管片拼裝機(jī)作為盾構(gòu)機(jī)的核心部件之一,其工作效率對(duì)盾構(gòu)隧道施工進(jìn)度和施工質(zhì)量有很大影響。鑒于管片拼裝機(jī)操作人員依靠肉眼識(shí)別和主觀判斷進(jìn)行作業(yè),造成管片抓取效率低、拼裝質(zhì)量難以保證,本文提出一種仿形法管片拼裝機(jī)智能化抓取及拼裝算法。通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)相關(guān)參數(shù),推導(dǎo)出拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)公式及相應(yīng)微調(diào)系統(tǒng)油缸行程公式,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管片拼裝機(jī)抓取和拼裝姿態(tài)調(diào)整自動(dòng)化、精準(zhǔn)化。通過(guò)MATLAB軟件對(duì)該算法進(jìn)行數(shù)值仿真,驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。 

【文章來(lái)源】：鐵道建筑. 2020,60(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

管片拼裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)

管片拼裝機(jī)安裝在盾構(gòu)機(jī)的盾尾。通過(guò)平移油缸、提升油缸和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)分別實(shí)現(xiàn)管片沿隧道軸向、徑向和周向的運(yùn)動(dòng)，即拼裝頭初調(diào)定位。管片拼裝頭分為吸盤(pán)式和扣頭螺栓式，本文主要研究扣頭螺栓式拼裝頭的定位�？垲^螺栓式拼裝頭上安裝有俯仰油缸和偏轉(zhuǎn)油缸，見(jiàn)圖2。結(jié)合兩側(cè)提升油缸的不同步動(dòng)作可以分別實(shí)現(xiàn)管片的俯仰、偏轉(zhuǎn)以及橫搖，即管片的微調(diào)定位。管片拼裝機(jī)的平移、回轉(zhuǎn)、提升、俯仰、偏轉(zhuǎn)和橫搖動(dòng)作分別對(duì)應(yīng)拼裝頭的6個(gè)自由度動(dòng)作[8]。本文坐標(biāo)方位一律按圖2的坐標(biāo)系確定，豎直向上方向?yàn)閦軸正向，向前開(kāi)挖軸線方向?yàn)閥軸正向，并根據(jù)右手法則確定x軸正向。

管片拼裝機(jī)在抓取管片前各油缸位于初始狀態(tài)，見(jiàn)圖3。在激光測(cè)距儀A接收到管片信號(hào)時(shí)確定管片進(jìn)入抓取區(qū)域，管片拼裝機(jī)開(kāi)始移動(dòng)至抓取區(qū)域。管片拼裝機(jī)抓取裝置安裝了激光測(cè)距儀B,C,D（參見(jiàn)圖2），其中B和C對(duì)稱位于抓取頭前端兩側(cè)，測(cè)距儀B和D位于抓取頭沿y軸同一方向位置。根據(jù)各測(cè)距儀數(shù)據(jù)的變化確定管片拼裝機(jī)抓取頭行程及微調(diào)路線，最終實(shí)現(xiàn)管片抓取。管片拼裝機(jī)抓取頭在準(zhǔn)確抓取管片后，開(kāi)始進(jìn)行拼裝動(dòng)作，根據(jù)管片錯(cuò)縫拼裝工藝流程及相鄰管片拼裝點(diǎn)位置可以得到拼裝管片時(shí)的初調(diào)定位參數(shù)，即管片拼裝機(jī)各個(gè)油缸的待調(diào)整參數(shù)。管片拼裝機(jī)根據(jù)初調(diào)定位參數(shù)控制平移、回轉(zhuǎn)、提升機(jī)構(gòu)將管片移動(dòng)至預(yù)定位置[9]�？紤]到測(cè)距儀測(cè)量誤差，根據(jù)管片拼裝機(jī)各方位測(cè)距儀數(shù)據(jù)的變化實(shí)時(shí)確定管片拼裝機(jī)抓取頭行程及微調(diào)路線，最終實(shí)現(xiàn)待拼裝管片與已拼裝管片間的精準(zhǔn)定位。圖4給出了智能拼裝機(jī)仿形法抓取及拼裝總體工藝流程。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]盾構(gòu)管片拼裝機(jī)原理及結(jié)構(gòu)分析[J]. 李巖,祖妍.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2017(06)
[2]蘭州地鐵黃河隧道設(shè)計(jì)難點(diǎn)及方案論證[J]. 王飛.  鐵道工程學(xué)報(bào). 2014(08)
[3]盾構(gòu)管片拼裝機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J]. 張碧,趙海峰,楊濤,何恩光.  礦山機(jī)械. 2014(04)
[4]六自由度盾構(gòu)管片拼裝機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 錢(qián)曉剛,高峰,郭為忠.  機(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2008(01)
[5]盾構(gòu)隧道管片拼裝技術(shù)[J]. 王林民.  山西建筑. 2007(01)
[6]盾構(gòu)管片拼裝機(jī)設(shè)計(jì)研究[J]. 管會(huì)生,黃松和,徐濟(jì)平.  礦山機(jī)械. 2005(03)

碩士論文
[1]盾構(gòu)機(jī)管片拼裝機(jī)器人與視覺(jué)系統(tǒng)研究[D]. 李穗婷.華南理工大學(xué) 2018
[2]新型全自動(dòng)管片拼裝機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力特性仿真與研究[D]. 李珊珊.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2011
[3]TBM后配套管片自動(dòng)拼裝機(jī)設(shè)計(jì)及研究[D]. 魏要強(qiáng).武漢大學(xué) 2005
[4]隧道管片自動(dòng)拼裝機(jī)的虛擬樣機(jī)及其仿真[D]. 程燕.武漢大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3485126