光接收器32所在位置进行调平时，采用与该激光接收器32对应的第一调
平电缸11进行调平，可靠性更高，调平更准确。
43.当然，在本技术的附图未示出的替代实施例中，还可以根据实际需要，将调平机构10设置为包括与至少三个激光接收器32一一对应设置的至少三个第一调平电缸11。
44.如图4和图5所示，本发明的实施例中，调平机构10还包括第二调平电缸12，控制器根据角度仪33检测的倾角θ控制第二调平电缸12进行伸缩动作。
45.上述设置中，通过第二调平电缸12的伸出或者缩回动作能够调整调平台20的某一点在竖直方向上的高度，从而结合两个第一调平电缸11实现对调平台20的调平。
46.控制器可以直接读取角度仪33检测的角度值。
47.优选地，第一调平电缸11和第二调平电缸12可以实现多段速调节。
48.本发明的实施例中，控制器包括计算模块，计算模块根据各激光接收器32检测的高度差值与第一预设值之间的差值确定对应的第一调平电缸11的伸缩量；计算模块根据角度仪33检测的倾角θ确定第二调平电缸12的伸缩量h，其中伸缩量h满足如下公式：h＝l
×
sin θ，其中，l为第二调平电缸12和调平台20的连接点与角度仪33和调平台20的连接点之间的距离，θ为调平台20的倾角。
49.通过计算模块能够确定第一调平电缸11和第二调平电缸12的伸缩量，从而利用控制器准确控制第一调平电缸11和第二调平电缸12的动作，进而提高调平机构10的调平精度，提高调平的可靠性。
50.需要说明的是，上述第一预设值是为了方便确定与激光接收器32对应的第一调平电缸11的伸缩量而设置的；第一预设值为预设的激光接收器32与基准平面之间在竖直方向上的高度差值；第一预设值可以设置为0，也就是说，当两个激光接收器32分别检测的高度差值均为0时，说明两个激光接收器32处于同一水平高度，此时调平台20至少部分处于水平状态；当然，还可以根据实际情况和实际需要，将上述的第一预设值设置为除0之外的其他数值；或者，也可以对上述第一预设值不作具体数值的限定，只要两个激光接收器32对应的两个高度差值相同，即可保证两个激光接收器32处于同一水平高度，这样，也能够保证调平台20的至少部分处于水平状态。
51.需要说明的是，激光接收器32检测的高度差值可以为激光接收器32在竖直方向上的高度值减去激光发射器31发射激光形成的基准平面在竖直方向上的高度值；例如，当激光接收器32在竖直方向上的高度比基准平面在竖直方向上的高度高5mm时，高度差值为5mm，当激光接收器32在竖直方向上的高度比基准平面在竖直方向上的高度低5mm时，高度差值为-5mm；当然，还可以根据实际需要，将高度差值设置为激光发射器31在竖直方向上的高度值减去激光接收器32在竖直方向上的高度值。
52.本发明的实施例中，激光接收器32检测的高度差值为激光接收器32在竖直方向上的高度值减去激光发射器31发射激光形成的基准平面在竖直方向上的高度值，第一预设值为0；当一个激光接收器32检测的高度差值为5mm，另一个激光接收器32检测的高度差值为-5mm时，控制器的计算模块根据激光接收器32检测的高度差值与第一预设值之间的差值，控制与高度差值为5mm的激光接收器32对应的第一调平电缸11缩回5mm，控制与高度差值为-5mm的激光接收器32对应的第一调平电缸11伸出5mm，从而实现对调平台20的至少部分的调平。
53.优选地，如果各激光接收器32检测的高度差值与第一预设值之间的差值控制在
±
3mm范围内时，即可认为各激光接收器32处于同一水平高度，也就是说，此时已经完成通过各激光接收器32对调平台20的调平。
54.需要说明的是，上述第二调平电缸12的伸缩量h为第二调平电缸12沿竖直方向的伸缩量。
55.如图4和图5所示，本发明的实施例中，激光接收器32的数量为两个，两个激光接收器32和一个角度仪33分别设置在调平台20的不同位置处，调平控制系统还包括与两个激光接收器32一一对应设置的两个第一调平电缸11以及用于根据角度仪33检测的倾角θ对调平台20进行调整的第二调平电缸12，其中，两个第一调平电缸11和一个第二调平电缸12之间形成三角形结构。
56.上述设置中，两个第一调平电缸11和一个第二调平电缸12形成三角形结构，控制器分别控制两个第一调平电缸11和一个第二调平电缸12对调平台20进行调平，根据三点确定一个平面的原理，通过上述设置，能够实现对调平台20的调平并保证调平效果，提高了调平的精确性和可靠性。
57.具体地，第一调平电缸11包括驱动端和伸缩端，驱动端与底座40连接，伸缩端与调平台20连接，底座40对调平台20具有支撑作用，驱动端能够驱动伸缩端使伸缩端伸缩，在驱动端的驱动下，伸缩端能够带动调平台20沿竖直方向运动，从而能够调整调平台20的水平度或者调平台20相对于底座40的高度。
58.当然，在本技术的附图未示出的替代实施例中，还可以根据实际需要，将驱动端与调平台20连接，伸缩端与底座40连接；这样设置也能够实现调平机构10调整调平台20的水平度或者调平台20相对于底座40的高度的调整作用。
59.第二调平电缸12可以具有与第一调平电缸11相同的结构，此处不再赘述。
60.如图1所示，本发明的实施例中，整平机的调平控制方法包括：获取各激光接收器32与激光发射器31的基准平面之间的高度差值；获取调平台20的倾角θ；控制器根据各高度差值和倾角θ实时控制调平机构10的伸缩动作。
61.上述步骤中，控制器通过获取的各高度差值和倾角θ控制调平机构10的伸缩动作，从而对调平台20的水平度或者调平台20在竖直方向上的高度进行调整，提高了调平精度和调平的可靠性。
