CN108222455A - 一种自动化铺砖机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动化铺砖机，包括机身，上驱动架，伸缩柱一，调平装置，下驱动架，伸缩柱二，真空吸砖器，存砖舱，平灰铲，移动轮，监控摄像头，操控面板，液压驱动装置，真空泵和控制装置，所述的上驱动架，下驱动架，存砖舱由上至下依次安装在机身的前侧部，所述的上驱动架下侧安装伸缩柱一，该伸缩柱一下部安装调平装置；所述的下驱动架下侧安装伸缩柱二，该伸缩柱二下部安装真空吸砖器。本发明的上驱动架，下驱动架，真空吸砖器，控制装置和监控摄像头的设置，结构简单，安全可靠，提高了智能化程度，实现了自动化铺砖过程，保障铺砖质量，提高了施工效率，便于推广和使用。

Description

一种自动化铺砖机

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种自动化铺砖机。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，在进行房屋装潢的时候，基本上都是采用地面砖铺地，不但美观、经济实惠，而且易于打扫和清理，无论是店铺、餐馆、还是自己居住的房子，很受人们的欢迎。

在目前，铺设地面砖依靠的主要是人工铺设，这样会浪费大量的人力，在铺设的过程中，地面砖之间的间距要求在2mm以内，需要不停地比对校准，在铺设地面砖之前还要将底部的水泥摊平，铺设之后还要不停地敲打地面砖的四角，这样的要求不仅导致人力的铺设效率大大下降，还会有可能造成地面砖的损坏。

中国专利公开号为CN 106223593 A，发明创造的名称为自动铺砖机，包括包括机架(1)、滑条(2)、翻板(3)、拦截板(4)、曲柄(5)、连杆(6)、减速机(7)；

所述滑条(2)设置在机架(1)的后支杆(101)上，拦截板(4)设置在翻板(3)下方的机架(1)上，即与后支杆(101)相对的斜支杆(102)下端，所述拦截板(4)与滑条(2)的水平距离等于地砖的长度，该距离可调；所述翻板(3)前端设置防滑钩(301)，后端铰接于机架(1)上，翻板(3)的中前端与连杆(6)铰接，连杆(6)通过连接销与固定在减速机(7)传动轴上的曲柄(5)连接，连杆(6)和曲柄(5)在减速机(7)带动下以连接销为圆心实现360°圆周转动，推动所述翻板(3)以机架(1)的铰接轴(302)为轴心、在所述机架(1)的顶面和与滑条(2)相对的斜支杆(102)之间转动，但是现有铺砖机存在着结构复杂，智能化程度不高，操控不便，结构不能根据地砖的尺寸进行调整，设备适用性不佳的问题。

因此，发明一种自动化铺砖机显得非常必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自动化铺砖机，以解决结构复杂，智能化程度不高，操控不便，结构不能根据地砖的尺寸进行调整，设备适用性不佳的问题，一种自动化铺砖机，包括机身，上驱动架，伸缩柱一，调平装置，下驱动架，伸缩柱二，真空吸砖器，存砖舱，平灰铲，移动轮，监控摄像头，操控面板，液压驱动装置，真空泵和控制装置，所述的上驱动架，下驱动架，存砖舱由上至下依次安装在机身的前侧部，且上驱动架或者存砖舱与下驱动架上下间距为60厘米至120厘米；所述的上驱动架，下驱动架采用相同的驱动机构；所述的上驱动架下侧安装伸缩柱一，该伸缩柱一下部安装调平装置；所述的下驱动架下侧安装伸缩柱二，该伸缩柱二下部安装真空吸砖器；所述的存砖舱位于下驱动架的正下方，且存砖舱下侧前端安装平灰铲，该平灰铲通过调角旋钮与存砖舱相连；所述的调角旋钮的内部安装连接螺栓；所述的移动轮安装在存砖舱或者机身的正下方；所述的监控摄像头安装在机身后侧面；且监控摄像头与控制装置相连；所述的操控面板镶嵌在机身的侧面中部；所述的液压驱动装置或者真空泵位于机身内部，且液压驱动装置与伸缩柱一、伸缩柱二相连；所述的真空泵与真空吸砖器相连。

