基于视觉定位的GIS管道自动对接装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于视觉定位的GIS管道自动对接装置，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。本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
基于视觉定位的GIS管道自动对接装置
本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，以提升管道对接的作业效率为目的。为此，本技术采取以下技术方案。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。作为优选技术手段：所述的承重架为对称结构，承重架的下端与回转机构连接座之间设有2-4个固定连接部，承重架的上端与装置安装架之间设有2个可转动连接部，所述的平衡油缸的伸出端可转动地连接于承重架一侧中部，通过平衡油缸驱动承重架绕承重架的上端的可转动连接部旋转。连接结构牢固稳定可靠。作为优选技术手段：所述的位姿调节油缸共6个，所述的上固定块共3个，环绕对接机构回转座中心均布，所述的下固定块各3个，环绕夹取机构连接座的中心均布，且上固定块和下固定块在俯视方向交错布置，使相邻的位姿调节油缸呈V字型排列。通过6个位姿调节油缸，可有效实现6个自由度的位姿小尺寸调节。作为优选技术手段：所述的回转机构连接座上设有倾角传感器，所述的倾角传感器与控制装置电连接。可有效实现夹取机构与水平面之间的倾角测量和反馈，以通过控制装置实现自动调平。作为优选技术手段：所述的固定卡爪组件包括2个独立连接固定于夹取机构连接座的相同固定抓手，该2个固定抓手通过连接杆连接一体；所述的活动卡爪组件包括2个独立可转动地连接于夹取机构连接座的相同活动抓手，该2个活动抓手通过连接杆连接一体，所述的驱动油缸的伸出端与连接2个活动抓手的连接杆可转动连接。通过连接杆连接一体的2个固定抓手和连接杆连接一体的2个活动抓手，抓取管道稳定牢固可靠。作为优选技术手段：所述的回转支撑台连接固定于回转机构连接座下面，所述的对接机构回转座与回转支撑台可转动连接。有效实现平衡机构和回转机构、回转机构和对接机构的连接。作为优选技术手段：所述的电机采用伺服电机，所述的减速机采用行星减速机。便于实现精确传动控制。作为优选技术手段：装置安装架与起重机吊臂前端通过螺栓或焊接连接，装置安装架和承重架均为框架结构。连接结构简单牢固，成本低，框架结构牢固可靠，制造成本低。作为优选技术手段：所述的承重架与装置安装架之间的2个可转动连接部为铰接结构，所述的承重架与回转机构连接座之间的2-4个固定连接部为焊接结构。铰接结构可实现牢固可靠的可旋转功能，焊接连接牢固可靠，成本低，特别适合于不需要拆卸的构件。作为优选技术手段：所述的活动抓手和固定抓手的抓取面均设有防滑抓齿。通过防护抓齿，可有效降低抓手对管道的夹取接触面积，接触压力和摩擦力更大，能更好地夹紧管道，防止管道脱落。作为优选技术手段：所述的视觉定位装置包括深度相机和相机固定座，所述的深度相机连接固定于相机固定座上，所述的相机固定座上设有法兰连接孔，所述的深度相机与相机控制器连接，所述的控制装置上设有相机控制器，所述的深度相机与相机控制器之间通过有线或无线连接。通过法兰连接孔连接固定深度相机，通过相机控制器控制深度相机，可有效实现对接管道相对于目标管道的位置测量和数据反馈。有益效果：通过人工和自动控制操作，可有效实现垂直角度、水平回转角度和多自由度位姿调节，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，原理简单，方法可靠，操作方便，相比于传统的对接方法，工作量更小，劳动强度更低，安全性更高。附图说明图1是本技术管道吊装对接示意图。图2是本技术结构示意图。图3是本技术回转机构位置示意图。图中：1-吊臂；2-装置安装架；3-平衡机构；4-对接机构；5-夹取机构；6-视觉定位装置；7-对接管道；8-目标管道；9-回转机构；10-倾角传感器；301-回转机构连接座；302-承重架；303-平衡油缸；304-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于视觉定位的GIS管道自动对接装置，其特征在于：包括用于与起重机的吊臂（1）前端连接固定的装置安装架（2）、用于空间多自由度调整的对接机构（4）、用于使对接机构（4）保持竖直向下的平衡机构（3）、用于抓取对接管道（7）的夹取机构（5）、用于调整夹取机构（5）位姿的回转机构（9）、用于采集目标管道（8）与对接管道（7）的相对空间位姿的视觉定位装置（6）、用于实现系统控制的控制装置，所述的平衡机构（3）连接于装置安装架（2）的下面，所述的回转机构（9）连接于平衡机构（3）的下面，所述的对接机构（4）设于回转机构（9）的下面，所述的夹取机构（5）设于对接机构（4）的下面，视觉定位装置（6）用于设置在对接管道（7）上，其视觉感应方向为目标管道（8），所述的平衡机构（3）、对接机构（4）、夹取机构（5）、回转机构（9）、视觉定位装置（6）均连接到控制装置。/n

