管片拼装机以及管片拼装方法技术

本申请公开了一种管片拼装机及其管片拼装方法。管片拼装机包括管片抓取装置、驱动装置和视觉系统，驱动装置用于控制管片抓取装置运动，且驱动装置包括周向旋转机构、竖直驱动机构和轴向驱动机构，周向旋转机构绕其轴线可转动，且管片抓取装置在周向旋转机构的带动下转动；竖直驱动机构被配置为驱动管片抓取装置在竖直方向移动；轴向驱动机构连接在周向旋转机构上且被配置为驱动管片抓取装置在轴向方向移动。视觉系统包括与管片抓取装置连接的机械臂以及设置在机械臂端部的视觉装置。机械臂相对于管片抓取装置可伸缩地设置以带动视觉装置伸出或缩回，视觉装置被配置为获取待拼装管片的待拼装位置和初始位置。本申请的管片拼装机提高拼装质量。装机提高拼装质量。装机提高拼装质量。

【技术实现步骤摘要】
管片拼装机以及管片拼装方法


[0001]本申请涉及一种管片拼装机以及管片拼装方法。

技术介绍

[0002]在地下隧道的盾构法施工中，盾构机依靠管片拼装机对管片进行拼装，目前，管片拼装需要操作人员手持遥控器，控制拼装机将管片拼装到指定位置。通过人工遥控的方式，人工的劳动强度大，且存在一定安全隐患，拼装质量无法保障。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种管片拼装机以及管片拼装方法，以提高拼装质量。
[0004]本申请第一方面提供一种管片拼装机，包括：
[0005]管片抓取装置，用于抓取管片并控制管片的姿态；
[0006]驱动装置，用于控制管片抓取装置运动，且驱动装置包括周向旋转机构、竖直驱动机构和轴向驱动机构，周向旋转机构被配置为绕其轴线可转动，且管片抓取装置设置在周向旋转机构上以在周向旋转机构的带动下转动；竖直驱动机构连接在周向旋转机构上且被配置为驱动管片抓取装置在竖直方向移动；轴向驱动机构连接在周向旋转机构上且被配置为驱动管片抓取装置在轴向方向移动；和
[0007]视觉系统，包括与管片抓取装置连接的机械臂以及设置在机械臂端部的视觉装置，机械臂相对于管片抓取装置可伸缩地设置以带动视觉装置伸出或缩回，视觉装置被配置为获取待拼装管片的待拼装位置和初始位置。
[0008]在一些实施例中，机械臂包括六轴机械臂。
[0009]在一些实施例中，视觉装置被配置为通过已拼装管片上的预设特征获取待拼装管片的待拼装位置并通过待拼装管片上的预设特征获取待拼装管片的初始位置，预设特征包括管片的边缘特征或者管片上预留的识别特征。
[0010]在一些实施例中，视觉装置包括相机，相机被配置为获取管片的图像并根据管片的图像获取管片的位置。
[0011]在一些实施例中，视觉装置包括测距传感器，测距传感器被配置为根据视觉装置与管片之间的距离获取管片的位置。
[0012]在一些实施例中，管片拼装机还包括第一控制器，第一控制器被配置为根据待拼装管片的待拼装位置和初始位置获取驱动装置的驱动行程信息，并根据驱动行程信息控制驱动装置动作。
[0013]在一些实施例中，管片拼装机还包括第二控制器，第二控制器与第一控制器信号连接且被配置为控制机械臂动作。
[0014]本申请第二方面一种管片拼装机的管片拼装方法，包括如下步骤：
[0015]控制机械臂伸出以使视觉装置获取待拼装管片的待拼装位置；
[0016]获取待拼装管片的待拼装位置后控制机械臂缩回，并控制驱动装置动作以带动管
片抓取装置到达待拼装管片的存放处；
[0017]在存放处，控制机械臂伸出以使视觉装置获取待拼装管片的初始位置；以及
[0018]根据待拼装位置和初始位置控制驱动装置动作和管片抓取装置动作以使待拼装管片从初始位置到达待拼装位置。
[0019]在一些实施例中，根据待拼装位置和初始位置控制驱动装置动作和管片抓取装置动作以使待拼装管片从初始位置到达待拼装位置包括：根据待拼装位置和初始位置计算获取驱动装置的驱动行程信息以及管片抓取装置的姿态信息，并根据驱动行程信息控制驱动装置动作并根据姿态信息控制管片抓取装置动作以使待拼装管片从初始位置到达待拼装位置。
[0020]在一些实施例中，管片拼装方法还包括在待拼装管片到达待拼装位置之前的中间位置时，控制机械臂伸出以使视觉装置再次获取待拼装管片的实时位置以及待拼装管片的目标位置，并根据再次获取的结果控制驱动装置和管片抓取装置动作以完成拼装。