所述的上驱动架包括齿轮驱动电机，齿轮，导轨，齿条板，支撑架，其中支撑架垂直且悬伸于机身的外侧，该支撑架上部安装齿轮驱动电机和齿轮，所述的齿轮驱动电机通过分动箱与齿轮相连，且齿轮位于齿条板的上部且与齿条板啮合连接；所述的齿条板通过滑轮悬挂于导轨的下方；所述的齿条板下部固定安装伸缩柱一。

所述的齿条板包括传动直齿，板体，悬挂侧板和滑移轮，其中传动直齿位于板体的上面，且板体两端设置有悬挂侧板；所述的滑移轮通过转轴安装于悬挂侧板的顶角处，且滑移轮镶嵌于导轨，滑移轮采用四个至八个。

所述的调平装置包括调平托板，激光测距探头，可调式振动机构和陀螺仪，所述的调平托板固定安装在伸缩柱一的正下方，且调平托板上部安装陀螺仪、下侧面安装可调式振动机构；所述的可调式振动机构外侧镶嵌有激光测距探头，所述的可调式振动机构包括振动器，滑板一，定位螺钉和滑道一，所述的振动器位于滑板一的中部，且滑块一镶嵌与滑道一中；所述的定位螺钉设置于滑板一边缘；所述的振动器或者滑块一采用四个；所述的滑道一采用两个且十字形交错。

所述的控制装置包括单片机，电源，电机驱动模块，真空泵驱动模块，继电器一，继电器二，继电器三，继电器四，继电器五，所述的单片机上端连接电源，其中单片机包括输入引脚和输出引脚，所述的伸缩柱二通过继电器一或者继电器二连接于单片机的输出引脚；所述的伸缩柱一通过继电器三或者继电器四连接于单片机的输出引脚；所述的激光测距探头、陀螺仪或者监控摄像头连接于单片机的输入引脚；所述的齿轮驱动电机通过电机驱动模块与单片机输出引脚相连；所述的真空泵通过真空泵驱动模块与单片机输出引脚相连；所述的振动器通过电器五与单片机的输入引脚相连。

所述的真空吸砖器包括吸砖托板，滑板二，真空吸盘，滑道二，吹灰孔和定位螺栓二，所述的吸砖托板通过滑板二安装真空吸盘，其中真空吸盘位于滑板二下侧面；所述的滑板二通过定位螺栓二固定与滑道二中；所述的真空吸盘通过真空管与真空泵相连；所述的滑道二采用三个，呈Y形交错且中心处设置有吹灰孔，该吹灰孔连接有空气压缩气管。

所述的平灰铲通过调角旋钮角度调整范围为30度至45度，有利于根据铺砖施工要求，合理调整铺灰厚度，保障铺砖质量，结构简单，提高设备的利用率。

所述的振动器采用四个，且振动器通过滑板一位置尺寸调整范围为15厘米至35厘米；所述的真空吸盘采用四个，且真空吸盘通过滑板二位置尺寸调整范围为15厘米至35厘米，结构简单，调整范围大，有利于适用于尺寸大小不同的地板砖，提高了设备的适用性。

所述的齿轮驱动电机连接有编码器，且编码器与单片机的输入端相连，有利于准确控制上驱动架或者下驱动架的运动过程，将调平装置或者真空吸砖器准确定位，提高了工作效率和工作质量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的上驱动架与下驱动架的设置，通过控制装置的单片机向电机驱动模块发出信号，齿轮驱动电机驱动齿轮旋转，齿轮与齿条板相啮合，带动伸缩柱及其下部设备实现定向移动，运动精度高，位置控制准确。

2.本发明的调平装置的设置，有利于对铺设后的地砖进行平面度检测，并通过振动器进行定向调平，通过调整振动器位置可以适用于面积大小不同的地砖，结构简单，提高了铺砖施工效率和铺砖质量。

