[发明专利]一种用于隧道排水槽的自动开槽系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于隧道排水槽的自动开槽系统，包括发电机、铁路平板车、工业机器人、开槽装置、机器人固定装置、扫描装置、定位装置和控制子系统，整个系统均设置在铁路平板车上，便于移动作业。定位装置标示工业机器人的作业范围，利用牵引车牵引铁路平板车，使待开槽作业面位于工业机器人的作业范围内，控制子系统根据扫描装置扫描得到的待开槽作业面数据，自动生成开槽轨迹，控制子系统按照开槽轨迹控制工业机器人按照开槽轨迹运动，并带动所述开槽装置运动，所述开槽装置按照所述开槽轨迹进行开槽。本发明能够快速高效的完成开槽作业，且开槽操作减少人工劳动强度，也保证了作业人员的安全。

技术领域

本发明涉及开槽系统技术领域，特别是一种用于隧道排水槽的自动开槽系统及方法。

背景技术

我国铁路建设发展迅速，随着铁路建设工程的日益增加，有效提高铁路工程质量就显得尤为重要。由于我国各地地势地貌较为复杂，铁路施工难度较大，同时受地质条件复杂等诸多因素的影响，铁路隧道渗水是山区铁路最常见的铁路病害。隧道渗漏水会造成衬砌支撑能力下降和通信照明设备因流水腐蚀而失效等问题，不仅会增加铁路运营维护成本，还会影响铁路线路运输的安全性。

对于隧道内部的渗漏水问题，目前通常采用堵排结合的方法进行处理。除了钻孔进行注浆封堵之外，还采用在渗水区开设倒梯形槽，在其中埋设PVC透水盲管并固定，在槽与PVC管之间进行填充和防水处理。目前在铁路施工中，开设排水槽多数采用人工开凿的方法。由于隧道穹顶较高，需要借助脚手架才能进行施工，而铁路还肩负着日常运输任务，所以施工时间非常受限，再加之人工开槽速度慢，所以施工效率非常低，无法满足作业需求。另一方开槽作业环境恶劣，粉尘污染严重，作业危险性高，对作业人员的人身健康存在一定的危害。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的效率低、施工危险的问题，提供一种用于隧道排水槽的自动开槽系统，该系统能够控制工业机器人按照根据系统扫描得到的待开槽作业面信息生成的开槽轨迹自动开槽。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于隧道排水槽的自动开槽系统，包括铁路平板车、发电机、机器人固定装置、开槽装置，工业机器人、控制子系统；

其中，所述发电机、控制子系统、所述工业机器人均设置在所述铁路平板车上，其中，所述工业机器人通过所述机器人固定装置固定在所述铁路平板车上；所述开槽装置通过法兰板安装在所述工业机器人的末端法兰盘上；所述开槽装置远离所述工业机器人的一端设置有多片式结构的开槽刀具；

所述控制子系统的第一控制信号输出端与所述工业机器人的控制信号输入端连接，以控制所述工业机器人带动所述开槽装置运动；所述控制子系统的第二控制信号输出端与所述开槽装置的控制信号输入端连接，用于控制所述开槽装置对所述隧道中的待开槽作业面进行开槽。

作为本发明的优选方案，所述控制子系统包括上位机控制系统、电气控制系统和机器人控制系统，所述上位机控制系统分别连接所述电气控制系统和所述机器人控制系统，所述机器人控制系统的控制信号输出端即为所述第一控制信号输出端，所述电气控制系统的控制信号输出端即为所述第二控制信号输出端。

作为本发明的优选方案，所述自动开槽系统还包括扫描装置，所述扫描装置可拆卸安装在所述开槽装置上，所述扫描装置的信息输出端与所述电气控制系统的信息输入端相连，所述扫描装置的扫描信号输入端与所述电气控制系统的扫描信号输出端相连，所述扫描装置根据所述电气控制系统输出的扫描信号，扫描得到待开槽作业面信息，并传回到所述电气控制系统，所述电气控制系统再将所述作业面信息传输到所述上位机控制系统，所述上位机控制系统根据所述作业面信息生成开槽轨迹，并将所述开槽轨迹传输到所述机器人控制系统，所述机器人控制系统的控制信号输出端输出第一控制信号控制所述工业机器人按照所述开槽轨迹运动，所述上位机控制系统还将所述开槽轨迹传输到所述电气控制系统，所述电气控制系统控制信号输出端输出第二控制信号控制所述开槽装置按照所述开槽轨迹进行开槽。