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节段梁工业化全流水智能生产线全景。 |
节段梁作为装配式桥梁的核心构件,是一种满足工厂化、标准化和快速化需求的制造工艺,也是现代混凝土桥梁工业化发展方向之一。节段梁预制拼装桥梁在技术合理性、耐久性及造价等方面具有一定优势。
当前,节段梁一般采用短线匹配法预制,所有工序都在同一个位置完成,工人扎堆作业,特别是测量调位时间长、效率低。中交第二航务工程局有限公司(以下简称“中交二航局”)创新技术将节段梁预制各道工序合理分解,依靠先进工艺和装备形成流水线生产方式,提高节段梁制造工业化水平,实现减人增效。
“测量机器人”事半功倍
常泰长江大桥是长江经济带综合立体交通走廊的重要组成项目,该项目对建造工期及质量均有极高要求。
为提升3000余榀引桥节段梁的制造工效和质量,中交二航局芜湖梁场凭借工业化流水线承担了制造任务。这是对流水线预制方式的一次重大考验。
“流水线到这里怎么慢下来了?”中交二航局技术中心高级技术专家王敏在仔细观察流水线各道工序后在某处发出了疑问。
原来,测量员测量后,需先对数据进行处理,再将调整指令反馈给工人调整底模台车位置,这个过程通常需要好几个回合,效率和精度都比较依赖工人的熟练度,导致流水线无法以最高效率运转。按照目前的预制进度,很难满足常泰长江大桥引桥节段梁预制工期要求,且预制精度也一直稳定不下来。
参观结束后,王敏带领研究团队梳理问题,展开一系列头脑风暴。受到隧道工程中全站仪自动扫点测量的启发,中交二航局技术团队最终决定采用自动化、智能化手段来减人增效。
首先是升级测量手段,在所有测点位置布置棱镜,电脑控制全站仪自动扫描所有棱镜。“全站自动测量,这是一件很神奇的事!”王敏介绍,“现在只要把小棱镜放在指定位置,不用工人反复去架设棱镜,然后在软件上点击开始键,全站仪就自动扫点测量,并快速将测量数据输出成Excel表格,数据记录工作也省掉了。”
“最慢”到“最快”提质增效
现场应用效果如此明显,中交二航局技术团队备受鼓舞,决心进一步提高匹配调位工序的效率。
为此,技术团队持续跟进,发现工人需经过多轮调位操作才能使匹配梁达到预期位置,调位精度和效率极其依赖技术工人的操作经验。
经过多轮研讨,技术团队一致认为要采用先进的液压装备替代传统千斤顶,通过先进设备自动执行调位指令来取代工人操作。紧接着,一个新问题来了,如何将测量数据转化为液压设备可执行的操作指令?
多次探讨后,技术团队深入研究测量数据与液压设备行程之间的关系,将实际调位工程问题转化为理论问题。
“我们做研究,就是要透过现象看本质。”王敏说,“匹配调位的过程实际上就是向量平移变换的过程,从这个角度出发,我们一定能完美地解决此类问题。”随后,技术团队集中精力,开发了以数学算法为核心的智能调位算法,自动读取测量数据以及预制指令数据,一键计算得到千斤顶设备的操作指令。
经优化升级,现在的操作指令不再面向工人,而是直接对底模台车控制设备发出指令,设备按照指令规定步骤自动对底模台车进行调位操作,执行完毕后反馈至智能测量机器人,自动扫点测量当前位置测点坐标,展示调位精度,完成一轮调位操作,实现了匹配调位工序的智能测控。
“现在测量调位工序已经变成整个流水线上最快的工序了。”王敏向前来参观的业主代表们介绍,整个智能测控系统将测量、数据分析、液压操作进行有机结合,由机器代替人工进行测量调位作业,不仅作业工人减少一半,调位时间也从原先的120分钟缩短到10分钟左右,进而大幅度提升整个生产线的效率,节段梁预制工期得到有效保障。
最终,常泰长江大桥节段梁预制工作提前2个月完成,标志着节段梁工业化全流水智能生产技术在实践中取得应用成效,彰显了建设者们助力桥梁工业化智能化建造发展的创新精神。(黄涛)
图片及数据来源:中交第二航务工程局有限公司