3.本发明的真空吸砖器的设置，有利于实现自动搬运地砖，安全可靠，定位准确。

4.本发明的监控摄像头的设置，摄像头会将扫描到的铺砖机前方道路情况进行二值化处理，从而根据数值的变化分析出水泥灰面和墙角的交界处。所述铺砖机控制中心单片机根据摄像头模块17反馈回来的信息铺砖机行进的路线。

5.本发明的控制装置的设置，实现了自动化铺砖过程，提高了施工效率和施工质量，智能化程度高，控制精度高，安全可靠。

6.本发明的激光测距探头的设置，有利于监控伸缩柱一的伸缩长度，准确有效，安全可靠。

7.本发明的陀螺仪的设置，有利于检测铺砖的平面度，便于进一步对地砖状态的调整。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的控制装置连接结构示意图。

图3是本发明的调平装置手结构示意图。

图4是本发明的可调式振动机构结构示意图。

图5是本发明的真空吸砖器结构示意图。

图6是本发明的齿条板结构示意图。

图中：

1-机身，2-上驱动架，21-齿轮驱动电机，22-齿轮，23-导轨，24-齿条板，241-传动直齿，242-板体，243-悬挂侧板，244-滑移轮，25-支撑架，3-伸缩柱一，4-调平装置，41-调平托板，42-激光测距探头，43-可调式振动机构，431-振动器，432-滑板一，433定位螺钉433，434-滑道，44-陀螺仪，5-下驱动架，6-伸缩柱二，7-真空吸砖器，71-吸砖托板，72-滑板二，73-真空吸盘，74-滑道，75-吹灰孔，76-定位螺栓二，8-存砖舱，9-平灰铲，91-调角旋钮，10-移动轮，11-监控摄像头，12-操控面板，13-液压驱动装置，14-真空泵，15-控制装置，151-单片机，152-电源，153-电机驱动模块，154-真空泵驱动模块，155-继电器一，156-继电器二，157-继电器三，158-继电器四，159-继电器五。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

实施例：

如附图1至附图6所示

本发明提供一种自动化铺砖机，该控制装置15通过液压驱动装置13驱动伸缩柱二6，使真空吸盘73向下运动直至与存砖舱8中的地砖接触，真空泵14将真空吸盘73抽成真空将地砖吸起来并通过升降柱二6上升至一定高度，然后在下驱动架5的作用下将收缩后的伸缩柱二6运送到设备以外；进而液压驱动装置13驱动伸缩柱二6再次向下运动，将被吸起的地砖铺在被平灰铲9铲平的水泥灰上边，在下驱动架5反方向收缩运动将真空吸砖器7收进机身1内。此时上驱动架2向外延伸，并通过控制装置15控制液压驱动装置13，驱使伸缩柱一3伸长，将调平装置4向下运动，运动的距离由激光测距探头42向控制装置15发送，当振动器431接触到地砖的时候，开始振动，陀螺仪11传感器检测地砖的姿态和判断地砖是否达到预先设定的水平位置，地砖水平后液压驱动装置13驱动伸缩柱一3开始工作向上收缩，单片机151控制齿轮驱动电机21，使齿轮22逆时针转动将齿条板24使上驱动架2收缩进机体内部，通过携带驱动伸缩柱一3收进车身1。此时一块地砖已经铺设完成。按上述步骤依次循环铺设地砖。

本发明液压控制与电气控制方面：伸缩柱一3或者升降柱二6采用双作用分离式液压伸缩杆，液压驱动装置13内部包括油压缸，油缸可以控制伸缩柱一3或者升降柱二6的往复运动。通过单片机151控制两个继电器的通断从而控制油压缸内油的流向使升降柱二6或者伸缩柱一3完成往复运动；举例：当继电器一155接通，继电器二156断开后油缸内的油从左缸流向右缸，升降柱二6向外伸展；当继电器一155断开，继电器二156接通后油缸内的油从右缸流向左缸升降柱二6向内收缩，当继电器一155和继电器二156同时断开时，升降柱二6保持原长。

调平装置4中的振动器431采用四个作为一个整体，振动器431采用平板振动器，由单片机151控制每个振动器431的震动，从而使地砖与地面上的灰接触的更加完全，从而使地砖的使用寿命更长和美观性更高。

