建筑机械自动化关键技术探究

1、建筑机械自动化关键技术探究摘要：随着我国综合国力的提高，传统的建筑机 械虽然可以实现机械化施工，在一定程度上无法满足生产要 求，随着社会的进步逐步实现了机械自动化。本文详细阐述 了建筑机械自动化的发展现状和关键技术。关键词：建筑机械；自动化；关键技术中图分类号：tu69文献标识码：a文章编号：引言：传统的建筑机械虽然可以实现机械化施工，在一定程度 上满足上述要求，但仍然是手工操纵，工人劳动强度较大、 舒适性较差，劳动生产率也较低，建筑机械自动化技术使建 筑施工向安全、高效、省力、优质、舒适方向发展。1、建筑机械自动化的应用现状建筑机械自动化的研究和开发开端与上世纪五六十年 代，八十年代后期建筑

2、机械自动化的开发和应用步伐加快。 当前来说，在建筑机械领域采用自动化技术的装备主要有： 在摊铺机上使用的保证纵向和横线找平的自动调平装置，以 及混合料自动供料装置和摊铺层厚度控制与自动调节系统； 自动化在推土机上的先进应用主要是电子检测控制系统 pic,它可以实现推土机的自动监控；在液压挖掘机上最新 的载荷检测、故障诊断、自动怠速以及工作方式电控功能等, 都是自动化系统和理念在建筑机械中应用的典范。以下以自 动化在压实机和推土机、挖掘机应用情况为典型，简要说明 建筑机械自动化应用的现状。1.1自动化压路机压路机是水库大坝的混凝土浇筑施工中所用的主要设 备，当前其自动化技术方面已经引入了检测装置

3、、数据处理 装置、远程通讯装置和中央控制系统等功能模块，可以实现 作业过程中以预设的地面基准点为依据，采用光波距离测算 仪和机载自动跟踪仪进行工作位置的测定，然后将测得的位 置数据通过通讯模块传输到中央控制系统，该系统可将设备 位置信号转换为设备控制指令，以无线通讯的形式调整和校 准设备，从而精准的完成一系列大规模的压实作业。1.2推土机、挖掘机作业的自动化推土机、挖掘机等建筑土方施工机械的自动化改造会很 大程度上提升施工质量和效率土。最早在推土机的铲刀和挖 掘机的铲斗上使用的自动化控制装置是1976年研制成功的 以开关系统为基准的反馈控制系统，该系统由投光器、感光 器和控制系统构成，由于装置

4、本身存在的速度响应问题，最 终未能投入实际应用；但随后由日本学者北郁夫研究开发的 komatsulaserlevelingsustem实现了在推入机作业中车速 为5km/h时，施工平整度误差保持在3cm以内，因此获得了 良好的效果。此外液压挖掘机的激光自动掘削系统也是自动 化技术在建筑机械领域应用的一个典范，它由日本菊池雄一 等人与1992年研制成功，其控制系统图如图1所示。该系 统结构上由自动直线加工系统和激光系统两部分组成，其中 的激光感光器可以测出作业面的位置，激光系统可以检测出 设备的车体高度，然后将测得的综合信息传输给自动掘削系 统，系统将该信息和各传感器信号通过综合分析形成为对各

5、电磁比例阀的控制指令，最终实现对各油缸的控制。该系统 大大提高了作业精度和施工能力。2、建筑机械自动化控制的关键技术在施工过程中，建筑机械的大多都在地形复杂、作业环 境恶劣的作业面实施土、石方作业，要实现建筑机械的自动 化，首先要在以下这些关键技术上有所探索和突破。2. 1机身位置识别技术建筑机械位置识别技术是指机械设备具备自动辨识自 身所处位置的能力，目前主要采用的方式有内部位置识别方 式和外部位置识别方式，内部位置识别方式运用速度传感器 和回转式角传感器相互配合，来检测机械行驶的路径数据， 然后将测得数据反馈到计算机中心后根据运动和方位的变 化，获得设备所处位置数据；而外部识别方式主要是采

