CN220468770U - 一种渠道护坡预制块铺装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种渠道护坡预制块铺装装置，包括移动平台、捕捉识别系统和铺装系统；移动平台包括承载桁架、输送滑道和行走系统；捕捉识别系统包括相机系统和计算机中控用于通过对预制模块的图像识别控制铺装系统进行预制块的抓取和释放铺装；铺装系统包括设置于机架上的抓取机构、升降机构和横移机构；本实用新型通过设置捕捉识别系统，并根据现场状况自主调节抓取、移动、对位铺装，可实现预制块的自动化智能铺装，解决了在渠道护坡预制块铺装过程中，由于坡面松软，容易形变，精度要求高，预制块自动化铺装困难的问题，相较于人工铺设，效率更高，更安全，并兼顾了经济性。

Description

一种渠道护坡预制块铺装装置

技术领域

本实用新型属于建筑施工装备设计技术领域，尤其属于渠道施工中预制块铺装施工装备设计技术领域，具体涉及一种渠道护坡的地面预制块智能铺装装置。

背景技术

预制块在地面铺装中常常应用，如渠道护坡常常采用预制块进行铺装保护，预制块主要由混凝土制成，其独特的连锁式设计，对于防止水浪冲刷具有非常好的整体稳定性。连锁结构的护坡砖，在铺设完成后，砖孔中均可种植绿色植被或灌木。

目前预制块的铺设主要由人工来完成，主要的操作步骤为：吊机将打包好的预制块吊到待铺装地点附近，工人以两个人为一组，将预制块拆分出来，抬到需要铺装的坡面上进行铺装。

传统的铺装工艺存在如下问题：传统的铺装方法为劳动密集型的施工方法，效率低，安全性低。由于预制块材质的特点，其单块质量在100斤以上，人工铺装过程中搬运和调整困难，效率低下。两个人为一组，平均一天能够铺装200块。人工铺装工作量大，搬运预制块身体负荷大，安全性低；一般道路智能化铺砖机械适用于平整且相对结实的地面路基，铺砖口卡接顺畅，基底平整无变形无坡脚。采用这类机械式自动化铺砖方法与装置，无法有效解决斜坡面松软垫层上重型大尺寸砌块的精准对位和高效铺装问题。

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足公开了一种渠道护坡预制块铺装装置。本实用新型目的是提供一种可在复杂地面行走、能够准确进行预制块衔接铺装智能化程度高的渠道护坡预制块铺装装置。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：包括移动平台、捕捉识别系统和铺装系统；

移动平台包括承载桁架、输送滑道和行走系统；桁架由平行布置两桁梁组成基础承重平台，桁梁之间设置有联接梁、并与有用于输送滑道的多个滚轴固定杆连接构成框架结构；输送滑道包括设置于桁梁之间并等间隔布置的多个滚轴和桁架一端联接并倾斜布置的送料平台；行走系统包括履带系统和轮架；轮架支撑联接履带系统与桁架构成可移动平台；

捕捉识别系统包括相机系统和计算机中控用于通过对预制模块的图像识别控制铺装系统进行预制块的抓取和释放铺装；

铺装系统包括设置于机架上的抓取机构、升降机构和横移机构；抓取机构用于对预制块抓取固定并在随系统移动后释放预制块进行铺装；升降机构用于在抓取机构对预制块稳定抓取后，将其提升，运行到铺装位后准确降下预制块；横移机构用于预制块抓取并提升后的横向移动；机架为四立柱组合的两平行门架结构，两门架底部分别通过滚轮与桁架侧壁可移动结合。

横移机构包括：上导轨和下导轨以及在上导轨上移动的滑轨小车；机架两门架上端部设置台阶结构的承台，两上导轨平行固定布置于承台上、并沿垂直与桁架方向设置延伸至机架一侧外部；滑轨小车底部设置四个滚轮并沿上轨道有底架驱动移动；下轨道设置于机架两门架中部一侧的台阶承台上，同样沿垂直与桁架方向设置延伸至机架同侧的外部，升降机构下部设置有滚轮沿下轨道限位移动。

升降机构包括：承重立杆、拉杆、伸缩立杆、悬挂平台和抓手平台；承重立杆对称布置四根，上端与横移机构的滑轨小车底面悬挂联接固定，下端与悬挂平台上表面联接固定；悬挂平台四角设置拉杆与抓手平台悬挂联接固定；悬挂平台中部四角内侧对称设置四根伸缩立杆，四根伸缩立杆穿过抓手平台对应设置的四个通孔与抓取机构可上下伸缩联接构成升降结构。