电气连接细节：单片机151型号为STM32F103RBT6，是本发明自动化铺砖机的控制中心，单片机151采用3.3V供电，双作用分离式液压伸缩柱一3或者升降柱二6分别两个继电器相连，通过单片机151的输出引脚控制继电器的通断从而控制双作用分离式液压伸缩杆的液压缸内油的流向，从而使伸缩柱一3或者升降柱二6完成伸长和收缩。监控摄像头11通过并口与单片机151的输入引脚相连，监控摄像头11将采集到的信息进行二值化处理，并由并口将数据传输给单片机151进行分析。陀螺仪44的型号为MPU6050，陀螺仪44与单片机151具有ADC功能的输入引脚相连接，由此引脚将数据传输给单片机151，经过分析采集到地砖的姿态。激光测距探头42与单片机151具有ADC功能的输入引脚相连接，由此引脚将数据传输给单片机151，计算得到激光测距探头151与地面上地砖的距离。齿轮驱动电机21与电机驱动模块153相连接，该电机驱动模块153采用4MOS桥式电机驱动，MOS型号为IR2014S，所述电机驱动模块153与单片机151的输出引脚相连接，单片机151通过该输出引脚将信号传输给电机驱动模块153，从而控制齿轮驱动电机21的正反转和调速，最终实现上驱动架2或者下驱动架5的伸长运动过程和收缩运动。真空泵14或者与真空泵驱动模块154相连接，真空泵驱动模块154与单片机的输出引脚相连接，单片机151通过该输出引脚将信号真空泵驱动模块154，从而控制真空吸盘73的吸气和放气。本体行移动轮10与本体移动轮电机驱动相连接，移动轮10电机驱动与单片机151的输出引脚相连接，单片机151通过该输出引脚将信号传输给移动轮电机驱动，从而控制本发明铺砖机的前进、后退和转向。振动器431与继电器五159相连接，继电器五159与单片机151输出引脚相连接，单片机151通过该输出引脚控制继电器五159的通断，从而控制振动器431的启动和停止。

具体工作原理：首先将本发明铺砖机放在需要铺砖的区域，摄像头11会将扫描到的铺砖机前方道路情况进行二值化处理，从而根据数值的变化分析出水泥灰面和墙角的交界处，摄像头11采用型号为OV7670，所述铺砖机控制中心单片机151根据摄像头模块17反馈回来的信息铺砖机行进的路线。当铺砖机到达指定铺砖位置时，单片机151控制继电器一155，继电器二156的通断从而控制液压驱动装置13中油压缸内油的流向使液压伸缩柱二6完成伸长运动。当真空吸盘73与存砖舱8中的地砖接触时单片机151控制真空泵14开始抽气5秒，地砖被真空吸盘73牢牢的吸住。同时单片机151控制输出信号给下驱动架5中的齿轮驱动电机进行顺时针旋转，通过齿轮驱动电机上的齿轮与齿条板的啮合将地砖送出铺砖机以外，利用齿轮驱动电机上的编码器将电机转过的圈数传给单片机151，单片机151计算将地砖送出的距离，地砖到达计算位置以外电机停止转动)，单片机151控制继电器一155，继电器二156的通断从而控制控制液压驱动装置13的油压缸内油的流向使伸缩柱二6继续完成伸长运动。

当地砖到达水泥灰面时，单片机151控制真空吸盘73抽气泵18开始放气5秒，地砖与真空吸盘73分离并被粘在水泥上。单片机151控制继电器的通断从而控制液压驱动装置13油压缸内油的流向使液压伸缩柱二6完成收缩运动。当液压伸缩柱二6收缩到最短距离，单片机151控制输出信号给下驱动架5的齿轮驱动电机驱动齿条板进行逆时针旋转，通过齿轮驱动电机上的齿轮和齿条板的啮合将齿条板下方的伸缩柱二、真空吸砖器7及其真空吸盘73部分收回机身1内，(利用齿轮驱动电机上的编码器将电机转过的圈数传给单片机151，单片机151计算装置被收进机身1的距离，装置到达机身1内电机停止转动)。

