CN102808502A - 高效铺设建筑面层的自动化智能设备及其铺设方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种高效铺设建筑面层的自动化智能设备及其铺设方法，该设备包括机体、底座平台、多轴运动机构和多功能夹具，底座平台安装在机体上，多轴运动机构安装在底座平台上，多功能夹具安装在多轴运动机构上；其中，所述底座平台上还安装有：水平度测量传感器和水平调节支柱，水平度测量传感器和水平调节支柱用于自动调平底座平台；所述机体上还安装有行走装置，行走装置用于水平移动整个设备；所述多轴运动机构，为二维以上的运动机构；所述多功能夹具上安装有：取放装置，喷涂装置和信息采集模块。本发明采用视觉装置作为智能识别，测距装置扫描待铺设区域高度，配合高精度的多维运动机构，可以进行高精度的全自动建筑面层铺设。

Description

高效铺设建筑面层的自动化智能设备及其铺设方法

技术领域

本发明涉及建筑面层铺设自动化设备技术领域，尤其涉及一种高效、高智能度的铺设建筑面层的自动化设备及其铺设方法。

背景技术

建筑面层主要涉及饰面板（砖），板块面层，木、竹面层等建筑用材。传统的建筑面层的铺设绝大多数采用人工铺设。人工铺设受人为因素影响很大，铺设的平整度、空鼓率、水平误差、位置精度、一致性等不容易保证。工人劳动强度大，工作环境较差。该行业属于劳动密集型行业，而且要求工人掌握一定的技术水平。近年来，建筑面层铺设工人出现了“用工荒”，即使工资开到了白领的水平，也仍然不能解决人员短缺的现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够完成自动铺设板块面层，具有精度高，智能度高，能够自动识别地面水平、高度差，自动定位，智能识别建筑面层、自动喷涂粘接层，自动铺设、精密的铺设压力控制，磨损和故障率低的高效铺设建筑面层的自动化智能设备以及铺设方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高效铺设建筑面层的自动化智能设备，包括机体、底座平台、多轴运动机构和多功能夹具，底座平台安装在机体上，多轴运动机构安装在底座平台上，多功能夹具安装在多轴运动机构上；其中，所述底座平台上还安装有：水平度测量传感器和水平调节支柱，水平度测量传感器和水平调节支柱用于自动调平底座平台；所述机体上还安装有行走装置，行走装置用于水平移动整个设备；所述多轴运动机构，为二维以上的运动机构；所述多功能夹具上安装有：取放装置、喷涂装置和信息采集模块；取放装置用于取放建筑面层；喷涂装置用于喷涂粘接材料；信息采集模块包括：视觉装置、测距装置和测力装置，视觉装置用于采集建筑面层的位置、图案以及对铺设区域进行扫描，测距装置用于采集铺设高度信息，测力装置用于采集铺设力度信息。

优选的，所述多轴运动机构为六轴的机械臂。

优选的，所述的高效铺设建筑面层的自动化智能设备还包括喷涂容器，安装在机体一侧，该喷涂容器内装有粘接材料并通过管道将粘接材料输送到喷涂装置。

优选的，所述的高效铺设建筑面层的自动化智能设备还包括安全防护装置，用于安全区域的检测，该安全防护装置安装在机体上，该安全防护装置为安全光幕、安全防护传感器、报警器或防护栏。

优选的，机体上还安装有配重，用于平衡机体的重量分布以防止机体侧倾。

本发明提供的另一技术方案是：一种如上所述的高效铺设建筑面层的自动化智能设备的铺设方法，将整个铺设区域分成铺设区域1、铺设区域2、直至铺设区域N，每个铺设区域划分为M块，所述高效铺设建筑面层的自动化智能设备的工作步骤是：

（1）所述高效铺设建筑面层的自动化智能设备通过行走装置移动到铺设区域1周边，并通过水平度测量传感器和水平调节支柱自动调节底座平台到水平状态；

（2）多轴运动机构移动到铺设区域1上方，通过测距装置对铺设区域1进行高度扫描，以检测铺设区域1是否满足铺设高度要求；

（3）多轴运动机构利用视觉装置对铺设区域1的第1块位置进行定位；

（4）多轴运动机构运动到待铺设的建筑面层上方，利用视觉装置对建筑面层进行识别和定位，如果建筑面层满足铺设要求，利用取放装置拾取建筑面层；

（5）多轴运动机构带动喷涂装置在已拾取的建筑面层或者铺设区域1的第1块位置喷涂粘接材料；

（6）多轴运动机构带动取放装置将已拾取的建筑面层放置在铺设区域1的第1块位置，并进行压实，同时测距装置进行铺设高度测量、测力装置进行铺设力度测量，以保证铺设高度和铺设力度满足铺设要求，从而完成铺设区域1的第1块位置的铺设；