抓取机构包括曲臂杠杆式抓手；抓手上端部与升降机构的伸缩立杆可伸缩驱动联接，由伸缩立杆实现垂直上下移动。

进一步所述抓手由抓取部件和动力部件组成实现成对预制件的抓取固定和释放。

进一步所述抓手平台中心开有矩形限位槽，抓取机构在矩形限位槽中上下伸缩限位移动。

进一步所述桁架末端的移动路线上装有限位器；桁架上还装有阻隔装置用于预制块的阻隔。

进一步所述抓手平台一侧沿下导轨限位滑动，并与抓手平台传动装置驱动连接；抓手平台传动装置由设置差速器的发动机驱动。

进一步所述送料平台与桁架一端连接、另一端搭接于地面，构成与桁架平面呈有30°的角度斜面。

本实用新型铺装装置进行预制块铺装施工包括下述步骤：

Step1对坡面削坡，经过坡面验收后进行压顶、基脚浇筑，再土工布铺设符合设计要求验收通过后，即可进行混凝土联锁块铺设施工。将渠道护坡预制块智能铺装装置放置在需要铺装预制块的坡面上，将预制块从送料平台上，预制块将由输送滑道输送至桁架的预定位置。

Step2抓手控制系统移动至桁架上预制块所在位置附近，捕捉识别系统获得桁架上预制块的影像，通过对影像降噪，边缘处理等操作后，获得桁架上预制块的坐标，抓手控制系统进行微调以抓取预制块。

Step3捕捉识别系统获得护坡上已经铺设的预制块影像，通过对影像降噪，边缘处理等操作后，获得放置预制块的坐标，抓手控制系统将预制块铺装在该坐标处。

Step4完成预制块的铺装，进行下一块预制块的铺装。

输送滑道的主要功能为输送预制块到桁架的预定位置，包括滚轴传输机构和送料平台。滚轴传输机构既能适应各种地面铺装预制块的要求，又能控制每块预制块在桁架上的位置。

行走系统包含履带系统和轮架。通过驱动电机，铺装装置能够在地面上移动。当完成一列预制块铺装后，电机驱动能铺装装置移动，进行下一列预制块的铺装。

捕捉识别系统包含相机系统和计算机中控室，相机系统包括结构光3D相机及其连接件、数据线，相机系统可以获得预制块的影像，其特征为L型边。计算机中控室存有预制块影像处理的程序和抓手移动的控制程序。影像处理的步骤为降噪，边缘提取，获取预制块的中心坐标。

渠道施工中铺装的大尺寸预制块存在形状不规整，预制块间隙需要实时调整的问题，这使得计算预制块铺装困难。预制块间距过小，预制块便因摩擦力过大难以铺下；若预制块间距过大，裕度的累积会使得铺装顺序靠后的预制块，因为预制块间相互连锁无法铺下。预制块铺设存在垫层松软问题，使得预制块铺装好后也会移动。这些客观条件要求实时调整预制块的铺装位置，对铺装点进行动态调整。

本实用新型设计一种渠道护坡预制块智能铺装方法及装置，采用机械铺装的方式代替人工，保证人员安全，提高铺装效率。并采用图像识别的技术，对铺装点进行动态调整，满足铺装要求。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

已实用新型的室内铺装地砖的机器人，能够做到较为精准的定位地砖，但其在松软大变形垫层和不规则地砖铺装方面存在不足。由于需要对地砖间距把控进行实时计算和调整，其定位原理难以在渠道预制块铺装应用。已实用新型的人行道砖的铺装装置，仅能满足较为坚硬的垫层上铺装，并且也难以满足在松软垫层上对每块预制块进行精准调控的要求。

本实用新型装置进行预制块铺装可以节省人工成本投入，提高生产效率；铺装方式为智能自动化铺装，相较于人工铺装的方式，更加安全，降低工作量，提高作业的自动化水平。本实用新型装置采用野外影像智能识别方式，可靠性高。通过算法调配各部件，准确、可靠、效率更高。本实用新型方法解决了斜坡面松软垫层上重型大尺寸预制块的精准对位和高效铺装问题，使用环境多样，适应性强。

附图说明

图1为本实用新型实施例中铺装装置系统示意图；

图2为本实用新型实施例中铺装装置正视图；

图3为本实用新型实施例中铺装装置侧视图；

图4为本实用新型实施例中铺装装置俯视图；

图5为本实用新型实施例中阻隔装置结构示意图；

图6为本实用新型实施例中抓手结构示意图。

图中：1—移动平台，2—捕捉识别系统，3—铺装系统，4—预制块，10—桁架；11—输送滑道，111—滚轴，112—送料平台，113—阻隔装置，1131—阻挡板，1132—活动轴；12—行走系统，121—履带系统，122—轮架，1211—主动轮，1212—履带和滚轮；21—相机系统，22—计算机中控室；31—机架，32—上导轨，33—手动控制面板，34—座椅，35—滑轨小车，36—承重立杆，37—悬挂平台，38—下导轨，39—拉杆，310—伸缩立杆，311—抓手平台，312—抓手，3121—抓取部件，3122—动力部件，313—发动机，314—抓手平台传动装置，315—铺装系统传动装置，316—限位器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进一步说明，具体实施方式是对本实用新型原理的进一步说明，不以任何方式限制本实用新型，与本实用新型相同或类似技术均没有超出本实用新型保护的范围。

