CN109693209B - 用于装配式建筑的自动化装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装配式建筑领域，具体涉及用于装配式建筑的自动化装配系统，包括带安装孔的建筑构件、连接建筑构件的螺栓和智能扳手，安装孔和螺栓上均设有识别码，智能扳手包括：螺栓套筒，用于放置螺栓，螺栓套筒的内部固设有电磁铁；驱动装置，用于带动螺栓套筒转动，拧转螺栓；图像采集器，用于采集安装孔和螺栓的识别码的图像信息；控制单元，用于接收图像采集器的图像信息，并控制驱动装置和电磁铁的工作。本发明能解决装配建筑构件时因误用螺栓导致的安装不牢固和安装成本增加的问题。

Description

用于装配式建筑的自动化装配系统

技术领域

本发明涉及装配式建筑领域，具体涉及用于装配式建筑的自动化装配系统。

背景技术

随着现代工业技术的发展，建造房屋可以像机器生产那样成批成套地制造。在发展低碳经济、绿色经济的背景下，建筑工业化成为建筑行业转型升级的重要方向，在装配式预制构件生产在一定程度上实现了自动化，而装配式建筑构件现场吊装却仍然以传统塔吊吊装施工方法为主，该传统施工方法不仅占据大量的人工、效率低下，而且消耗大量能源和资源。

装配式建筑构件 的连接方法主要有焊接、螺栓连接和后浇混凝土整体连接，其中螺栓通过扳手进行安装，其具有安装牢固，拆卸方便的优点。螺栓性能等级分为十余个等级，其中低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火、回火)，通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。同种规格的高强度螺栓和普通螺栓的形状外形为明显差异，但是高强度螺栓的价格却高出许多，装配建筑构件时，出于整体的成本考虑，会根据实际需要采用不同等级的螺栓。例如，承压位置需采用高强度螺栓，而普通墙板只需采用普通螺栓即可。由于对于同种规格的高强度螺栓和普通螺栓外形难以分辨，在安装时很容易出现误用螺栓的情况。比如在承压位置误用普通螺栓，会导致建筑物的整体结构不稳定，很容易导致重大安全事故的发生；而在普通墙板上使用高强度螺栓，则会增加安装成本。

发明内容

本发明的目的在于提供用于装配式建筑的自动化装配系统，能避免装配建筑构件时因误用螺栓导致的安装不牢固和安装成本增加的问题。

本发明提供的基础方案为：用于装配式建筑的自动化装配系统，包括带安装孔的建筑构件、连接建筑构件的螺栓和智能扳手，安装孔和螺栓上均设有识别码，智能扳手包括：

螺栓套筒，用于放置螺栓；

驱动装置，用于带动螺栓套筒转动，拧转螺栓；

图像采集器，用于采集安装孔和螺栓的识别码的图像信息；

控制单元，用于接收图像采集器采集的安装孔和螺栓的识别码图像信息，并将安装孔和螺栓的识别码图像信息进行匹配，匹配成功，控制驱动装置工作。

安装建筑构件时，由图像采集器采集安装孔和螺栓的识别码的图像信息，控制单元接收图像采集器的图像信息，并将安装孔识别码图像与螺栓识别码图像进行匹配。若螺栓与安装孔的识别码图像信息一致，则匹配成功，控制单元控制驱动装置工作，带动螺栓套筒拧转螺栓实现安装；反之，匹配失败，驱动装置不工作。

本发明的有益效果：本发明通过识别码实现螺栓与安装孔的匹配，能解决装配建筑构件时因误用螺栓导致的安装不牢固和安装成本增加的问题。

进一步，螺栓套筒的内部固设有电磁铁，电磁铁与控制单元电连接。

图像采集器采集螺栓的识别码图像信息并发送给控制单元，控制单元识别并存储螺栓的图像信息。若识别成功(识别后确认为安装用螺栓)，控制单元控制电磁铁工作，电磁铁将螺栓吸附进螺栓套筒中。存储的螺栓的识别码图像信息用于和安装孔的识别码图像信息进行比对。

有益效果：1)通过识别码对螺栓进行识别实现螺栓的筛选，能避免误用非专用螺栓(非装配式建筑专用螺栓)导致的建筑构件安装不牢固的问题；2)识别成功的螺栓能被螺栓套筒内的电磁铁吸附，一方面，电磁铁能给安装人员提供识别成功信号(吸附螺栓代表识别成功)；另一方面，电磁铁吸附螺栓能更有利于安装工人的安装。

