CN109440609A - 一种轻型智能装配式铺路机及其铺路流程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻型智能装配式铺路机及其铺路流程，包括行走底盘，用于铺路机的行走；臂架结构，通过底部回转装置连于底盘本体上；摆动结构，连于外臂架上，具备在竖直平面内摆动的自由度；提升装置，连于摆动结构上端，用于控制吊具结构的高度升降；吊具结构，连于提升装置上，用于抓取与释放路面板；纵横微调装置，连于提升装置与吊具结构之间，用于水平面内按纵横方向进行移动微调；头部回转装置，连接外臂架与提升装置，用于提供路面板水平转动调整转角；视觉辅助单元，用于识别出路面块的形式、位置、角度及周边其它路面块的相对位置与间隙。本发明能够提高装配式路面的铺设效率，减少人工参与，兼容有限高工况下的路面铺设工作。

Description

一种轻型智能装配式铺路机及其铺路流程

技术领域

本发明涉及道路建设技术，更具体地说，涉及一种轻型智能装配式铺路机及其铺路流程。

背景技术

目前世界上道路建设多数采用一次性现浇混凝土路面结构，道路施工流程自动化程度低，现场施工周期长，劳动力密集，基本不具备可回收二次利用的能力，施工过程中对施工周边环境产生一定的污染。

装配式路面是为克服传统混凝土路面的缺点而提出的新型路面铺设理念，其利用可回收的路面板组装成形成道路路面，施工现场不产生建筑垃圾，施工过程绿色环保，可减少资源浪费和建筑垃圾，以实现节能减排，提高经济效益和社会效益。

现在，装配式路面的主要铺设方法为：首先制作路面板，再将路面板运送至待铺设区域，在铺设现场利用普通吊车将路面板铺装成道路路面。但是普通吊车铺设效率低，需要人工参与程度大，具有很大的安全隐患，且对于有限高要求的铺设路段(如其路面上有高架桥、隧洞等)，普通吊车就难以铺设。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种轻型智能装配式铺路机及其铺路流程，能够提高装配式路面的铺设效率，减少人工参与，同时兼容有限高工况下的路面铺设工作。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种轻型智能装配式铺路机，包括：

行走底盘，用于铺路机的行走，并提供电力与压力油供铺路机上其它设备使用，包括：底盘本体，及设于底盘本体上的动力箱、电控系统柜；

臂架结构，通过底部回转装置连于底盘本体上，包括：依次连接的主筒体、内臂架和外臂架，主筒体与内臂架之间还连有内臂架变幅油缸，内臂架和外臂架之间还连有外臂架变幅油缸；

摆动结构，连于外臂架上，具备在竖直平面内摆动的自由度，摆动结构与外臂架之间还连有摆动油缸；

提升装置，连于摆动结构上端，用于控制吊具结构的高度升降；

吊具结构，连于提升装置上，用于抓取与释放路面板；

纵横微调装置，连于提升装置与吊具结构之间，用于在水平面内按纵横方向进行移动微调；

头部回转装置，连接外臂架与提升装置，用于提供路面板水平转动调整转角；

视觉辅助单元，用于识别出路面块的形式、位置、角度以及周边其它路面块的相对位置与间隙，为铺路机提供铺设精度的调整。

所述底盘本体为履带式底盘。

所述主筒体上还连有配重。

所述吊具结构为真空吸吊机。

所述提升装置为电动推拉杆结构，或者油缸结构。

所述视觉辅助单元，包括：设于臂架结构、吊具结构上的若干个摄像头，摄像头通过信号传输连接有视觉识别系统。

所述动力箱内配有发动机和发电机。

另一方面，一种轻型智能装配式铺路机的铺路流程，包括以下步骤：

1)将装有路面板的运输车辆停放至铺路机周围；

2)铺路机启动底部回转装置回转，启动内臂架变幅油缸和外臂架变幅油缸，收缩内臂架和外臂架的幅度，启动起升装置收缩吊具结构的高度，然后启动底盘本体，使铺路机移动至路面板的正上方；