结合附图。

以下实施例公开了一种渠道护坡预制块智能铺装装置。

如图2所示，渠道护坡预制块智能铺装装置正视图；如图3所示，渠道护坡预制块智能铺装装置侧视图；如图4所示，渠道护坡预制块智能铺装装置俯视图；包括：移动平台1、捕捉识别系统2、铺装系统3。

移动平台1包括：承载桁架10、输送滑道11和行走系统12。

桁架10由平行布置两桁梁组成基础承重平台，桁架10末端的移动路线上装有限位器316；桁梁之间设置有联接梁、并与有用于输送滑道11的多个滚轴111固定杆连接构成框架结构。

输送滑道11包括：设置于桁架10的多个滚轴111，相邻滚轴111等间隔分布；和桁架10一端联接并倾斜布置接于地面的送料平台112。送料平台112用于放置将要铺装的预制块4，送料平台112设置于桁架10的一端，并与桁架10平面呈有30°的角度。在桁架10上装有阻隔装置113，阻隔装置113结构示意图如图5所示，包括阻挡板1131和活动轴1132；阻挡板1131通过活动轴1132与桁架10相连，下滑时预制块滑过挡板1131上部，挡板1131围绕活动轴1132翻转，吸收预制块下滑的动能，使预制块在布料平台上分布均匀。

行走系统12由履带系统121和轮架122构成；履带系统121通过轮架122与桁架10支撑联接。履带系统121包含电机驱动的主动轮1211、履带和滚轮1212。

捕捉识别系统2包括相机系统21和计算机中控室22。

相机系统21包括结构光3D相机及其连接件、数据线。

计算机中控室22存有预制块影像处理的程序和抓手312移动的控制程序。计算机中控室22中预制块影像处理的步骤为降噪，边缘提取，获取预制块4的中心坐标。作预制块影像处理的图形特征为L型边，这既保证了精度也使处理数据的时间控制在合理的范围内。

铺装系统3包括：设置于机架31的抓取机构、升降机构和横移机构。铺装系统3通过捕捉识别系统2产生的信号进行铺装。由捕捉识别系统2控制。抓取机构实现对预制块4进行稳定的抓取固定并在随系统移动后准确释放预制块4进行铺装；升降机构实现在抓取机构对预制块4稳定抓取后，将其提升，运行到铺装位后准确降下预制块4；横移机构实现预制块4抓取并提升后的横向移动。机架31为四立柱组合的两平行门架结构，两门架底部分别通过滚轮与桁架10侧壁可移动结合。

横移机构包括：上导轨32和下导轨38以及在上导轨32上移动的滑轨小车35；机架31两门架上端部设置台阶结构的承台，两上导轨32平行固定布置于承台上、并沿垂直与桁架10方向设置延伸至机架31一侧外部；滑轨小车35底部设置四个滚轮并沿上轨道32有底架驱动移动；下轨道38设置于机架31两门架中部一侧的台阶承台上，同样沿垂直与桁架10方向设置延伸至机架31同侧的外部，升降机构下部有滚轮沿下轨道38限位移动增加系统的稳定性。

升降机构包括：承重立杆36、拉杆39、伸缩立杆310、悬挂平台37和抓手平台311；承重立杆36对称布置四根，上端与横移机构的滑轨小车底面悬挂联接固定，下端与悬挂平台37上表面联接固定；悬挂平台37四角设置拉杆39与抓手平台311悬挂联接固定；悬挂平台37中部四角内侧对称设置四根伸缩立杆310，四根伸缩立杆310穿过抓手平台311对应设置的四通孔与抓取机构可上下伸缩联接构成升降结构；抓手平台311中心开有矩形孔，抓取机构在在矩形孔中上下伸缩移动。

机架31上装有手动控制面板33和座椅34。

抓取机构包括：曲臂杠杆式抓手312；抓手312上端部与伸缩立杆310可伸缩驱动联接，由伸缩立杆310实现垂直上下移动；抓手312由抓取部件3121和动力部件3122组成实现成对预制件的抓取固定和释放，动力部件通过对抓取部件施加压力，抓取部件受压后发成变形夹取预制块。

