用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置，在对待拼装管片位姿监测时，控制模块调整各旋转关节的关键轴线位置，使视觉传感器的可识别范围左右移动以在多个角度下采集待拼装管片的深度图像，计算模块基于深度图像及旋转关节的位置信息计算获得待拼装管片的特征信息以识别待拼装管片的位置和姿态，同时可监测已拼装管片的锁孔与待拼装管片的锁孔同心度，实现了监测待拼装管片的位置辅助管片安装，既提高了管片安装效率，又提高了管片安装质量，还降低了人工安装存在的安全隐患

【技术实现步骤摘要】
用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，具体涉及一种用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置
。

技术介绍

[0002]在盾构法隧道施工中，管片是由盾构机中的拼装机来完成拼装
。
管片是隧道法盾构施工中永久衬砌结构，其装配的精度直接或者间接影响到隧道的整体质量
。
并且，管片作为主要支撑结构，其防水性能及结构受力后的耐久性能影响到隧道整体寿命
。
现在大部分的隧道施工中都是人工参与拼装管片，效率低
、
有安全隐患
。
另一方面，随着隧道直径的增加，上述劣势也随之显现
。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置，以解决现有的隧道施工一般采用人工参与拼装管片，效率低
、
有安全隐患的问题
。
[0004]为实现上述目的，提供一种用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置，包括：
[0005]基板，安装于管片拼装机的抓取头；
[0006]支承组件，包括上支座
、
下支座和两铰接臂，所述下支座枢接于所述基板，所述基板安装有用于驱动所述下支座的第一驱动件，两所述铰接臂的一端通过第一铰接轴铰接在一起，一铰接臂的另一端通过第二铰接轴铰接于所述下支座，所述下支座安装有用于驱动所述一铰接臂的第二驱动件，所述一铰接臂的一端安装有用于驱动另一铰接臂的第三驱动件，所述上支座通过第三铰接轴铰接于所述另一铰接臂的另一端，所述另一铰接臂的另一端安装有用于驱动所述上支座的第四驱动件，所述第一铰接轴
、
所述第二铰接轴和所述第三铰接轴同向设置；
[0007]用于采集所述抓取头上抓取的待拼装管片的深度图像的视觉传感器，所述上支座枢接于夹持件，所述夹持件夹持于所述视觉传感器，所述夹持件安装有用于驱动所述上支座的第五驱动件；
[0008]多个角度传感器，多个所述角度传感器分别安装于所述下支座
、
所述铰接臂
、
所述上支座和所述夹持件；
[0009]控制器，包括控制模块和计算模块，所述控制模块连接于所述第一驱动件
、
所述第二驱动件
、
所述第三驱动件
、
所述第四驱动件
、
所述第五驱动件
、
所述视觉传感器和多个所述角度传感器，所述计算模块连接于所述控制模块，所述计算模块基于所述下支座和所述夹持件的回转角度
、
所述铰接臂和所述上支座的翻转角度及所述深度图像计算获得所述待拼装管片的相对于所述抓取头的位置和姿态
。
[0010]进一步的，所述基板开设有插孔，所述下支座连接有第一枢轴，所述第一枢轴可转
动地所述插孔中
。
[0011]进一步的，所述第一驱动件为电机，所述第一枢轴同轴连接有从动齿轮，所述第一驱动件的输出轴同轴连接有主动齿轮，所述主动齿轮啮合于所述从动齿轮
。
[0012]进一步的，所述上支座连接有第二枢轴，所述夹持件连接有耳板，所述耳板开设有轴孔，所述第二枢轴可转动地插设于所述轴孔中，所述第五驱动件传动连接于所述第二枢轴
。
[0013]进一步的，所述第二驱动件
、
所述第三驱动件和所述第四驱动件为电动液压推杆
。
[0014]本专利技术的有益效果在于，本专利技术的用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置在对待拼装管片位姿监测时，控制模块调整各旋转关节的关键轴线位置，使视觉传感器的可识别范围左右移动以在多个角度下采集待拼装管片的深度图像，计算模块基于深度图像及旋转关节的位置信息计算获得待拼装管片的特征信息以识别待拼装管片的位置和姿态，同时可监测已拼装管片的锁孔与待拼装管片的锁孔同心度，实现了监测待拼装管片的位置辅助管片安装，既提高了管片安装效率，又提高了管片安装质量，还降低了人工安装存在的安全隐患