6、依赖 于在施工现场预先设定的几个位置基准点，通过超声波或电 磁波来确定机械设备所处位置的方法。2. 2位置诱导机能位置诱导机能是机械设备在实施作业过程中按照预先 设定好的作业路径进行作业，并以机身位置识别系统的反馈 数据为依据，适时的校准或消除与预先设定作业路径误差的 闭环控制技术，建筑机械在作业过程中，如果偏离了既定的 路径，机械设备启动自动复位功能可以最大限度的恢复到既 定路径，该系统可以保证设备在位置、速度、方向上均能够 实时的矫正和恢复。2. 3作业对象识别与评价技术识别和评价作业对象是建筑机械实现自动化最重要的 一个基础功能，没有这个系统的支持将无从谈起机械的作业 方式的判断与决策，

7、该技术一般以平面超声波信号感知器为 核心器件，可以使机械设备具备实时反馈施工对象的位置、 形状、大小及姿态等信息，认识和评价施工对象的能力。比 如安装在液压挖掘机铲斗上超声传感器可以识别比如土方、 沙石、岩块的形状，从而为后续的作业方式选择提供前提和 信息。2. 4安全保障机能建筑施工一般会动用大量各种类型的施工设备，同时施 工场地又有大量的建筑用材和作业器具等障碍物，给建筑设 备的施工运行带来一定的困难，为了确保运行中的多台设备 之间互不干涉，并协调高效运行就必须引入一套集识别、报 警、停止作业、安全域确定的诱导控制机能。2. 5机群协作控制技术在众多建筑机械设备联合作业现场，要实现自动化，

8、就 必须有一套能将各个作业设备包括运输车辆的位置、运行轨 迹、工作状态实时监测，并及时反馈到中央控制室，由中央 控制室通过计算制定出最优化分配形式，然后形成作业指令 传输给各个设备或运输车辆，机械设备或运输车辆接收到作 业指令按照指令进行作业的全方位、全过程的控制体统。随着科学技术的飞速发展，日前，虽然建筑机械自动化 技术在某些方面取得了巨大进步，但由于建筑机械自动化开 发和应用的难度比较大，特别是推广工作比较困难。主要体 现在：建筑施工的作业条件恶劣，传感器等自动化元件抗污 染、抗干扰性能差，使自动化建筑机械可靠性不高，影响了 正常使用；建筑施上与机械制造等上业化生产的产业不同， 不具备通用

9、性，所以很难开发具有通用性的个自动化的建筑机械；建筑施工工序复杂，难以分解成简单、 重复的动作模式，加上控制参数的多样性和影响精度的复杂 性，完成一种控制方案的制定和验证需要较长的时间，这大 大增加了开发研究的难度。自动化建筑机械可以分为两类: 仅作业装置自动化整机自动控制及机群施上系统控制，如殓 喷射机器人，隧道挖掘机器人，高层大楼个自动施上系统。 对于第一类自动化建筑机械的关键技术在于单项自动化技 术，主要是：移动机能一液压传动用的液压比例技术；变频 控制技术，变频器（变频调速器的简称，又称交流调速器）是 靠改变电源频率、降低电压来调整电机转速的一种机器。它 具有提高设备的能效（节能效果显

10、著）、提高自动化控制与检 测水平（实现分散使用集中管理）、提高生产率及产品质量、 满足新上艺要求等优点；高精度、高速度操作技术；对于第 二类自动化建筑机械的关键技术在于综合自动化技术，主要 是：遥控技术；传感器技术（视觉、听觉、触觉传感器等）； 可靠性技术（耐振、密封、抗干扰性能）；高度判断机能技术 （认识、判别学习、适应机能、人上智能等）；导向（定位）技 术，个球卫星定位系统gps等；相关的材料和元件开发技术 自动化、机器人化的相关技术和系统技术。结束语：随着计算机与信息技术的飞速发展，机械自动化技术必 将推动建筑机械向更加运行高效、操作便捷的自动化方向发 展。参考文献：1 黄宗益等工程机械技术发展展望j.建筑机械 化，2000（1）,