单片机151控制输出信号给电机驱动模块153控制齿轮驱动电机21进行旋转，通过齿轮驱动电机21上的齿轮22和齿条板24的啮合将真空吸砖器7或者调平装置4送出机身1以外，上驱动架2或者下驱动架5在外力作用下开始伸长或者收缩并起到支撑作用(利用齿轮驱动电机21上的编码器将电机转过的圈数传给单片机151，单片机计算将真空吸砖器7或者调平装置4送出的距离，真空吸砖器7或者调平装置4到达车体以外电机停止转动)。单片机151控制继电器的通断从而控制油压缸13内油的流向使液压伸缩杆14进行伸长运动。激光测距探头4向下检测并将距离刚铺在地上地砖的距离实时传输给单片机151，当四个振动器431接触到地砖时，陀螺仪44将地上地砖的姿态传输给单片机151，并判断地砖的哪个角翘起，然后单片机151控制相应位置的振动器431开始震动直至陀螺仪44传回来的数据显示整块地砖处于水平状态。单片机151控制继电器三157和继电器四158的通断从而控制油压缸油的流向使液压伸缩柱一3完成收缩运动。当液压伸缩柱一3收缩到最短距离，单片机151控制输出信号给电机驱动模块153控制齿轮驱动电机21进行逆时针旋转，通过带齿轮驱动电机16上的齿轮和齿条15的啮合将调平装置4收回机身1以内，上驱动架2在外力作用下开始收缩并起到支撑作用(利用带齿轮驱动电机16上的编码器将电机转过的圈数传给单片机151，单片机151计算将调平装置4被收进车体的距离，调平装置4到达机身1以内电机停止转动)。

这时一块地砖已经铺设完成，铺砖机继续向前行驶，平灰铲9将行驶过后不平的地方进行找平，便于下块地砖的铺设。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动化铺砖机，其特征在于，包括机身(1)，上驱动架(2)，伸缩柱一(3)，调平装置(4)，下驱动架(5)，伸缩柱二(6)，真空吸砖器(7)，存砖舱(8)，平灰铲(9)，移动轮(10)，监控摄像头(11)，操控面板(12)，液压驱动装置(13)，真空泵(14)和控制装置(15)，所述的上驱动架(2)，下驱动架(5)，存砖舱(8)由上至下依次安装在机身(1)的前侧部，且上驱动架(2)或者存砖舱(8)与下驱动架(5)上下间距为60厘米至120厘米；所述的上驱动架(2)，下驱动架(5)采用相同的驱动机构；所述的上驱动架(2)下侧安装伸缩柱一(3)，该伸缩柱一(3)下部安装调平装置(4)；所述的下驱动架(5)下侧安装伸缩柱二(6)，该伸缩柱二(6)下部安装真空吸砖器(7)；所述的存砖舱(8)位于下驱动架(5)的正下方，且存砖舱(8)下侧前端安装平灰铲(9)，该平灰铲(9)通过调角旋钮(91)与存砖舱(8)相连；所述的调角旋钮(91)的内部安装连接螺栓；所述的移动轮(10)安装在存砖舱(8)或者机身(1)的正下方；所述的监控摄像头(11)安装在机身(1)后侧面；且监控摄像头(11)与控制装置(15)相连；所述的操控面板(12)镶嵌在机身(1)的侧面中部；所述的液压驱动装置(13)或者真空泵(14)位于机身(1)内部，且液压驱动装置(13)与伸缩柱一(3)、伸缩柱二(6)相连；所述的真空泵(14)与真空吸砖器(7)相连。

2.如权利要求1所述的自动化铺砖机，其特征在于，所述的上驱动架(2)包括齿轮驱动电机(21)，齿轮(22)，导轨(23)，齿条板(24)，支撑架(25)，其中支撑架(25)垂直且悬伸于机身(1)的外侧，该支撑架(25)上部安装齿轮驱动电机(21)和齿轮(22)，所述的齿轮驱动电机(21)通过分动箱与齿轮(22)相连，且齿轮(22)位于齿条板(24)的上部且与齿条板(24)啮合连接；所述的齿条板(24)通过滑轮悬挂于导轨(24)的下方；所述的齿条板(24)下部固定安装伸缩柱一(3)。

