機(jī)械工程在建筑施工中的研究
具有不同機(jī)能的自動化控制技術(shù)在工程施工機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，那么，機(jī)械工程在建筑施工中的探究是?
隨著社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，土木工程業(yè)也越來越成為現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)的支拄產(chǎn)業(yè)，突出表現(xiàn)為建筑物的規(guī)模、功能.造型再有建筑的高度等方面。而機(jī)械自動化技術(shù)的發(fā)展迅猛，它也逐漸成為建筑、鐵路等工程施工的主要技術(shù)手段。對我國的工業(yè)建設(shè)的發(fā)展具有很重要的意義。
1、機(jī)械自動化技術(shù)的基本內(nèi)容
在施工中，施工機(jī)械多半是在地形復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境惡劣的施工現(xiàn)場從事土、石方作業(yè)，要達(dá)到自動化作業(yè)，該設(shè)備在施工現(xiàn)場上要有確認(rèn)自已位置的能力，即識別位置機(jī)能;保證不與施工現(xiàn)場上其它設(shè)備、車輛發(fā)生碰撞的能力，即安全性機(jī)能;在施工時，要嚴(yán)格按照既定的路線移動，即為誘導(dǎo)機(jī)能;具有認(rèn)識和評價作業(yè)對象土、砂、巖石等的位置、形狀、大小以及它們特性的能力，既作業(yè)對象的認(rèn)識、評價機(jī)能;具有選擇最佳作業(yè)方式的能力。另外，在多臺機(jī)械、車輛聯(lián)合作業(yè)時，由中央控制室給各機(jī)械、車輛發(fā)出作業(yè)指令，控制各機(jī)械、車輛相互配合、進(jìn)行各自的作業(yè)(機(jī)群控制);各作業(yè)機(jī)械、車輛還應(yīng)具有自身獨立的判斷能力等。
(1)識別位置能力是指機(jī)械設(shè)備具有自動辯認(rèn)所處位置的能力，郎機(jī)械本身安裝有自動識別系統(tǒng)。當(dāng)前大多采用外部位置識別法和內(nèi)部位置識別法。前者是在施工現(xiàn)場的幾處設(shè)定基準(zhǔn)點，借助于超聲波或電磁波測定機(jī)械設(shè)備位置的方法;后者是不依賴現(xiàn)場設(shè)定的基準(zhǔn)點，而是用速度測定傳感器和回轉(zhuǎn)式角度傳感器等測定車輛行走數(shù)據(jù)，從而確認(rèn)自身運動和方位變化的。
(2)位置誘導(dǎo)能力是在自動化施工作業(yè)中，機(jī)械設(shè)備必須按照設(shè)定路線作業(yè)，假如位置識別機(jī)能確認(rèn)它在施工中已偏離了既定路線，機(jī)械設(shè)備要具有自動復(fù)位的控制機(jī)能，即稱位置誘導(dǎo)控制機(jī)能，該機(jī)能使機(jī)械設(shè)備的位置、速度、方向始終按設(shè)定路線行走(施工)。
(3)認(rèn)識和評價施工對象的能力。機(jī)械設(shè)備在施工中，要隨時了解、掌握施工對象的位置、形狀、大小等信息，既具有對施工對象的認(rèn)識機(jī)能。一般大多采用超聲波傳感技術(shù)或畫像處理技術(shù)來識別施工對象。應(yīng)用平面超聲波信號感知器在無人液壓挖掘機(jī)上，通過安裝在液壓挖掘機(jī)鏟斗上的超聲波傳感器來識別施工對象(土、砂石等)的形狀。
(4)安全管理機(jī)能。在施工現(xiàn)場.多種機(jī)械和多種作業(yè)同時進(jìn)行，建筑材料及其它施工設(shè)備的存放等將會給施工機(jī)械運行帶來困難，成為施工機(jī)械(車輛)無人化作業(yè)的障礙物。所以，機(jī)械本身要有感知一警告一機(jī)械停止一安全域誘導(dǎo)等機(jī)能。障礙物感知機(jī)能有超聲波感知，光、電波感知以及畫像處理方法等。
(5)機(jī)群控制機(jī)能。在多種機(jī)械設(shè)備相互配合旄工情況下.要實現(xiàn)自動化.就應(yīng)該有一個能把各種作業(yè)機(jī)械(車輛)位置、工作狀況傳送到中央控制室，再由中央控制室指令各機(jī)械設(shè)備施工方式的控制系統(tǒng)。
2、自動化控制技術(shù)在施工機(jī)械中的應(yīng)用