3)通过摄像头进一步精确定位放置在运输车辆上路面板的中心，以及检测臂架结构相对路面板的相对位置，通过纵横微调装置和头部回转装置调整吊具结构；

4)启动提升装置下降，使得吊具结构贴附至路面板的表面，启动抓取，抓取完成后再次启动提升装置吊起路面板，使路面板脱离其原支承平面；

5)根据将要铺设路面板的所在位置，启动底部回转装置、内臂架变幅油缸和外臂架变幅油缸，伸展内臂架和外臂架的幅度，使得路面板至铺设位置上方，吊具结构和路面板均处于贴近地面的低位；

6)视觉识别系统通过摄像头对路面板的位置与姿态进行检测，通过纵横微调装置和头部回转装置对吊具结构进行水平向及垂直向转动微调；

7)再次启动提升装置下放路面板至铺设位置上，吊具结构释放路面板；

8)按步骤1)至7)进入下一个路面板铺设的循环；

9)当有一排路面板铺设完成后，启动底盘本体，前进一块路面板长度的距离，进入下一排铺设的循环，即重复步骤1)至9)。

所述启动内臂架变幅油缸和外臂架变幅油缸进行变幅的过程中，需始终保持摆动结构、纵横微调装置、吊具结构、提升装置、头部回转装置、摄像头以及路面板的水平姿态，由摆动油缸按反馈的水平状态信息或根据内、外臂架角度的关系进行主动伸缩调整，保证水平精度在可接受的范围内。

还包括：当遇到具有限高环境的时候，路面板预先放置在地面上，由铺路机伸展内、外臂架于低姿态吊具结构从地面上抓取路面板，然后回转和行走至铺设位置进行铺设。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种轻型智能装配式铺路机及其铺路流程，提高了装配式路面的铺设效率，提高了装配式路面铺设的安全性，减少人工参与，尤其是路面板的定位与拼接时对路面板之间缝隙的检测与调整，兼容有限高工况下的路面铺设工作，如隧洞、高架桥等。

附图说明

图1是本发明铺路机所工作对象铺路板的示意图；

图2是由铺路板所构成的装配式道路的示意图；

图3是本发明铺路机处于低位大幅度铺设铺路板工况的示意图；

图4是本发明铺路机处于高位小幅度吊取铺路板工况的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1所示，本发明铺路机所工作的对象，一种路面板1，由钢筋混凝土制造，其上面中间位置预埋四个吊点2以及两边共两个用于路面板1与路面板1之间连接的孔3，该路面板1铺设到地基上形成路面，当不需要时可以拆除。本发明铺路机所工作的对象路面板1除了如图1所示的矩形之外，还可以有多种规格形式，包括齿边形状等。

请结合图2所示，为一种12m宽规格的路面，其宽度用六个2m×6m的路面板1横向铺而成，路面板1与路面板1之间由接缝下的钢垫板、螺栓联系在一起，虚线框为尚未铺设的地基面4。铺设时，本发明铺路机行走在已经铺设好的路面板1上，每铺设一排，行走一个路面板1长度的距离。

请结合图3至图4所示，本发明所提供的一种轻型智能装配式铺路机，包括：

行走底盘，用于本发明铺路机的行走，自带动力，并提供电力与压力油供铺路机上其它设备使用，包括：底盘本体5，及设于底盘本体5上的动力箱6、电控系统柜7。底盘本体5为履带式底盘，由液压驱动，且具备多种速度模式以满足工作和非工作的情况，以及具备一定的转向功能。动力箱6内配有发动机和发电机，除了提供行走动力之外，还提供本发明铺路机上其它设备所需的电力与压力油。

臂架结构，通过底部回转装置8连于底盘本体5上，包括：依次连接的主筒体9、内臂架10和外臂架11，主筒体9与内臂架10之间还连有内臂架变幅油缸12，内臂架10和外臂架11之间还连有外臂架变幅油缸13。主筒体9上还连有配重14，防止本发明铺路机在各种情况下产生倾覆。通过内臂架变幅油缸12和外臂架变幅油缸13的驱动，实现外臂架11前端上头部设备的变幅、摆动与位置高低变化。底部回转装置8于内臂架10底部，提供本发明铺路机整体回转功能。

