[发明专利]一种基于智能控制的轨排自动拼装系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于智能控制的轨排自动拼装系统及方法，自动拼装系统包括受主机控制的紧固件铺设操作子系统、轨枕位姿调整子系统、钢轨边距调整子系统，紧固件铺设操作子系统和轨枕位姿调整子系统分别集成于相应的可移动底盘上，可移动底盘均位于行车轨道上。利用本发明能够实现地铁轨排高度自动化的拼装以及位姿调整作业，有效提高了轨排施工效率，保证了施工精度，全程人工参与少，节省了大量的人力成本。

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种基于智能控制的轨排自动拼装系统及方法。

背景技术

地铁轨排拼装的流程包括：摆放轨枕、摆放橡胶垫板、摆放铁垫板、上锚固螺栓、摆放轨下橡胶垫板、初步调整轨枕间距、紧固螺栓、摆放方正钢轨、精调轨枕间距、安装弹条与轨距垫板、上锚固T型螺栓、紧固T型螺栓、轨排存放等。受限于地铁地下隧道的尺寸限制，大型轨道铺设机不能进入隧道进行施工，因此需要在地上基地进行轨排拼装生产，拼装完成后再转运至地下隧道进行铺设。目前，地上基地的轨排拼装过程主要是利用龙门吊结合人工作业进行拼装操作，这种传统的人工拼装方式不仅费时费力，而且存在拼装一致性差、施工效率低等问题，导致铺设拼装工效和质量无法得到保障。本发明为填补轨排自动化拼装技术的空白，提出了一种地铁轨排自动拼装系统及方法，实现地铁轨排高度自动化的拼装作业，以提高轨排生产效率和精度。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于智能控制的轨排自动拼装系统及方法，解决了传统的轨排拼装方法中存在的施工效率低、施工精度低、费时费力的问题。

本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种基于智能控制的轨排自动拼装系统，包括主机以及与主机信号连接的紧固件铺设操作子系统、轨枕位姿调整子系统、钢轨边距调整子系统；紧固件铺设操作子系统和轨枕位姿调整子系统分别集成于第一可移动底盘和第二可移动底盘上，第一可移动底盘和第二可移动底盘相互连接且均位于行车轨道上，行车轨道铺设于轨枕两侧，轨枕放置于枕下轨道上，且行车轨道的两条铁轨之间的距离大于轨排的两条铁轨之间的距离；多个钢轨边距调整子系统间隔均匀地固定安装在轨排拼装施工现场枕下轨道两侧空地上。

进一步地，所述紧固件铺设操作子系统包括物料库、物料取放操作装置、车体移动监测装置，物料库搭建于第一可移动底盘上表面，物料库中部留有物料铺设操作空间，物料库两侧平台上摆放有拼装单个轨排所需要的扣件和螺栓，且扣件和螺栓的摆放位置信息均存储于主机中；

物料取放操作装置安装于物料库中，包括扣件抓取装置和螺栓抓取装置，扣件抓取装置和螺栓抓取装置的运动控制卡与主机之间通过PCI通信协议进行通信；扣件抓取装置末端的抓取单元通过RS485总线与主机进行通信，用于抓取物料库中不同形状和尺寸的扣件；螺栓抓取装置末端的电动扳手通过RS485总线与主机进行通信，用于抓取物料库中不同尺寸的螺栓并完成螺栓的拧紧与拧松操作。

进一步地，所述车体移动监测装置包括编码器和第一高精度三维相机，编码器与第一可移动底盘的驱动电机连接，测量第一可移动底盘车体的速度和当前位置；第一高精度三维相机安装在物料库操作空间上方的钢管架上，用于寻找固定在拼装现场的标志点，辅助定位当前第一可移动底盘车体位置，同时用于辅助物料取放操作装置寻找扣件或螺栓的安装位置；车体移动监测装置通过RS485通信协议与主机进行通信，采用PID控制算法闭环控制第一可移动底盘以及第二可移动底盘移动的距离。

进一步地，所述轨枕位姿调整子系统包括轨枕位姿调整机构和第二高精度三维相机，轨枕位姿调整机构整体由运动控制卡发出的脉冲信号控制，该运动控制卡与主机之间通过PCI通信协议进行通信；轨枕位姿调整机构包括多个安装在第二可移动底盘底部以及两侧的第一电推缸，第二可移动底盘底部的第一电推缸伸缩端连接有用于在前后方向上对轨枕进行位姿调整的推动板；第二可移动底盘两侧的第一电推缸用于在左右方向上对轨枕进行位姿调整，其伸缩端与连杆连接，连杆穿过第二可移动底盘后通过销轴连接有推动板，且连杆中部与第二可移动底盘通过销轴连接；