[0021]基于本申请提供的技术方案，管片拼装机包括管片抓取装置、驱动装置和视觉系统，管片抓取装置用于抓取管片并控制管片的姿态；驱动装置用于控制管片抓取装置运动，且驱动装置包括周向旋转机构、竖直驱动机构和轴向驱动机构，周向旋转机构被配置为绕其轴线可转动，且管片抓取装置设置在周向旋转机构上以在周向旋转机构的带动下转动；竖直驱动机构连接在周向旋转机构上且被配置为驱动管片抓取装置在竖直方向移动；轴向驱动机构连接在周向旋转机构上且被配置为驱动管片抓取装置在轴向方向移动。视觉系统包括与管片抓取装置连接的机械臂以及设置在机械臂端部的视觉装置。机械臂相对于管片抓取装置可伸缩地设置以带动视觉装置伸出或缩回，视觉装置被配置为获取待拼装管片的待拼装位置和初始位置。本申请的管片拼装机通过设置可伸缩设置的机械臂，该机械臂可带动视觉装置向外伸出，以扩大视觉装置的采集范围，进而提高视觉装置对待拼装管片相关位置信息采集的准确性，从而提高拼装质量。
[0022]通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0024]图1为本申请实施例的管片拼装机的局部立体结构示意图。
[0025]图2为本申请实施例的管片拼装机的另一状态的局部立体结构示意图。
[0026]图3为本申请实施例的管片拼装方法的步骤图。
[0027]图4为本申请实施例的管片拼装机的各坐标系图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提
下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0030]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管片拼装机，其特征在于，包括：管片抓取装置(50)，用于抓取管片并控制所述管片的姿态；驱动装置，用于控制所述管片抓取装置(50)运动，且所述驱动装置包括周向旋转机构(10)、竖直驱动机构(30)和轴向驱动机构(40)，所述周向旋转机构(10)被配置为绕其轴线可转动，且所述管片抓取装置(50)设置在所述周向旋转机构(10)上以在所述周向旋转机构(10)的带动下转动；所述竖直驱动机构(30)连接在所述周向旋转机构(10)上且被配置为驱动所述管片抓取装置(50)在竖直方向移动；所述轴向驱动机构(40)连接在所述周向旋转机构(10)上且被配置为驱动所述管片抓取装置(50)在轴向方向移动；和视觉系统，包括与所述管片抓取装置(50)连接的机械臂(60)以及设置在所述机械臂(60)端部的视觉装置(70)，所述机械臂(60)相对于所述管片抓取装置(50)可伸缩地设置以带动所述视觉装置(70)伸出或缩回，所述视觉装置(70)被配置为获取待拼装管片的待拼装位置和初始位置。2.根据权利要求1所述的管片拼装机，其特征在于，所述机械臂(60)包括六轴机械臂。3.根据权利要求1所述的管片拼装机，其特征在于，所述视觉装置(70)被配置为通过已拼装管片上的预设特征获取待拼装管片的待拼装位置并通过待拼装管片上的预设特征获取所述待拼装管片的初始位置，所述预设特征包括管片的边缘特征或者管片上预留的识别特征。4.根据权利要求1所述的管片拼装机，其特征在于，所述视觉装置(70)包括相机，所述相机被配置为获取管片的图像并根据管片的图像获取管片的位置。5.根据权利要求1所述的管片拼装机，其特征在于，所述视觉装置(70)包括测距传感器，所述测距传感器被配置为根据所述视觉装置(70)与管片之间的距离获取管片的位置。6.根据权利要求1所述的管片拼装机，其特征在于，所述管片拼装机还包括第一控制器，所述第一控制器被配置为根据待拼装管片的待拼装位置和初始位置获取所述驱动装置的驱动行...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜礼杰，文勇亮，张培，王若愚，张洪雷，王珩，李明泽，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：