具有不同機(jī)能的自動化控制技術(shù)在工程施工機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。如攤鋪機(jī)上安裝的自動調(diào)平裝置可實現(xiàn)攤鋪作業(yè)的縱向、橫向自動找平;有一些攤鋪機(jī)還安裝有混合料自動供料裝置，對鋪層厚度進(jìn)行自動控制與管理;有的還實現(xiàn)了攤鋪機(jī)轉(zhuǎn)向自動化在推土機(jī)上安裝電子監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了推土機(jī)的自動監(jiān)控和工作裝置的微機(jī)自動控制、液壓挖掘機(jī)的電子載荷傳感系統(tǒng)、故障監(jiān)控系統(tǒng)、自動怠速裝置和工作模式電控系統(tǒng)等，實現(xiàn)了挖掘機(jī)局部功能自動化控制。近年已出現(xiàn)了無線遙控挖掘機(jī)和全自動液壓挖掘機(jī)，壓實機(jī)械的壓實控制系統(tǒng)、隨車監(jiān)測系統(tǒng)等，平地機(jī)鏟刀實現(xiàn)自動調(diào)平控制.清掃車上采用可編程序控制器以實現(xiàn)其智能化等。
3、推土機(jī)、挖掘機(jī)作業(yè)的自動化
推土機(jī)、挖掘機(jī)等土方機(jī)械作業(yè)的自動化.將會大大提高作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)生產(chǎn)率。最早實現(xiàn)推土機(jī)鏟刀和挖掘機(jī)鏟斗位置控制的是一種以開關(guān)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的反饋控制系統(tǒng)。利用激光實現(xiàn)推土自動化系統(tǒng)的研究是從70年代中期開始的。1976年開發(fā)研制了推土機(jī)鏟刀的激光控制裝置一激光測平裝置.它由投光器、感光器、控制裝置等組成，由于控制系統(tǒng)存在著速度響應(yīng)問題，當(dāng)時并未用于實際施工作業(yè)。隨后，由于電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了自動控制系統(tǒng)的開發(fā)研究。日本開發(fā)研制的激光自動掘削系統(tǒng)該系統(tǒng)由自動直線加工系統(tǒng)和激光系統(tǒng)組成。激光感光器測出加工面的激光位置，激光系統(tǒng)測得挖掘機(jī)車體高度，將信號傳送到自動掘削系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)這些情報及各傳感元件的信息，將處理后的信號傳給控制控掘軌跡的各電磁比例控制閥，實現(xiàn)動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的自動控制。這種控制比一般的施工作業(yè)提高加工精度3倍，提高施工能力1.6倍。
4、工程施工機(jī)械自動化研究展望
一些國家在施工機(jī)械自動化方面進(jìn)行了大量的研究開發(fā)工作，取得了較大的成果。日本在建筑業(yè)中實現(xiàn)了鋼筋配置、預(yù)制水泥混凝土板、噴涂、地面磨光等自動化;在土方機(jī)械施工中實現(xiàn)了推土作業(yè)、挖掘作業(yè)的自動控制，11-70 t自卸車的無人駕駛搬運作業(yè);實現(xiàn)了隧道開挖、加固、管道鋪設(shè)機(jī)械的自動化。澳大利亞也成功地開發(fā)了無人駕駛自卸車，實現(xiàn)了在千米以下坑道施工作業(yè)的無人化等。
在施工機(jī)械向自動化發(fā)展的道路上，具有單個或多個自動化功能的施工機(jī)械已開發(fā)成功并得到應(yīng)用，單臺機(jī)械無人化已進(jìn)入實用階段。今后此領(lǐng)域的研究將具有以下特點：
(1)研究開發(fā)高精度、高性能，具有感知性能的傳感元件，如：載荷傳感器、紅外線傳感器、激光傳感器、超聲波傳感器、視覺傳感器、行程傳感器、車速傳感器(具有移動功能)以及車體傾斜計、滑移控制器、扭矩計、操縱控制器、回轉(zhuǎn)式編碼器、地基情報采集系統(tǒng)等;
(2)開發(fā)具有最佳行走操縱的自動控制系統(tǒng)，以提高機(jī)械的作業(yè)能力、作業(yè)效率以及提高機(jī)械的操作簡便化、機(jī)動化、安全化等;
(3)開發(fā)具有深水、海底施工作業(yè)功能的鉆探機(jī)、管線埋設(shè)機(jī)、機(jī)器人等、以滿足大型水下作業(yè)無人化施工的需要：
(4)單臺施工機(jī)械無人化開發(fā)研究的同時，進(jìn)行多臺機(jī)械、車輛組合無人化施工(機(jī)群控制)的研究;
(5)新的施工工藝、施工方法的研究，以適應(yīng)施工機(jī)械的自動化、無人化工作。
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