进一步，智能扳手上还设有启动开关，启动开关内部设有能检测启动开关表面压力信号的压力传感器，压力传感器与控制单元信号连接。

螺栓的识别码图像信号和安装孔的识别码图像信号匹配通过后，按下启动开关，启动开关内的压力传感器能检测到启动开关表面的压力信号，并将压力信号发送给控制单元。螺栓和安装孔的识别码图形信息匹配成功且接收到压力传感器的压力信号，控制单元控制驱动装置启动，驱动装置带动螺栓套筒拧转螺栓实现安装。

有益效果：启动开关的设置有利于安装人员控制驱动装置，能避免螺栓和安装孔识别成功后出现误操作的问题。

进一步，安装孔和螺栓上的识别码为二维码。

有益效果：二维码与一维码相比，二维码具有容量大、超越了字母数字的限制、相对尺寸小和具有抗损毁能力的优点。

进一步，安装孔和螺栓的二维码上均覆盖有一层保护膜。有益效果：保护膜能防止二维码被磨损，同时具有防水、防潮的功能。

进一步，智能扳手上固设有手柄。有益效果：安装时，安装人员通过手柄安装更方便。

进一步，还包括螺栓整理装置，螺栓整理装置包括底板、围板、磁铁和底座，底板上均匀开设有与底板垂直的放置孔，底板上端与围板固定连接，底板下端与磁铁固定连接，磁铁与底座固设有弹性元件。

将螺栓放置于底板上，给底板施加往复的推力，由于弹性元件的作用，底板会发生振动和摇晃，随着底板的晃动和磁铁的吸引力，螺栓能竖直放置于放置孔内，实现对螺栓内的整理。

有益效果：竖直放置的螺栓有利于智能扳手的图像采集器采集螺栓上的二维码，同时有利于螺栓套筒内的电磁铁吸附螺栓。

附图说明

图1为本发明实施例一中智能扳手的结构示意图；

图2为本发明实施例二中螺栓整理装置的结构示意图；

图3为本发明实施例二中螺栓整理装置的侧视图；

图4为本发明实施例二中螺栓整理装置的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：扳手本体11、手柄12、安装腔13、螺栓套筒2、图像采集器3、驱动装置4、控制单元5、启动开关6、压力传感器61、放置孔701、底板71、围板72、磁铁73、底座74、弹性元件75。

实施例：

用于装配式建筑的自动化装配系统，带安装孔的建筑物构件和不同等级的螺栓，每个安装孔有对应配套使用的螺栓。

螺栓的头部顶面上印制有二维码，通过识别螺栓的二维码可获取螺栓的规格和等级信息。安装孔旁边印制有二维码，通过识别安装孔的二维码可获取安装孔配套使用的螺栓的规格和等级信息。螺栓和安装孔的二维码上均覆盖有一层塑料的保护膜，用于防止二维码被磨损。

用于装配式建筑的自动化装配系统还包括智能扳手，如图1所示：智能扳手，包括扳手本体11、与扳手本体11固定连接的手柄12。扳手本体11的前端固定安装有螺栓套筒2和图像采集器3，安装套筒用于放置螺栓，螺栓套筒2内固定安装有电磁铁。图像采集器3用于采集螺栓和安装孔的二维码图像信息。扳手本体11的内部设有安装腔13，安装腔13内安装有驱动装置4和控制单元5，驱动装置4工作时能带动螺栓套筒2转动，实现螺栓的拧转和安装。手柄12上设有启动开关6，启动开关6内安装有能检测启动开关6表面压力信号的压力传感器61。

安装腔13内还设有为控制单元5供电和驱动装置4供电的电源。

压力传感器61与控制单元5信号连接，且能将检测到的压力信号发送给控制单元5。图像采集器3与控制器信号连接，且能将采集到的二维码图像发送给控制单元5；驱动装置4 和电磁铁的工作均受控制单元5的控制。

本实施例中，控制单元5采用现有的智能手机的处理器模块，处理模块的处理器可采用 Hisilicon的970型处理器；压力传感器61选用CYYZ11RS458型号的液压传感器；驱动装置4为电机，具体选用OUSHEN的OS-802-DJ型电机；电磁铁选用ELECALL的ELE-P20型电吸盘；图像采集器3为现有的智能手机的摄像头，可采用HUWEI的MATE20型智能手机的摄像头；电源选用二十四伏的干电池组。