3.如权利要求2所述的自动化铺砖机，其特征在于，所述的齿条板(24)包括传动直齿(241)，板体(242)，悬挂侧板(243)和滑移轮(244)，其中传动直齿(241)位于板体(242)的上面，且板体(242)两端设置有悬挂侧板(243)；所述的滑移轮(244)通过转轴安装于悬挂侧板(243)的顶角处，且滑移轮(244)镶嵌于导轨(23)，滑移轮(244)采用四个至八个。

4.如权利要求1所述的自动化铺砖机，其特征在于，所述的调平装置(4)包括调平托板(41)，激光测距探头(42)，可调式振动机构(43)和陀螺仪(44)，所述的调平托板(41)固定安装在伸缩柱一(3)的正下方，且调平托板(41)上部安装陀螺仪(44)、下侧面安装可调式振动机构(43)；所述的可调式振动机构(43)外侧镶嵌有激光测距探头(42)，所述的可调式振动机构(43)包括振动器(431)，滑板一(432)，定位螺钉(433)和滑道一(434)，所述的振动器(431)位于滑板一(432)的中部，且滑块一(432)镶嵌与滑道一(434)中；所述的定位螺钉(433)设置于滑板一(432)边缘；所述的振动器(431)或者滑块一(432)采用四个；所述的滑道一(434)采用两个且十字形交错。

5.如权利要求1至4任一项所述的自动化铺砖机，其特征在于，所述的控制装置(15)包括单片机(151)，电源(152)，电机驱动模块(153)，真空泵驱动模块(154)，继电器一(155)，继电器二(156)，继电器三(157)，继电器四(158)，继电器五(159)，所述的单片机(151)上端连接电源(152)，其中单片机(151)包括输入引脚和输出引脚，所述的伸缩柱二(6)通过继电器一(155)或者继电器二(156)连接于单片机(151)的输出引脚；所述的伸缩柱一(3)通过继电器三(157)或者继电器四(158)连接于单片机(151)的输出引脚；所述的激光测距探头(42)、陀螺仪(44)或者监控摄像头(11)连接于单片机(151)的输入引脚；所述的齿轮驱动电机(21)通过电机驱动模块(153)与单片机(151)输出引脚相连；所述的真空泵(14)通过真空泵驱动模块(154)与单片机(151)输出引脚相连；所述的振动器(431)通过电器五(159)与单片机151的输入引脚相连。

6.如权利要求1所述的自动化铺砖机，其特征在于，所述的真空吸砖器7包括吸砖托板(71)，滑板二(72)，真空吸盘(73)，滑道二(74)，吹灰孔(75)和定位螺栓二(76)，所述的吸砖托板(71)通过滑板二(72)安装真空吸盘(73)，其中真空吸盘(73)位于滑板二(72)下侧面；所述的滑板二(72)通过定位螺栓二(76)固定与滑道二(74)中；所述的真空吸盘(73)通过真空管与真空泵(14)相连；所述的滑道二(74)采用三个，呈Y形交错且中心处设置有吹灰孔(75)，该吹灰孔(75)连接有空气压缩气管。

7.如权利要求1所述的自动化铺砖机，其特征在于，所述的平灰铲(9)通过调角旋钮(91)角度调整范围为30度至45度。

8.如权利要求4所述的自动化铺砖机，其特征在于，所述的振动器(431)采用四个，且振动器(431)通过滑板一(432)位置尺寸调整范围为15厘米至35厘米。

9.如权利要求6所述的自动化铺砖机，其特征在于，所述的真空吸盘(73)采用四个，且真空吸盘(73)通过滑板二(72)位置尺寸调整范围为15厘米至35厘米。

10.如权利要求2所述的自动化铺砖机，其特征在于，所述的齿轮驱动电机(21)连接有编码器，且编码器与单片机(151)的输入端相连。