62.需要说明的是，获取各激光接收器32与激光发射器31的基准平面之间的高度差值的步骤与获取调平台20的倾角θ的步骤之间没有先后顺序，可以根据实际情况和实际需要，选择合适的执行顺序或者同时获取。
63.优选地，本发明的实施例中，将
±
3mm作为判断、验证调平台20是否处于水平状态的误差范围，当各个激光接收器32检测的高度差值之间的差值或者各激光接收器32检测的高度差值与第一预设值之间的差值在
±
3mm范围内时，即认为调平台20处于水平状态。
64.如图2所示，本发明的实施例中，调平控制方法还包括判断各高度差值是否相同的第一判断步骤，如果是，则执行控制各第一调平电缸11停止动作的第一停止步骤；如果否，则重复执行控制第一调平电缸11进行伸缩动作以进行调平的步骤。
65.上述步骤中，当各高度差值均相同时，则各激光接收器32均处于同一水平高度，此时，与各激光接收器32均连接的调平台20的至少部分处于水平状态，此时，各第一调平电缸11不需要再进行伸缩动作，也就是此时执行第一停止步骤；如果各高度差值中有不相同的
情况，则需要对第一调平电缸11进行控制，以使第一调平电缸11进行伸缩动作，从而对调平台20进行调平。
66.需要说明的是，当两个激光接收器32的两个高度差值的误差范围在
±
3mm范围内，即可认为各个激光接收器32的高度差值相同。
67.当然，在附图未示出的替代实施例中，还可以根据实际需要，这样设置：调平控制方法的第一判断步骤为判断各高度差值与第一预设值是否相同的步骤，如果是，则执行控制各第一调平电缸11停止动作的第一停止步骤；如果否，则重复执行控制第一调平电缸11进行伸缩动作以进行调平的步骤。
68.如图2所示，本发明的实施例中，在第一停止步骤之后，调平控制方法还包括判断倾角θ是否为零的第二判断步骤，如果是，则执行控制第二调平电缸12停止动作的第二停止步骤；如果否，则执行控制第二调平电缸12进行伸缩动作以进行调平的步骤。
69.由上述可知，本发明的实施例中，两个激光接收器32和一个角度仪33之间形成三角形结构，根据三点确定一个平面的原理，上述步骤中，在已经确定各激光接收器32检测的各高度差值均相同的情况下，当倾角θ为零时，可以保证调平台20处于水平状态；因此，当倾角θ为零时，则执行第二停止步骤；当倾角θ不为零时，则需要对第二调平电缸12进行控制，以使第二调平电缸12进行伸缩动作，从而对调平台20进行调平。
70.如图2和图3所示，本发明的实施例中，在控制第二调平电缸12进行伸缩动作的步骤中，第二调平电缸12的伸缩量h满足如下条件：h＝l
×
sin θ，其中，l为第二调平电缸12和调平台20的连接点与角度仪33和调平台20的连接点之间的距离，θ为调平台20的倾角。
71.上述步骤中，第二调平电缸12的伸缩量h为第二调平电缸12沿竖直方向的伸缩量；根据上述计算公式，可以确定第二调平电缸12的伸缩量h，从而实现对第二调平电缸12的伸缩量的精确控制，提高对调平台20的调平精度和调平可靠性。
72.与发明人所知道的采用三个激光接收器进行调平的方法相比，本技术通过两个激光接收器32和一个角度仪33相结合的方式对调平台20进行调平，经过试验验证，调平台20的水平度能够被控制在
±
3mm范围内，也就是说，通过本技术技术方案中的两个激光接收器32和角度仪33相结合的方式能够实现对调平台20的调平，保证了调平的可靠性。
73.本发明的实施例中，整平机的工作过程为：调平控制系统上电
→
调平控制系统初始化
→
启动调平控制系统
→
设置调平台的工作位置(即水平高度)
→
设置完成
→
调平台成一定角度抬头
→
整平部相对调平台伸出到一定位置
→
调平台下降到水平工作位置
→
整平部的收料电机启动，整平部回刮开始
→
完成整平作业；在“调平台下降到水平工作位置”和“整平部的收料电机启动，整平部回刮开始”的整个回刮过程中，调平控制系统实时检测、调平调平台的水平度；一次完成整平作业后，自“调平台抬头”步骤开始再次进行整平作业，如此循环作业，最终完成对待整平面的整平作业。
74.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：激光接收器和角度仪均设置在调平台上，两个激光接收器和一个角度仪配合能够检测调平台是否处于水平状态，当两个激光接收器检测的高度差值相同并且该角度仪检测的倾角θ为0
°
时，调平台处于水平状态；调平台处于水平状态时，整平部也处于水平状态；两个激光接收器和一个角度仪配合检测调平台是否处于水平状态的方式，能够提高对调平台的调平精度；与发明人所知道的采用三个激光接收器进行调平的方法相比，采用激光接收器和角度仪相结合
的方式进行调平，解决了在整平机行走过程中由于产生角度变换，多个激光接收器之间容易产生遮挡(干涉)，导致激光接收器工作过程中数据接收异常的问题，从而提高了调平的可靠性；并且能够节约成本。
75.显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
76.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
77.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
78.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。