[发明专利]一种预制弧形件隧道内部装配姿态调整装置及其自动装配方法

说明书

本发明公开了一种预制弧形件隧道内部装配姿态调整装置，包括：弧形件拼装机、参考标靶、目标标靶和控制系统，其中：弧形件拼装机，可在竖直方向上升或下降，在左右方向移动；参考标靶，为四个，设置于已安装弧形件上壁面，用于定位测量系统测量已安装弧形件的空间位置参数；目标标靶，设置于待拼装弧形件上壁面，多个目标标靶用于定位测量系统测量待拼装弧形件的空间位置参数；控制系统，用于接收已安装弧形件和待拼装弧形件的空间位置信息，以得出两者的位移差，并使弧形件拼装机调整位置。该方法实现了弧形件姿态识别，并在狭小空间内自动完成精准定位，装配，施工效率高、人工劳动强度低，确保隧道内部预制件拼装安全。

技术领域

本发明属于隧道工程施工技术领域，具体涉及种预制弧形件隧道内部装配姿态调整装置及其自动装配方法。

背景技术

盾构隧道中，盾构法施工机械化、工厂化、专业化、信息化高度集成，隧道管片预制、运输、拼装技术已十分成熟。但是在保证盾构快速掘进的前提下，如何保证内部结构施工的同步性、协调性，是设计施工需要考虑的一个重要问题。

在隧道区间采用单洞双线布置，内部结构为全预制结构，共分为五部分，分别为下部结构即弧形件、中隔墙、横向牛腿、两侧电缆槽、疏散平台。隧道内部结构拼装与盾构掘进总体上保持同步。弧形件是内部结构的底部支撑构件，上方承载盾构拖车、吊机，盾构运输编组，中隔墙等其他构件。因此，通常情况下，盾构每掘进一环，需要拼装一环弧形件，并具有较高的拼装精度。弧形件为中空的弧形桁架结构，需采用高精度拼装设备完成弧形件精准定位。为实现多工序平行作业，拼装设备需要在弧形件内步进式穿行、托举弧形件、调整空间姿态。鉴于拼装空间小、托举负载大、拼装精度高、施工风险大的特点，需要采用信息化技术，实现弧形件自主完成高精度定位、装配。

发明内容

本发明的目的是提供一种预制弧形件隧道内部装配姿态调整装置及其自动装配方法，实现了弧形件姿态识别，并在狭小空间内自动完成精准定位，装配，施工效率高、人工劳动强度低，确保隧道内部预制件拼装安全。

本发明采用以下技术方案：一种预制弧形件隧道内部装配姿态调整装置，包括：弧形件拼装机、参考标靶、目标标靶和控制系统，其中：

所述弧形件拼装机，可在所述待拼装弧形件内沿纵向步进穿行，用于承载待拼装弧形件；且可在竖直方向上升或下降，在左右方向移动，用于调整所述待拼装弧形件在竖直方向和左右向的位置；

参考标靶，为四个，设置于已安装弧形件上壁面，且成矩形排布，且以已安装弧形件的中心为矩形的中心，用于定位测量系统测量已安装弧形件的空间位置参数；

目标标靶，为五个，设置于待拼装弧形件上壁面，四个成矩形排布，且以待拼装弧形件的中心为矩形的中心；一个目标标靶位于待拼装弧形件的中心，多个目标标靶用于定位测量系统测量待拼装弧形件的空间位置参数；

控制系统，用于接收已安装弧形件和待拼装弧形件的空间位置信息，以得出两者的位移差，并使弧形件拼装机调整位置，直至将待拼装弧形件放置至预拼装位置，并与拼装弧形件对齐、密贴。

进一步地，该弧形件拼装机包括：主机架、副机架和微调平台，其中：

主机架，为立方体框架结构，四个顶角处设置有竖直向的伸缩式支腿，其支腿可向上离开隧道管片或向下接触隧道管片；

副机架，四支腿的立方体框架结构，在竖直方向上为上下间隔设置的双层长方形支撑架；上下层的纵梁架设在主机架纵梁的上下壁面；副机架可在主机架上纵向往复移动，且其支腿可向上离开地面或向下接触地面；且在主机架的支腿向上离开隧道管片时，副机架的支腿接触隧道管片，形成支撑；

微调平台，用于承载待拼装弧形件，其为双层平台结构，水平设置于主机架上，下平台为横移平台，上平台为旋转平台；

横移平台可相对副机架横向移动，用于调整待拼装弧形件的横向位置；