。
附图说明
[0015]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征
、
目的和优点将会变得更明显：
[0016]图1为本专利技术实施例的用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置的结构示意图
。
[0017]图2为本专利技术实施例的支承组件与视觉传感器的连接节点的结构示意图
。
[0018]图3为本专利技术实施例的用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置的五个自由度的动作示意图
。
[0019]图4为本专利技术实施例的视觉传感器的第一角度下的可识别范围的示意图
。
[0020]图5为本专利技术实施例的视觉传感器的第二角度下的可是被范围的示意图
。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明
。
可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定
。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分
。
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请
。
[0023]参照图1至图5所示，本专利技术提供了一种用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置，包括：基板
1、
支承组件
2、
视觉传感器
3。
[0024]其中，基板1安装于管片拼装机的抓取头
。
具体的，在本实施例中，管片拼装机的抓取头4用于抓取待拼装管片
。
基板1安装于抓取头4具有背向盾构机前进方向的一侧
。
[0025]支承组件2包括上支座
、
下支座
22
和两铰接臂
23。
[0026]具体的，下支座
22
枢接于基板
1。
基板1安装有用于驱动下支座
22
的第一驱动件
。
[0027]两铰接臂
23
的一端通过第一铰接轴铰接在一起
。
一铰接臂
23
的另一端通过第二铰
接轴铰接于下支座
22。
下支座
22
安装有用于驱动一铰接臂
23
的第二驱动件
。
一铰接臂
23
的一端安装有第三驱动件
。
第三驱动件用于驱动另一铰接臂
23。
上支座通过第三铰接轴铰接于另一铰接臂
23
的另一端
。
另一铰接臂
23
的另一端安装有第四驱动件
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于盾构管片拼装机的机械臂式管片位姿测量装置，其特征在于，包括：基板，安装于管片拼装机的抓取头；支承组件，包括上支座
、
下支座和两铰接臂，所述下支座枢接于所述基板，所述基板安装有用于驱动所述下支座的第一驱动件，两所述铰接臂的一端通过第一铰接轴铰接在一起，一铰接臂的另一端通过第二铰接轴铰接于所述下支座，所述下支座安装有用于驱动所述一铰接臂的第二驱动件，所述一铰接臂的一端安装有用于驱动另一铰接臂的第三驱动件，所述上支座通过第三铰接轴铰接于所述另一铰接臂的另一端，所述另一铰接臂的另一端安装有用于驱动所述上支座的第四驱动件，所述第一铰接轴
、
所述第二铰接轴和所述第三铰接轴同向设置；用于采集所述抓取头上抓取的待拼装管片的深度图像的视觉传感器，所述上支座枢接于夹持件，所述夹持件夹持于所述视觉传感器，所述夹持件安装有用于驱动所述上支座的第五驱动件；多个角度传感器，多个所述角度传感器分别安装于所述下支座
、
所述铰接臂
、
所述上支座和所述夹持件；控制器，包括控制模块和计算模块，所述控制模块连接于所述第一驱动件
、
所述第二驱动件
、
所述第三驱动件
、
所述第四驱动件
、
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨正，袁玮皓，彭世宝，翟一欣，庄欠伟，袁向华，曾语，李新宇，高阳，张雅澜，高爽，梁赟露，孙骏，王祺，黄德中，
申请(专利权)人：上海城建隧道装备有限公司，
类型：发明
国别省市：