[发明专利]基于自动巡航的管片智能化拼装系统及其拼装方法

说明书

基于自动巡航的管片智能化拼装系统及其拼装方法，包括内部行走机构、固定在内部行走机构外围的移动盘体、啮合连接在移动盘体上的旋转机构和固定在旋转机构上的机械臂操作台，内部行走机构包括行走机构、设于行走机构上的数据处理机构、行走梁和用于驱动行走机构沿行走梁运动的液压行走油缸，机械臂操作台上设有图像识别机构和机械臂。本发明通过管片提取定位机械臂提取管片至待安装区域，通过螺栓孔对正微调感应机械臂检查管片上螺栓孔是否对准，后通过螺栓安装紧固双头机械臂对螺栓紧固，完成管片安装过程，整个过程高效便捷，施工智能化，减少管片拼装作业人员，避免作业人员长期隧道内施工作业身体健康受到损害，节约人力成本，降低施工成本。

技术领域

本发明属于盾构施工技术领域，具体属于基于自动巡航的管片智能化拼装系统及其拼装方法。

背景技术

地铁的修建往往通过人口密集区，所以无法大面积进行地表开挖，需要采用盾构开挖技术。盾构法施工虽有掘进速率快、施工质量高、对周边环境干扰小、施工安全性较高等优势，也在我国的应用迎来了发展高潮，但施工智能化、自动化还处于初期探索阶段，需要大量的人工干预，大部分环节需要人员操作，只有极少部分可以实现少人化或无人化。隧道内管片拼装采用拼装机配合工人完成的，人工安装、紧固、复紧管片螺栓，智能化程度低，管片拼装作业人员频繁操作易发生疲劳，管片拼装固定不到位发生人身伤害事故，长期在隧道内施工也易造成作业人员健康受损，再加上劳务作业人员老龄化原因，制约着盾构的施工效率，增加了施工成本。

发明内容

本发明的目的是提供基于自动巡航的管片智能化拼装系统及其拼装方法，要解决现有技术人工拼装盾构管片耗时耗力、管片拼装效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于自动巡航的管片智能化拼装系统，其特征在于：包括内部行走机构、固定在内部行走机构外围的移动盘体、啮合连接在移动盘体上的旋转机构和固定在旋转机构上的机械臂操作台，所述内部行走机构对称设于盾尾内部腰线部位，包括行走机构、设于行走机构上的数据处理机构、行走梁和用于驱动行走机构沿行走梁运动的液压行走油缸，所述行走梁为悬臂结构，一端与中盾H梁连接，所述行走机构上设有嵌设在行走梁上翼缘板和下翼缘板之间的行走轮；所述机械臂操作台通过悬挑托架连接杆与旋转机构固定，所述旋转机构包括回转盘体、回转支撑、与回转支撑的齿圈啮合连接的小齿轮、与小齿轮连接的传动轴、与传动轴连接的固定安装在移动盘体上的回转液压马达，所述悬挑托架连接杆与回转盘体固定，机械臂操作台上设有图像识别机构和机械臂，所述机械臂包括螺栓孔对正微调感应机械臂、管片提取定位机械臂和螺栓安装紧固双头机械臂。

进一步优选地，两台所述图像识别机构对称设于机械臂操作台前端两侧。

进一步地，所述旋转机构包括回转盘体、回转支撑、与回转支撑的齿圈啮合连接的小齿轮、与小齿轮连接的传动轴、与传动轴连接且固定安装在移动盘体上的回转液压马达。

进一步地，所述螺栓孔对正微调感应机械臂包括可伸缩机械臂和位于可伸缩机械臂端部的螺杆和三维扫描仪器。

进一步地，所述管片提取定位机械臂包括可伸缩机械臂和位于可伸缩机械臂上的真空吸盘，所述真空吸盘设置带有变频控制器的蓄能器，变频器通过有线形式与数据处理机构连接。

进一步地，所述螺栓安装紧固双头机械臂包括可伸缩机械臂和位于可伸缩机械臂端部的三抓式机械手和螺母紧固机械手，所述三抓式机械手和螺母紧固机械手端部分别设有六角凹槽和气动扳手。

更加优选地，所述可伸缩机械臂包括若干节机械臂单元和连接在械臂单元之间、机械臂单元与机械臂操作台之间的关节轴承油缸。

基于自动巡航的管片智能化拼装系统的管片拼装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，信息录入存储：向数据处理机构内录入存储隧道信息、盾构机三维信息、管片拼装顺序信息、管片类型信息、管片螺栓孔信息等相关信息；