（7）重复步骤（3）至（6）以对铺设区域1的下一块位置进行铺设，直到完成铺设区域1的M块位置全部铺设完成；

（8）重复步骤（1）至（7）以对下一个铺设区域进行铺设，直到铺设区域N铺设完成。

根据上述技术方案描述可知，本发明采用了视觉装置作为智能识别，测距装置扫描待铺设区域高度，配合高精度的多维运动机构，可以进行高精度的全自动建筑面层铺设，配合测力装置和精确的喷涂装置，可以有效控制成本，低空鼓率、保证铺设质量和一致性。该设备自动化程度高，智能度高，大大减少工人数量和劳动强度。

附图说明

图1为本发明高效铺设建筑面层的自动化智能设备的整体图。

图2为本发明高效铺设建筑面层的铺设区域的顺序图。

其中：

1水平调节支柱，     2安全防护传感器，

3配重，                     4机体，

5行走装置，             6多轴运动机构第1轴，

7多轴运动机构第2轴， 8多轴运动机构第3轴，

9多轴运动机构第4轴， 10多轴运动机构第5轴，

11多轴运动机构第6轴， 12多功能夹具，

13测力装置，           14测距装置，

15喷涂装置，           16视觉装置，

17取放装置，           18喷涂容器，

19底座平台。

具体实施方式

参照图1，本发明高效铺设建筑面层的自动化智能设备，它包括：机体4、底座平台19、多轴运动机构和多功能夹具12。机体4上安装有底座平台19，底座平台19上安装有多轴运动机构，多轴运动机构上安装有多功能夹具12。

底座平台19上安装有水平度测量传感器和水平调节支柱1。水平度测量传感器和水平调节支柱1，用于自动调平底座平台19，即根据水平度测量传感器反馈的信号，采用液压、气动，电机驱动等方式驱动水平调节支柱1，直至底座平台19调节到水平状态。

机体4上安装有行走装置5，用于水平移动整个设备。

多轴运动机构为二维以上的运动机构，如机械手、机器人、机械臂等。如图1所述实施例中，多轴运动机构为六轴的机械臂，包括：多轴运动机构第1轴6，多轴运动机构第2轴7，多轴运动机构第3轴8，多轴运动机构第4轴9，多轴运动机构第5轴10，多轴运动机构第6轴11。

多功能夹具12上安装有：取放装置17、喷涂装置15和信号采集模块。取放装置17用于拾取建筑面层。喷涂装置15用于喷涂粘接材料。信息采集模块包括：视觉装置16、测距装置14和测力装置，视觉装置16用于采集建筑面层的位置、图案以及对铺设区域进行定位，测距装置14用于采集铺设高度信息，测力装置用于采集铺设力度信息。

如图1所示实施例中，机体4上较佳的还安装有配重3，用于平衡机体4的重量分布以防止机体4侧倾。

如图1所示实施例中，本发明高效铺设建筑面层的自动化智能设备较佳的还包括喷涂容器18，安装在机体4一侧，喷涂容器18内装有粘接材料并通过管道将粘接材料输送到喷涂装置15。

如图1所示实施例中，本发明高效铺设建筑面层的自动化智能设备较佳的还包括：安全防护装置，用于安全区域的检测，安全防护装置安装在机体4上。安全防护装置，可以为安全光幕、安全防护传感器2（如图1中所示）、报警器等电子防护装置，也可为防护栏等机械防护装置。

依靠自动控制技术和软件实现，本发明高效铺设建筑面层的自动化智能设备可以自动识别铺设位置，建筑面层种类，实现高智能化和自动化的判别和铺设，自动化程度高，可铺设各种饰面板（砖），板块面层，木、竹面层等建筑用材。

本发明高效铺设建筑面层的自动化智能设备的工作过程：行走装置5将设备移动到铺设区域周边，水平调节支柱1和底座平台19上装有的水平度测量传感器调节底座平台19到水平位置（整个设备具备了水平基准从而可以有效保证铺设精度），多轴运动机构驱动测距装置14到铺设区域上方进行铺设区域高度扫描，如果高度差满足铺设要求，多轴运动机构驱动视觉装置16到待铺设的建筑面层上方进行识别和定位，如果建筑面层满足铺设要求，通过取放装置17进行拾取，多轴运动机构带动喷涂装置15在铺设区域（或者在建筑面层）喷涂粘接材料，多轴运动机构带动取放装置17将建筑面层放置在铺设区域，并进行压实，同时测距装置进行铺设高度测量、测力装置进行铺设力度测量，保证铺设要求。

下面参照实例对本发明高效铺设建筑面层的自动化智能设备的具体工作过程进行具体说明。参照图2，总需要铺设30*15=450块建筑面层。设备每次铺设15块，可将铺设面积分为铺设区域1（1-1,1-2........1-15），铺设区域2（2-1,2-2........2-15），直至铺设区域30（30-1,30-2........30-15）。