摆动结构15，连于外臂架11的前端上，作为头部各个设备的安装基础，并具备在竖直平面内摆动的自由度，摆动结构15与外臂架11之间还连有摆动油缸16，用于控制摆动结构15。

提升装置17，连于摆动结构15上端，采用电动推拉杆结构，或者油缸结构，用于控制吊具结构的高度升降(Z方向)。

吊具结构18，连于提升装置17上，用于抓取与释放路面板1。吊具结构18可选用真空吸吊机，以真空负压原理，吸附与释放路面板1，起到抓手或吊具的作用。而真空吸吊机上的真空泵可采用两个(或更多)的形式，分组控制吸盘，以确保真空吸吊机的高可靠性。

纵横微调装置19，连于提升装置17与吊具结构18之间，用于为路面板1在水平面内按纵横方向(路长X方向和路宽Y方向)进行移动微调。

头部回转装置20，连接外臂架11与提升装置17，用于提供路面板1水平转动调整转角，以及外臂架11前端头部各个设备的整体旋转。

视觉辅助单元，用于识别出路面块1的形式、位置、角度以及周边其它路面块的相对位置与间隙，为本发明铺路机提供铺设精度的调整。

较佳的，所述视觉辅助单元，包括：设于臂架结构、吊具结构18上的若干个摄像头21，通过摄像头21拍摄，视觉识别系统识别出路面块1的形式、位置、角度以及周边其它路面块的相对位置与间隙，提供高精度蛇皮调整的依据。

本发明还提供了一种轻型智能装配式铺路机的铺路流程，包括以下步骤：

1)将装有路面板1的运输车辆停放至本发明铺路机周围(侧方或者后方，根据实际铺设的路宽情况而定)；

2)本发明铺路机启动底部回转装置8回转，启动内臂架变幅油缸12和外臂架变幅油缸13，收缩内臂架10和外臂架11的幅度，启动起升装置17收缩吊具结构18的高度，然后启动履带式底盘本体5，使本发明铺路机移动至路面板1的正上方；

3)通过摄像头21进一步精确定位放置在运输车辆上路面板1的中心，以及检测臂架结构相对路面板1的相对位置(XY位移与Z角度)，通过纵横微调装置19和头部回转装置20微调整吊具结构18；

4)启动提升装置17下降，使得真空吸吊机贴附至路面板1的表面，启动吸附，吸附完成后再次启动提升装置17吊起路面板1，使路面板1脱离其原支承平面；

5)根据将要铺设路面板1的所在位置，启动底部回转装置8、内臂架变幅油缸12和外臂架变幅油缸13，伸展内臂架10和外臂架11的幅度，使得路面板1至尚未铺设的地基面4上方，吊具结构和路面板1均处于贴近地面的低位；

6)视觉识别系统通过摄像头21对路面板1的位置与姿态进行检测，通过纵横微调装置19和头部回转装置20对真空吸吊机进行水平向及垂直向转动微调；

7)再次启动提升装置17下放路面板1至尚未铺设的地基面4上，真空吸吊机释放路面板1；

8)按步骤1)至7)进入下一个路面板1铺设的循环；

9)当有一排路面板1铺设完成后，启动底盘本体5，前进一块路面板1长度的距离，进入下一排铺设的循环，即重复步骤1)至9)。

另外，还需注意的是，所述启动内臂架变幅油缸12和外臂架变幅油缸13在进行变幅的过程中，需始终保持摆动结构15、纵横微调装置19、吊具结构18、提升装置17、头部回转装置20、摄像头21以及路面板1的水平姿态，由摆动油缸16按反馈的水平状态信息或根据内、外臂架角度的关系进行主动伸缩调整，保证水平精度在可接受的范围内。

还包括：当遇到具有限高环境的时候，路面板1预先放置在地面上，由本发明铺路机伸展内、外臂架10、11于低姿态吊具结构从地面上抓取路面板1，然后回转和行走至铺设位置进行铺设。

本发明铺路机可以一台工作，也可以两台(甚至更多)并排或错位协同工作，以进一步提高效率。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种轻型智能装配式铺路机，其特征在于，包括：