控制单元5识别二维码的方式可采用公开号为CN104573597B的一种二维码识别方法，及装置中公开的二维码识别方法实现。

本实施例的工作过程：

1)识别螺钉

安装时，首先选择一个带二维码的螺栓，使用智能扳手的图像采集器3对螺栓的二维码图像信息进行采集，并将采集到的二维码图像信息发送给控制单元5，控制单元5存储该二维码图像信息并对该二维码图像信息进行识别，识别成功(确定该二维码为螺栓的二维码) 后，控制单元5控制电磁铁通电将螺栓吸附到螺栓套筒2中，实现螺栓的识别 。若识别不成功，则该螺栓不是安装用螺栓，电磁铁不动作。

2)安装孔匹配

将识别成功的螺栓与安装孔进行匹配。由智能扳手的图像采集器3对安装孔二维码的图像信息进行采集，并将图像信息发送给控制单元5，控制单元5将安装孔二维码图像与螺栓二维码图像进行匹配：若匹配成功，驱动装置4为可激活状态；若匹配失败，驱动装置4为不可激活状态。

3)螺栓的安装

握住手柄12，按下手柄12上的启动开关6，压力传感器61能检测到启动开关6表面的压力信号，并将压力信号发送给控制单元5。若驱动装置4处于可激活状态(二维码匹配成功) 且压力传感器61检测到压力信号，控制单元5控制驱动装置4启动，带动螺栓套筒2转动将螺栓安装于安装孔中。

实施例二：

本实施例与实施例一相比，不同之处仅在于本实施例中还包括螺栓整理装置。

如图2和图3所示：螺栓整理装置，包括底板71、围板72、磁铁73和底座74，底板71上端与围板72固定连接，底板71下端与磁铁73固定连接，磁铁73与底座74之间固设有弹性元件75。本实施例中弹性元件75为弹簧。

如图4所示：底板71上均匀开设有与底板71垂直的放置孔701，放置孔701的直径略大于螺栓的螺杆的直径。

本实施例的工作过程：

将螺栓放置于底板71上，给底板71施加往复的推力，由于底座74上弹性元件75的作用，底板71会振动和摇晃，随着底板71的晃动和磁铁73的吸力，螺栓的螺杆能竖直放置于放置孔701内，实现对螺栓内的整理。

本实施例的有益效果：竖直放置的螺栓有利于智能扳手的图像采集器3采集螺栓上的二维码，同时有利于螺栓套筒2内的电磁铁73吸附螺栓。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.用于装配式建筑的自动化装配系统，包括带安装孔的建筑构件和连接建筑构件的螺栓，其特征在于：安装孔和螺栓上均设有识别码；还包括智能扳手，智能扳手包括：

螺栓套筒，用于放置螺栓；

驱动装置，用于带动螺栓套筒转动，拧转螺栓；

图像采集器，用于采集安装孔和螺栓的识别码图像信息，安装孔和螺栓上的识别码为二维码；

控制单元，用于接收图像采集器采集的安装孔和螺栓的识别码图像信息，并将安装孔和螺栓的识别码图像信息进行匹配，匹配成功，控制驱动装置工作；

其中，螺栓套筒的内部固设有电磁铁，电磁铁与控制单元电连接；

智能扳手的图像采集器对螺栓的二维码图像信息进行采集时，将采集到的二维码图像信息发送给控制单元，控制单元存储该二维码图像信息并对该二维码图像信息进行识别，若识别成功，控制单元控制电磁铁通电将螺栓吸附到螺栓套筒中；若识别不成功，则该螺栓不是安装用螺栓，电磁铁不动作；

将识别成功的螺栓与安装孔进行匹配时，由智能扳手的图像采集器对安装孔二维码的图像信息进行采集，并将图像信息发送给控制单元，控制单元将安装孔二维码图像与螺栓二维码图像进行匹配：若匹配成功，驱动装置为可激活状态；若匹配失败，驱动装置为不可激活状态。

2.根据权利要求1所述的用于装配式建筑的自动化装配系统，其特征在于：智能扳手上还设有启动开关，启动开关内部设有能检测启动开关表面压力信号的压力传感器，压力传感器与控制单元电连接。

3.根据权利要求2所述的用于装配式建筑的自动化装配系统，其特征在于：安装孔和螺栓上的二维码上均覆盖有一层保护膜。

4.根据权利要求3所述的用于装配式建筑的自动化装配系统，其特征在于：智能扳手上设有手柄。

5.根据权利要求4所述的用于装配式建筑的自动化装配系统，其特征在于：还包括螺栓整理装置，螺栓整理装置包括底板、围板、磁铁和底座，底板上均匀开设有与底板垂直的放置孔，底板上端与围板固定连接，底板下端与磁铁固定连接，磁铁与底座固设有弹性元件。

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