[实用新型]盾构掘进机的管片智能拼装系统

说明书

技术领域

本实用新型属机械工程技术领域，具体涉及一种盾构隧道施工机械。

背景技术

目前，在盾构掘进机的工作体系中最依赖人工的部分就是管片拼装。若不解决管片拼装自动化的问题，就无法实现盾构机的全自动化，特别是在盾构机呈大口径趋势的今天，研制管片拼装自动装置显得尤为重要。

申请号为“200610025189.5”的发明专利公开了一种具有六个自由度的盾构管片拼装机，包括有旋转盘体、驱动装置、二悬臂梁、二平移油缸、二提升油缸、提升横梁、转动平台、中心球关节轴承、管片倾斜油缸、管片转动油缸等装置，其机构具有六个运动自由度，从而使管片钳头装置的移动、位置和姿态能充分地满足拼装各种空间位置管片的需要，该发明能用于盾构掘进机中进行长时间、高负载的管片拼装作业。但是，此专利没有涉及管片的自动安装，管片拼装仍然依赖人工操作，不能实现盾构机的全自动化，因此，拼装效率和质量不高，施工操作危险系数大。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种盾构掘进机的管片智能拼装系统，实现盾构管片的自动输送、管片位置智能识别和管片自动拼装的功能，由于该系统具备的这些独特功能代替了人工操作，使得管片拼装过程安全可靠，准确无误，能够提高管片拼装的效率和质量。

为了达到上述目的，本实用新型通过如下技术方案(参照图1至图3)来解决其技术问题：

本实用新型由管片输送供给模块A、管片位置识别与分析模块B和管片定位安装模块C组成，其中管片输送供给模块A置于管片定位安装模块C后端，管片输送供给模块A中的管片运送小车5载有管片14，并以运动方式置于管片定位安装模块C的拼装抓举范围内，管片位置识别与分析模块B固接于管片定位安装模块C中的举升油缸8上，管片位置识别与分析模块B中的立体视觉系统6以对准待装管片15和已装管片16的方式固定；管片位置识别与分析模块B中的神经网络控制系统7与管片定位安装模块C中的举升油缸8、平移油缸9、回转马达10、偏转油缸11、俯仰油缸12和横摇油缸13连接。

管片输送供给模块A由龙门吊1、电瓶管片车2、电动葫芦3、连接桥轨道4和管片运送小车5组成，且串联连接；管片运送小车5载有管片14，并以运动方式置于管片定位安装模块C的拼装抓举范围内。

管片位置识别与分析模块B由立体视觉系统6和神经网络控制系统7组成，且串联连接；其中立体视觉系统6以对准待装管片15和已装管片16的方式固定，神经网络控制系统7与管片定位安装模块C中的举升油缸8、平移油缸9、回转马达10、偏转油缸11、俯仰油缸12和横摇油缸13连接。

神经网络控制系统7由多路模拟输入通道D、神经控制器和多路模拟输出通道E组成，其中多路模拟输入通道D由多路开关和A/D转换器组成，且串联连接；多路模拟输出通道E由D/A转换器、反多路开关组成，且串联连接；神经控制器的输入端与多路模拟输入通道D的A/D转换器连接，神经控制器的输出端与多路模拟输出通道E的D/A转换器连接。

管片定位安装模块C由举升油缸8、平移油缸9、回转马达10、偏转油缸11、俯仰油缸12、横摇油缸13组成，其中举升油缸8与隧道径向平行安装；平移油缸9与隧道轴向平行安装；偏转油缸11、俯仰油缸12和横摇油缸13并联连接，回转马达(10)的轴线与隧道轴向平行安装。

管片输送供给模块A为整个系统提供管片14，管片位置识别与分析模块B对待装管片15的姿态和已装管片16的位置进行识别，并向管片定位安装模块C输出控制信号，管片定位安装模块C根据管片位置识别与分析模块B所输出的控制信号进行动作，最终将待装管片15安装至准确位置。

管片14由龙门吊1从地面吊至竖井的电瓶管片车2上，然后运送至电动葫芦3，并由电动葫芦3吊起，沿连接桥轨道4运送到管片运送小车5上，由管片运送小车5再向前运送，供管片定位安装模块C使用。

管片位置识别与分析模块B中的立体视觉系统6实时检测已装管片16的位置，以及待装管片15的姿态，并将信息以模拟量信号的形式传输给神经网络控制系统7，神经网络控制系统7的硬件包括：

1.神经控制器：工作于离散状态，输入/输出是数字量，由其内部的数字计算机实现神经控制和系统功能。

2.多路模拟输入通道D，由多路开关、A/D转换器两个环节组成，将立体视觉系统6输入的模拟量信号向神经控制器可以识别的数字量信号转换。

3.多路模拟输出通道E，由D/A转换器、反多路开关两个环节组成，完成由神经控制器输出的数字量向控制管片定位安装模块C中各油缸的模拟量信号的转换。