抓手平台311一侧沿下导轨38限位滑动，并与抓手平台传动装置314相连。抓手平台传动装置314与发动机313相连。

发动机313与抓手平台传动装置314连接，使抓手平台311可作垂直于桁架10向水平外侧方向的位移。发动机313采用差速器，得以精确控制装置的位移速度，并与铺装系统传动装置315连接，使铺装系统3可沿桁架10长度方向的位移。限位器316安装在桁架10上，限制铺装系统3的移动范围，防止铺装系统3过度位移移出桁架10。

本实用新型装置的施工工艺流程为：

Step1对坡面削坡，经过坡面验收后进行压顶、基脚浇筑，再土工布铺设符合设计要求验收通过后，即可进行混凝土联锁块铺设施工。将渠道护坡预制块智能铺装装置放置在需要铺装预制块4的坡面上，将预制块4从送料平台112上，预制块4将由输送滑道11的滚轴112输送至桁架10的预定位置。

Step2铺装系统3移动至桁架10上预制块4所在位置附近，捕捉识别系统2获得桁架10上预制块4的影像，通过对影像降噪，边缘处理等操作后，获得桁架10上预制块4的坐标，铺装系统3进行微调以抓取预制块4。

Step3捕捉识别系统2获得护坡上已经铺设的预制块影像，通过对影像降噪，边缘处理等操作后，获得放置预制块4的坐标，铺装系统3将预制块4铺装在该坐标处。

Step4完成预制块4的铺装，进行下一块预制块4的铺装。

Claims (10)

1.一种渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：包括移动平台、捕捉识别系统和铺装系统；

移动平台包括承载桁架、输送滑道和行走系统；桁架由平行布置两桁梁组成基础承重平台，桁梁之间设置有联接梁、并与有用于输送滑道的多个滚轴固定杆连接构成框架结构；输送滑道包括设置于桁梁之间并等间隔布置的多个滚轴和桁架一端联接并倾斜布置的送料平台；行走系统包括履带系统和轮架；轮架支撑联接履带系统与桁架构成可移动平台；

捕捉识别系统包括相机系统和计算机中控，用于通过对预制模块的图像识别控制铺装系统进行预制块的抓取和释放铺装；

铺装系统包括设置于机架上的抓取机构、升降机构和横移机构；抓取机构用于对预制块抓取固定并在随系统移动后释放预制块进行铺装；升降机构用于在抓取机构对预制块稳定抓取后，将其提升，运行到铺装位后准确降下预制块；横移机构用于预制块抓取并提升后的横向移动；机架为四立柱组合的两平行门架结构，两门架底部分别通过滚轮与桁架侧壁可移动结合。

2.根据权利要求1所述的渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：横移机构包括：上导轨和下导轨以及在上导轨上移动的滑轨小车；机架两门架上端部设置台阶结构的承台，两上导轨平行固定布置于承台上、并沿垂直与桁架方向设置延伸至机架一侧外部；滑轨小车底部设置四个滚轮并沿上轨道有底架驱动移动；下轨道设置于机架两门架中部一侧的台阶承台上，同样沿垂直与桁架方向设置延伸至机架同侧的外部，升降机构下部设置有滚轮沿下轨道限位移动。

3.根据权利要求2所述的渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：升降机构包括：承重立杆、拉杆、伸缩立杆、悬挂平台和抓手平台；承重立杆对称布置四根，上端与横移机构的滑轨小车底面悬挂联接固定，下端与悬挂平台上表面联接固定；悬挂平台四角设置拉杆与抓手平台悬挂联接固定；悬挂平台中部四角内侧对称设置四根伸缩立杆，四根伸缩立杆穿过抓手平台对应设置的四个通孔与抓取机构可上下伸缩联接构成升降结构。

4.根据权利要求3所述的渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：抓取机构包括曲臂杠杆式抓手；抓手上端部与升降机构的伸缩立杆可伸缩驱动联接，由伸缩立杆实现垂直上下移动。

5.根据权利要求4所述的渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：所述抓手由抓取部件和动力部件组成实现成对预制件的抓取固定和释放。

6.根据权利要求4所述的渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：所述抓手平台中心开有矩形限位槽，抓取机构在矩形限位槽中上下伸缩限位移动。

7.根据权利要求4所述的渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：所述桁架末端的移动路线上装有限位器；桁架上还装有阻隔装置用于预制块的阻隔。

8.根据权利要求4所述的渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：所述抓手平台一侧沿下导轨限位滑动，并与抓手平台传动装置驱动连接；抓手平台传动装置由设置差速器的发动机驱动。

9.根据权利要求4所述的渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：所述送料平台与桁架一端连接、另一端搭接于地面，构成与桁架平面呈有30°的角度斜面。

10.根据权利要求4所述的渠道护坡预制块铺装装置，其特征在于：所述相机系统包括结构光3D相机及其连接件、数据线，相机系统用于获得预制块的影像；并传送给计算机中控；计算机中控用于预制块影像处理和各系统控制。