一种预制箱涵件自动精调拼装控制方法与流程

1.本发明涉及隧道施工相关技术领域，具体为预制箱涵件精调拼装控制方法。


背景技术：

2.目前，盾构机凭借其自动化程度高、施工速度快、对周围环境影响小的优势，在水利水电涵洞、城市地下工程、公路铁路隧道等地下工程中得到了越来越广泛的应用。对于大直径盾构隧道，隧道内需要铺设箱涵件，其主要作用为箱涵件下方可铺设管线，箱涵件上方可供行人行走和物料运输。
3.大直径盾构隧道施工中，一般使用工厂预制式箱涵件，以便加快施工进度、缩短施工周期。由于预制箱涵件由混凝土浇筑而成，整体尺寸较大且重量大，箱涵件装卸拼装困难。现有预制箱涵件拼装使用吊机实现箱涵件位置调整，但该方法存在箱涵件调整精度差、拼装效率较低等问题，进而影响盾构机的正常掘进，增加施工成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种预制箱涵件自动精调拼装控制方法，以解决箱涵件调整精度差、拼装效率较低的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种预制箱涵件自动精调拼装控制方法，包括精调装置控制平台和精调装置，所述精调装置控制平台用于处理传感器采集的信息和控制精调装置动作，精调装置用于调整预制箱涵件的位置；其包括以下步骤：s1.精调装置控制平台控制精调装置移动至待拼装的预制箱涵件对接位置；s2.精调装置托起待拼装的预制箱涵件；s3.精调装置控制平台检测箱涵件是否达到拼装要求，若达到，执行s5，否者执行s4；s4.精调装置调整待拼装的预制箱涵件至拼装位置；s5.完成当前预制箱涵件拼装，进行下个预制箱涵件拼装，执行s1。
6.进一步的，还包括前置相机和3d相机；在s1步骤中，还包括以下步骤：s101.前置相机采集精调装置前方数据，并将数据发送至精调装置控制平台；s102.精调装置控制平台处理前置相机数据，判断前方是否有障碍物，若有，执行s103，否者执行s104；s103.精调装置控制平台发出障碍物报警，执行s101；s104.精调装置控制平台控制精调装置在箱涵件中沿着隧道轴线向前移动；s105.3d相机采集待拼装箱涵件数据，精调装置控制平台处理数据，得到待拼装箱涵件与精调装置相对位置；
s106.精调装置控制平台控制精调装置移至待拼装箱涵件对接位置。
7.进一步的，还包括至少两个倾角传感器，分别用于测量待拼装箱涵件和已拼装箱涵件的倾斜度；在s2步骤中，还包括以下步骤：s201.精调装置控制平台控制精调装置缓慢撑起待拼装箱涵件；s202.两个倾角传感器分别获取待拼装箱涵件和已拼装箱涵件的倾斜度，精调装置控制平台判断两者倾斜度是否一致，若一致，执行s204，否则执行s203；s203.精调装置控制平台调整精调装置倾角，使两倾角一致，保障两箱涵件相对平行；s204.通过3d相机获取精调装置和待拼装箱涵件位姿，判断精调装置是否托起待拼装箱涵件，若达到要求，执行s3，否则执行s201。
8.进一步的，在s3步骤中，还包括以下步骤：s301.通过3d相机采样，精调装置控制平台得到待拼装和已拼装箱涵件位姿；s302.精调装置控制平台计算两箱涵件相对位置，判断是否达到拼装要求。
9.进一步的，在s4步骤中，还包括以下步骤：s401.根据s302中两箱涵件相对位置，精调装置控制平台得到待拼装箱涵件调整参数；s402.根据调整参数，精调装置将待拼装箱涵件调整至拼装位置。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明是一种预制箱涵件自动精调拼装控制方法，利用精调装置对预制箱涵件进行高精度、高效调整，实现箱涵件高质量拼装；本发明可实现预制箱涵件的拼装精度调整，提高预制箱涵件精调拼装质量，加快了箱涵件的拼装施工进度，可有效缩短施工工期，节约成本；2、通过3d相机获得箱涵件的姿态信息、上下错台，左右错边以及拼装间隙参数，控制精调装置对其进行快速精调，保证其满足精调拼装要求；3、通过倾角传感器获得待拼装箱涵件和已拼装箱涵件的倾斜度，判断两者倾斜度是否一致，从而控制精调装置对其进行快速精调，保证其满足精调拼装要求。