[实用新型]一种盾构管片拼装机六自由度全自动控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及管片拼装机技术领域，尤其涉及一种盾构管片拼装机六自由度全自动控制系统。

背景技术

目前国产盾构机管片拼装系统是根据人眼的观察采用遥控的方式对执行系统进行控制，采用这种管片拼装方式进行拼装的过程中定位精度差、施工速度较慢，造成施工总成本比较高。另外，国外已经采用光截法计算进行自动管片拼装的盾构机，该盾构机的管片自动组装装置利用光截法结构主动视觉技术探测组装管片的位置和形态，可在光截画面上显示已设管片的定位情况，其组装升降机的夹持/回转及组装定位，可决定粗略定位和细微定位，这种系统采用结构光主动视觉技术，因此需要有特定的激光源，需要安装三组激光器和一组摄像机组，给安装造成了不便，且所需空间较大。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中管片拼装定位精度差、需要有特定的激光源、安装不便且所需安装空间大、施工速度慢且施工总成本高的上述缺陷，提供一种定位精度高、对光源要求低甚至不需要额外设置光源、成像设备安装方便且所需安装空间小、有益于提高施工速度和降低施工总成本的盾构管片拼装机六自由度全自动控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种盾构管片拼装机六自由度全自动控制系统，包括成像设备、图像处理设备、计算机、PLC、控制芯片、电磁阀、液压执行元件和传感器；

成像设备，用于对待拼装管片的内表面区域和待拼装管片与已拼装管片相接触区域进行摄像，在待拼装管片内表面区域至少获取一个点P₃的位置信息、在待拼装管片与已拼装管片相接触区域至少获取两个点P₁和P₂的位置信息，并将P₁、P₂和P₃的位置信息发送给图像处理设备；

图像处理设备，在接收到P₁、P₂和P₃的位置信息后，分析P₁、P₂和P₃和已拼装管片棱边的间隙（Δl_a、Δl_b、Δl_c）和高差（Δh_a、Δh_b、Δh_c），并将间隙（Δl_a、Δl_b、Δl_c）和高差（Δh_a、Δh_b、Δh_c）发送给计算机；

传感器，用于对液压执行元件的运动量和液压执行元件在盾构机中的位置信息进行检测，并将液压执行元件在盾构机中的位置信息反馈给控制芯片；

计算机，用于预先存储管片拼装机所处位置的盾构机三维结构图、传感器依次通过控制芯片和PLC反馈的液压执行元件在盾构机中的位置信息、图像处理设备发送的间隙（Δl_a、Δl_b、Δl_c）和高差（Δh_a、Δh_b、Δh_c）与传感器再次通过控制芯片和PLC反馈的液压执行元件粗调后在盾构机中的位置信息；根据管片拼装机所处位置的盾构机三维结构图和传感器依次通过控制芯片和PLC反馈的液压执行元件在盾构机中的位置信息分析获得粗调运动的轨迹规划信息并发送给PLC，根据间隙（Δl_a、Δl_b、Δl_c）和高差（Δh_a、Δh_b、Δh_c）与传感器再次通过控制芯片和PLC反馈的液压执行元件粗调后在盾构机中的位置信息预估出液压执行元件的运动量并输出给PLC；

PLC，接受传感器反馈的液压执行元件在盾构机中的位置信息、粗调运动的轨迹规划信息、传感器反馈的液压执行元件粗调后在盾构机在的位置信息和液压执行元件的运动量并发送出；

电磁阀，用于驱动液压执行元件；

控制芯片与传感器和PLC通讯连接。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，液压执行元件包括第一轴向运动液压缸、第二轴向运动液压缸、第一周向运动液压马达、第二周向运动液压马达、第一径向运动液压油缸、第二径向运动液压液压油缸、侧倾液压油缸和摆动液压油缸。