[发明专利]基于视觉定位的GIS管道自动对接装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉定位的GIS管道自动对接装置及其工作方法，涉及管道对接施工领域。传统的GIS管道对接为起重机将管道节吊起，经过人工观察、口头传达的方式进行，工作量大，对接效率低。本发明包括与起重机吊臂连接固定的装置安装架、空间多自由度调整的对接机构、使对接机构保持竖直向下的平衡机构、抓取对接管道的夹取机构、用于夹取机构水平向旋转的回转机构、用于采集目标管道与对接管道的相对空间位姿的视觉定位装置和控制装置，平衡机构、对接机构、夹取机构、回转机构、视觉定位装置均连接到控制装置。通过人工和自动控制操作，实现管道精确对接，提升管道对接的作业效率，降低人工操作量，提升操作安全性。

技术领域

本发明涉及管道对接施工领域，尤其涉及基于视觉定位的GIS管道自动对接装置及其工作方法。

背景技术

传统的GIS管道对接为起重机将管道节吊起，工作人员通过观察，并口头传达给起重机驾驶员实现粗调，再由多名工人合力将管道节推到合适安装的位置进行安装，起重机驾驶员对地面及以下的部分存在视觉盲区，且需要数名工人参与，协作对接，浪费人力，工作人员与驾驶员口头沟通存在信息偏差，对接工作效率低，施工现场情况复杂，对施工人员的安全保障差。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于视觉定位的GIS管道自动对接装置及其工作方法，以提升管道对接的作业效率为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

基于视觉定位的GIS管道自动对接装置，包括用于与起重机的吊臂前端连接固定的装置安装架、用于空间多自由度调整的对接机构、用于使对接机构保持竖直向下的平衡机构、用于抓取对接管道的夹取机构、用于调整夹取机构位姿的回转机构、用于采集目标管道与对接管道的相对空间位姿的视觉定位装置、用于实现系统控制的控制装置，所述的平衡机构连接于装置安装架的下面，所述的回转机构连接于平衡机构的下面，所述的对接机构设于回转机构的下面，所述的夹取机构设于对接机构的下面，视觉定位装置用于设置在对接管道上，其视觉感应方向为目标管道，所述的平衡机构、对接机构、夹取机构、回转机构、视觉定位装置均连接到控制装置。在控制装置的控制下，该装置可方便地通过夹取机构实现对对接管道的夹取，通过平衡机构实现竖向角度的精确姿态调整、通过回转机构实现水平回转角度的精确姿态调整，通过对接机构实现对夹取机构的精确的局部位姿调整，并通过视觉定位装置使对接管道相对于目标管道进行精确测量定位，通过人工和自动控制操作，有效实现对接管道和目标管道的精确对接，有效的提升了管道对接的作业效率，降低了人工操作量，提升了操作安全性。

作为优选技术手段：所述的平衡机构包括回转机构连接座、设于回转机构连接座上面的承重架和设于承重架上的平衡油缸，所述的承重架的上端与装置安装架之间可转动连接，所述的平衡油缸的伸出端和固定端分别可转动地连接于承重架和装置安装架上，以驱动承重架竖向围绕承重架的上端旋转。该结构有效实现了精确的竖向角度姿态调整。

作为优选技术手段：所述的回转机构包括回转支撑台、电机和减速机，所述的回转支撑台连接固定于平衡机构下面，所述的电机和减速机的组合体连接固定于回转支撑台上，所述的回转支撑台与对接机构的上部可水平转动连接，所述的减速机与对接机构连接传动以驱动对接机构水平旋转。该结构有效实现了精确的水平回转角度姿态调整。

作为优选技术手段：所述的对接机构包括对接机构回转座、夹取机构连接座和多个位姿调节油缸，所述的位姿调节油缸的上端通过球铰结构与对接机构回转座所设的上固定块连接，所述的位姿调节油缸的下端通过球铰结构与夹取机构连接座上所设的下固定块连接。该结构能有效调节多个自由度的位姿，实现对夹取机构在高度向多自由度小尺寸量的精确控制调节。

作为优选技术手段：所述的夹取机构包括固定卡爪组件、活动卡爪组件和驱动油缸，所述的固定卡爪组件的上端连接固定于夹取机构连接座上，所述的活动卡爪组件的上端可转动地连接于夹取机构连接座上，所述的夹取机构连接座的侧面设有驱动油缸连接支架，所述的驱动油缸的伸出端与活动卡爪组件可转动连接，驱动油缸的固定端与驱动油缸连接支架可转动连接。可有效实现对管道的夹取。