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1本发明所述预制箱涵件自动精调拼装控制系统原理图图2 本发明所述预制箱涵件自动精调拼装控制方法流程图图3本发明所述预制箱涵件自动精调拼装控制方法精调装置移动流程图图4本发明所述预制箱涵件自动精调拼装控制方法箱涵件托起流程图图5本发明所述预制箱涵件自动精调拼装控制方法箱涵件位姿检测流程图图6本发明所述预制箱涵件自动精调拼装控制方法箱涵件位姿精调流程图图中：1-精调装置控制平台，2-精调装置，3-倾角传感器，4-前置相机，5-3d相机。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行全面、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
14.一方面，本发明提供一种预制箱涵件自动精调拼装控制系统，如图1所示，包括精调装置控制平台1、精调装置2及安装在精调装置2上的倾角传感器3、前置相机4、3d相机5，其中，前置相机4安装在精调装置2前部，3d相机5朝上安装在精调装置2上。精调装置控制平台用于处理传感器采集的信息和控制精调装置动作；倾角传感器用于获取两箱涵件倾斜度；前置相机用于监测精调装置前方是否有障碍物，防止精调装置因障碍物损坏，防止因障碍物影响拼接质量；3d相机通过采集箱涵件内上表面数据，实时监测箱涵件位姿信息。
15.精调装置控制平台可为工控机等嵌入式计算机，精调装置具有在箱涵件内部移动和六自由度精调功能，精调装置用于托举预制箱涵件并能前后左右以及倾斜调节位置。移动功能可由小车或步进机构等实现，六自由度精调功能中的移动自由度可由液压缸、齿轮齿条、绳牵引等实现，六自由度精调功能中的转动自由度可由球铰接副与液压缸、绳牵引等组合实现。
16.另一方面，本发明提供一种预制箱涵件自动精调拼装控制方法，如图2所示，具体包括以下步骤：s1.精调装置控制平台控制精调装置移动至待拼装箱涵件对接位置；s2.精调装置托起待拼装箱涵件；s3.精调装置控制平台检测箱涵件是否达到拼装要求，若达到，执行s5，否者执行s4；s4.精调装置调整待拼装箱涵件至拼装位置；s5.完成当前箱涵件拼装，进行下个箱涵件拼装，执行s1。
17.如图3所示，在步骤s1中，箱涵件精调装置移动的具体步骤如下：s101.前置相机采集精调装置前方数据，并将数据发送至精调装置控制平台；s102.精调装置控制平台处理前置相机数据，判断前方是否有障碍物，若有，执行s103，否者执行s104；s103.精调装置控制平台发出障碍物报警，执行s101；s104.精调装置控制平台控制精调装置在箱涵件中沿着隧道轴线向前移动；s105.3d相机采集待拼装箱涵件数据，精调装置控制平台处理数据，得到待拼装箱涵件与精调装置相对位置；s106.精调装置控制平台控制精调装置移至待拼装箱涵件对接位置。
18.如图4所示，在步骤s2中，箱涵件的托举的具体步骤如下：s201.精调装置控制平台控制精调装置缓慢撑起待拼装箱涵件；s202.两倾角传感器获取待拼装箱涵件和已拼装箱涵件的倾斜度，精调装置控制平台判断两者倾斜度是否一致，若一致，执行s204，否则执行s203；s203.精调装置控制平台调整精调装置倾角，使两倾角一致，保障两箱涵件相对平行；
s204.通过3d相机获取精调装置和待拼装箱涵件位姿，判断精调装置是否托起待拼装箱涵件，若达到要求，执行s3，否则执行s201。
19.如图5所示，在步骤s3中，箱涵件的位姿检测的具体步骤如下：s301.通过3d相机采样，精调装置控制平台得到待拼装和已拼装箱涵件位姿；s302.精调装置控制平台计算两箱涵件相对位置，判断是否达到拼装要求。
20.如图6所示，在步骤s4中，箱涵件的位姿精调的具体步骤如下：s401.根据s302中两箱涵件相对位置，精调装置控制平台得到待拼装箱涵件调整参数；s402.根据调整参数，精调装置将待拼装箱涵件调整至拼装位置。
21.通过本发明所述预制箱涵件自动精调拼装控制方法，利用精调装置对预制箱涵件进行高精度、高效调整，实现箱涵件高质量拼装；通过3d面结构光相机获得箱涵件的姿态信息、上下错台，左右错边以及拼装间隙参数，控制精调装置对其进行快速精调，保证其满足精调拼装要求。本发明可实现预制箱涵件的拼装精度调整，提高预制箱涵件精调拼装质量，加快了箱涵件的拼装施工进度，可有效缩短施工工期，节约成本。
22.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。