（1）高效铺设建筑面层的自动化智能设备通过行走装置5移动到铺设区域1周边，并通过水平度测量传感器和水平调节支柱1自动调节底座平台19到水平状态。

（2）多轴运动机构移动到铺设区域1上方，通过测距装置14对铺设区域1进行高度扫描，以检测铺设区域1是否满足铺设高度要求。

（3）多轴运动机构利用视觉装置16对铺设区域1-1（即铺设区域1的第1块位置）进行定位。

（4）多轴运动机构运动到待铺设的建筑面层上方，利用视觉装置16对建筑面层进行识别和定位，如果建筑面层满足铺设要求，利用取放装置17拾取建筑面层。

（5）多轴运动机构带动喷涂装置15在已拾取的建筑面层或者铺设区域1-1喷涂粘接材料。

（6）多轴运动机构带动取放装置17将已拾取的建筑面层放置在铺设区域1-1，并进行压实，同时测距装置14进行铺设高度测量，测力装置进行铺设力度测量，以保证铺设高度和铺设力度满足铺设要求，从而完成铺设区域1-1的铺设。

（7）重复步骤（3）至（6）以对铺设区域1的下一块位置进行铺设，直到铺设区域1的15块位置全部铺设完成。

（8）重复步骤（1）至（7）以对下一个铺设区域进行铺设，直到铺设区域30铺设完成。

在本发明中，由于设计采用了行走装置设计，可以使设备在不同的铺设区域间自由活动，同时采用精密的多轴运动系统，可保证多自由度运动，使该设备的可铺设范围大大增加。该设备有如下优点：

1.大大减少工人数量，最多只需1名操作人员即可。

2.大大减轻工人劳动工作强度以及职业病风险。

3.铺设速度快，是人工铺设速度的十几倍。

4.极低的空鼓率，理论上可以完全避免。

5.可以有较大的市场空间。

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做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效铺设建筑面层的自动化智能设备，其特征在于，包括机体、底座平台、多轴运动机构和多功能夹具，底座平台安装在机体上，多轴运动机构安装在底座平台上，多功能夹具安装在多轴运动机构上；

其中，所述底座平台上还安装有：水平度测量传感器和水平调节支柱，水平度测量传感器和水平调节支柱用于自动调平底座平台；

所述机体上还安装有行走装置，行走装置用于水平移动整个设备；

所述多轴运动机构，为二维以上的运动机构；

所述多功能夹具上安装有：取放装置、喷涂装置和信息采集模块；取放装置用于取放建筑面层；喷涂装置用于喷涂粘接材料；信息采集模块包括：视觉装置、测距装置和测力装置，视觉装置用于采集建筑面层的位置、图案以及对铺设区域进行扫描，测距装置用于采集铺设高度信息，测力装置用于采集铺设力度信息。

2.根据权利要求1所述的高效铺设建筑面层的自动化智能设备，其特征在于，所述多轴运动机构为六轴的机械臂。

3.根据权利要求1或2所述的高效铺设建筑面层的自动化智能设备，其特征在于，还包括喷涂容器，安装在机体一侧，该喷涂容器内装有粘接材料并通过管道将粘接材料输送到喷涂装置。

4.根据权利要求1或2所述的高效铺设建筑面层的自动化智能设备，其特征在于：还包括安全防护装置，用于安全区域的检测，该安全防护装置安装在机体上，该安全防护装置为安全光幕、安全防护传感器、报警器或防护栏。

5.根据权利要求1或2所述的高效铺设建筑面层的自动化智能设备，其特征在于：机体上还安装有配重，用于平衡机体的重量分布以防止机体侧倾。

6.一种如权利要求1至5中任一权利要求所述的高效铺设建筑面层的自动化智能设备的铺设方法，其特征在于：

整个铺设区域分成铺设区域1、铺设区域2、直至铺设区域N，每个铺设区域划分为M块，所述高效铺设建筑面层的自动化智能设备的工作步骤是：

（1）所述高效铺设建筑面层的自动化智能设备通过行走装置移动到铺设区域1周边，并通过水平度测量传感器和水平调节支柱自动调节底座平台到水平状态；

（2）多轴运动机构移动到铺设区域1上方，通过测距装置对铺设区域1进行高度扫描，以检测铺设区域1是否满足铺设高度要求；

（3）多轴运动机构利用视觉装置对铺设区域1的第1块位置进行定位；

（4）多轴运动机构运动到待铺设的建筑面层上方，利用视觉装置对建筑面层进行识别和定位，如果建筑面层满足铺设要求，利用取放装置拾取建筑面层；

（5）多轴运动机构带动喷涂装置在已拾取的建筑面层或者铺设区域1的第1块位置喷涂粘接材料；

（6）多轴运动机构带动取放装置将已拾取的建筑面层放置在铺设区域1的第1块位置，并进行压实，同时测距装置进行铺设高度测量、测力装置进行铺设力度测量，以保证铺设高度和铺设力度满足铺设要求，从而完成铺设区域1的第1块位置的铺设；

（7）重复步骤（3）至（6）以对铺设区域1的下一块位置进行铺设，直到完成铺设区域1的M块位置全部铺设完成；

（8）重复步骤（1）至（7）以对下一个铺设区域进行铺设，直到铺设区域N铺设完成。

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