行走底盘，用于铺路机的行走，并提供电力与压力油供铺路机上其它设备使用，包括：底盘本体，及设于底盘本体上的动力箱、电控系统柜；

臂架结构，通过底部回转装置连于底盘本体上，包括：依次连接的主筒体、内臂架和外臂架，主筒体与内臂架之间还连有内臂架变幅油缸，内臂架和外臂架之间还连有外臂架变幅油缸；

摆动结构，连于外臂架上，具备在竖直平面内摆动的自由度，摆动结构与外臂架之间还连有摆动油缸；

提升装置，连于摆动结构上端，用于控制吊具结构的高度升降；

吊具结构，连于提升装置上，用于抓取与释放路面板；

纵横微调装置，连于提升装置与吊具结构之间，用于在水平面内按纵横方向进行移动微调；

头部回转装置，连接外臂架与提升装置，用于提供路面板水平转动调整转角；

视觉辅助单元，用于识别出路面块的形式、位置、角度以及周边其它路面块的相对位置与间隙，为铺路机提供铺设精度的调整。

2.如权利要求1所述的一种轻型智能装配式铺路机，其特征在于：所述底盘本体为履带式底盘。

3.如权利要求1所述的一种轻型智能装配式铺路机，其特征在于：所述主筒体上还连有配重。

4.如权利要求1所述的一种轻型智能装配式铺路机，其特征在于：所述吊具结构为真空吸吊机。

5.如权利要求1所述的一种轻型智能装配式铺路机，其特征在于：所述提升装置为电动推拉杆结构，或者油缸结构。

6.如权利要求1所述的一种轻型智能装配式铺路机，其特征在于：所述视觉辅助单元，包括：设于臂架结构、吊具结构上的若干个摄像头，摄像头通过信号传输连接有视觉识别系统。

7.如权利要求1所述的一种轻型智能装配式铺路机，其特征在于：所述动力箱内配有发动机和发电机。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的轻型智能装配式铺路机的铺路流程，其特征在于，包括以下步骤：

1)将装有路面板的运输车辆停放至铺路机周围；

2)铺路机启动底部回转装置回转，启动内臂架变幅油缸和外臂架变幅油缸，收缩内臂架和外臂架的幅度，启动起升装置收缩吊具结构的高度，然后启动底盘本体，使铺路机移动至路面板的正上方；

3)通过摄像头进一步精确定位放置在运输车辆上路面板的中心，以及检测臂架结构相对路面板的相对位置，通过纵横微调装置和头部回转装置调整吊具结构；

4)启动提升装置下降，使得吊具结构贴附至路面板的表面，启动抓取，抓取完成后再次启动提升装置吊起路面板，使路面板脱离其原支承平面；

5)根据将要铺设路面板的所在位置，启动底部回转装置、内臂架变幅油缸和外臂架变幅油缸，伸展内臂架和外臂架的幅度，使得路面板至铺设位置上方，吊具结构和路面板均处于贴近地面的低位；

6)视觉识别系统通过摄像头对路面板的位置与姿态进行检测，通过纵横微调装置和头部回转装置对吊具结构进行水平向及垂直向转动微调；

7)再次启动提升装置下放路面板至铺设位置上，吊具结构释放路面板；

8)按步骤1)至7)进入下一个路面板铺设的循环；

9)当有一排路面板铺设完成后，启动底盘本体，前进一块路面板长度的距离，进入下一排铺设的循环，即重复步骤1)至9)。

9.如权利要求8所述的一种轻型智能装配式铺路机的铺路流程，其特征在于：所述启动内臂架变幅油缸和外臂架变幅油缸进行变幅的过程中，需始终保持摆动结构、纵横微调装置、吊具结构、提升装置、头部回转装置、摄像头以及路面板的水平姿态，由摆动油缸按反馈的水平状态信息或根据内、外臂架角度的关系进行主动伸缩调整，保证水平精度在可接受的范围内。

10.如权利要求8所述的一种轻型智能装配式铺路机的铺路流程，其特征在于，还包括：当遇到具有限高环境的时候，路面板预先放置在地面上，由铺路机伸展内、外臂架于低姿态吊具结构从地面上抓取路面板，然后回转和行走至铺设位置进行铺设。