【技术特征摘要】
1.基于视觉定位的GIS管道自动对接装置，其特征在于：包括用于与起重机的吊臂（1）前端连接固定的装置安装架（2）、用于空间多自由度调整的对接机构（4）、用于使对接机构（4）保持竖直向下的平衡机构（3）、用于抓取对接管道（7）的夹取机构（5）、用于调整夹取机构（5）位姿的回转机构（9）、用于采集目标管道（8）与对接管道（7）的相对空间位姿的视觉定位装置（6）、用于实现系统控制的控制装置，所述的平衡机构（3）连接于装置安装架（2）的下面，所述的回转机构（9）连接于平衡机构（3）的下面，所述的对接机构（4）设于回转机构（9）的下面，所述的夹取机构（5）设于对接机构（4）的下面，视觉定位装置（6）用于设置在对接管道（7）上，其视觉感应方向为目标管道（8），所述的平衡机构（3）、对接机构（4）、夹取机构（5）、回转机构（9）、视觉定位装置（6）均连接到控制装置。


2.根据权利要求1所述的基于视觉定位的GIS管道自动对接装置，其特征在于：所述的平衡机构（3）包括回转机构连接座（301）、设于回转机构连接座（301）上面的承重架（302）和设于承重架（302）上的平衡油缸（303），所述的承重架（302）的上端与装置安装架（2）之间可转动连接，所述的平衡油缸（303）的伸出端和固定端分别可转动地连接于承重架（302）和装置安装架（2）上，以驱动承重架（302）竖向围绕承重架（302）的上端旋转。


3.根据权利要求1所述的基于视觉定位的GIS管道自动对接装置，其特征在于：所述的回转机构（9）包括回转支撑台（901）、电机（903）和减速机（902），
所述的回转支撑台（901）连接固定于平衡机构（3）下面，所述的电机（903）和减速机（902）的组合体连接固定于回转支撑台（901）上，所述的回转支撑台（901）与对接机构（4）的上部可水平转动连接，所述的减速机（902）与对接机构（4）连接传动以驱动对接机构（4）水平旋转。


4.根据权利要求1所述的基于视觉定位的GIS管道自动对接装置，其特征在于：所述的对接机构（4）包括对接机构回转座（401）、夹取机构连接座（402）和多个位姿调节油缸（403），所述的位姿调节油缸（403）的上端通过球铰结构与对接机构回转座（401）所设的上固定块（404）连接，所述的位姿调节油缸（403）的下端通过球铰结构与夹取机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弓，刘提，雷东，谭小兵，钱佳琪，魏强，吴震，陶文华，李伯明，潘国跃，杨晓君，仇思凯，叶晓帅，李京，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，国网浙江省电力有限公司建设分公司，浙江省送变电工程有限公司，杭州国辰正域科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33