CN111851295B - 一种桥墩模板智能装卸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩模板智能装卸装置，包括行走吊装机构、爬升机构和传感器机构。行走机构采用履带式底盘，为本装置提供运动，吊装机构通过液压杆实现对钢模板搬运与安装，爬升机构采用驱动电机为动力，以钢模板上齿轨为轨道实现本装置爬升。本装置安装有激光雷达、双目摄像头和微型计算机，依托激光雷达、双目摄像头和钢模板BIM模型，微型计算机自动控制驱动电机和液压杆实现本装置搬运、爬升及机械臂运动，机械臂前的吊钩通过悬挑安装于齿轮槽辅助横杆搬运钢模板。在激光雷达、双目摄像头辅助下，微型计算机控制驱动电机提升上部钢模板行走至安装标高，然后控制液压杆下放待安装模板，实现与已安装模板的精准对接，并实时记录安装信息，施工完成后，微型计算机依据安装记录实现桥墩钢模板的自动拆卸。

Description

一种桥墩模板智能装卸装置

技术领域

本发明涉及一种桥梁施工技术领域，尤其涉及一种桥墩模板智能装卸装置技术。

背景技术

高速铁路在国民经济发展中占有举足轻重的地位，具有安全性好、速度快、运输量大、运输综合成本低和环境污染小等特点。为保障列车行驶的安全性及稳定性，有效避免地质不良地区铁路下部基础沉降与变形，同时减小对生态环境破坏和耕地占用，故高速铁路建设多采用“以桥代路”，以桥梁代替传统路基作为高铁轨道载体。

目前，高铁桥梁的桥墩施工大多采用预制钢模板用于桥墩浇筑，预制钢模板通常分为多个节段，包括变截面段圆弧钢模板、等截面段圆弧钢模板和通用钢模板，并形成尺寸模数以适应不同桥墩高度。桥墩模板施工时，传统作业方式是利用起重吊机吊装各节段模板，通过钢绳连接模板上吊点，在工人人力配合下，对准相邻模板并进行拼接。

传统桥墩模板安装及拆卸过程存在安全隐患与不足：（1）起重吊机采用两个吊点起吊钢模板，模板由于仅有两个吊点，在空中容易发生摇晃，特别是模板吊装靠近施工人员时，给施工人员人身安全带来隐患；（2）吊装的模板在靠近已安装模板时，因为晃动而极易使吊装的模板与周边模板发生碰撞，影响模板平整度以及模板质量；（3）为了对准模板之间连接的螺孔，通常是施工人员指挥起重机并人力推动钢模板对位，往往造成模板安装费时费力，影响施工人员人身安全。（4）传统模板安装和拆卸施工仅能提供一个工作面供吊机吊装施工，影响模板施工效率。因此，针对上述问题，亟需发明一种安全、高效的桥墩模板安装及拆卸装置，以保障大规模的桥梁建设中桥墩模板施工安全与质量。

发明内容

技术问题：为解决桥梁桥墩模板安装施工过程中存在钢模板提升易威胁施工人员人身安全，相邻钢模板易发生碰撞、模板安装定位难及施工效率低下等问题，发明了一种桥墩模板智能装卸装置，在激光雷达、双目摄像头和微型计算机辅助下，基于钢模板BIM模型，利用行走履带和驱动电机自动搬运、提升和拆卸钢模板，利用液压杆驱动钢模板精准对位，同时本装置支持多个施工作业面，可有效保证桥墩钢模板搬运、安装、拆卸作业安全与精度，具有实施方便高效等优点。

技术方案：本发明提供了一种桥墩模板智能装卸装置，包括行走吊装机构、爬升机构和传感器机构。行走吊装机构由行走履带、机械臂和液压杆组成，行走履带安装于装置主体下部，作为装置的行动机构，机械臂分为一级机械臂和二级机械臂，一级机械臂的一端固结与装置主体，一端与二级机械臂铰接，二级机械臂另一端头安装吊钩，一级液压杆连接装置主体和一级机械臂，二级液压杆连接一级机械臂和二级机械臂，液压装置实现机械臂的灵活运动；爬升机构由驱动电机、齿轨和辅助横杆组成，驱动电机前安装与齿轨相匹配的齿轮，作为装置爬升的动力，辅助横杆安装于齿轮槽中，作为行走吊装机构的吊钩作用点；传感器机构包含激光雷达、双目摄像头和微型计算机，激光雷达和双目摄像机实现对模板的精确识别，实现对待安装和已安装模板相对位置的准确测量，微型计算机用于处理导入的桥墩钢模板BIM模型，分析激光雷达和双目摄像机测量参数，并根据分析结构来控制行走履带和液压杆运动。

根据导入微型计算机中的桥梁钢模板BIM模型，微型计算机根据激光雷达和双目摄像头识别信息自动控制行走履带和液压杆，搬运待安装的桥墩钢模板并实现本装置与已安装模板对接；根据激光雷达和双目摄像头监测的已安装和待安装模板相对位置，微型计算机控制驱动电机爬升，并控制机械臂实现待安装模板和已安装模板之间的准确拼装；依次安装其他待安装桥墩模板，桥墩施工完成后，钢模板拆除则根据微型计算机中存储的安装记录，反向执行以实现桥墩钢模板自动拆除。

有益效果：本装置安装使用便捷，结构简单，施工安全可靠，灵活性强，避免了施工人员长时间高空作业；钢模板搬运、提升和拆除作业期间，模板处于稳定状态，且可自动或者人为控制钢模板运动速度，解决了传统施工钢模板空中晃动的问题；借助激光雷达、双目摄像头和BIM模型的辅助手段，微型计算机通过控制液压杆精准调整模板，相比传统吊装拼接施工方式提升了施工安全和效率；桥墩模板拆除可以根据微型计算机里存储的安装记录进行反向作业，自动化程度高。

附图说明

图1：桥墩模板智能装卸装置的工作状态示意图；

图2：桥墩模板智能装卸装置的主体机构示意图一；

图3：桥墩模板智能装卸装置的主体机构示意图二；

图4：桥墩模板智能装卸装置的传感器机构示意图；

图5：桥墩模板智能装卸装置的吊装机构示意图；

图中有：1.钢模板；2.装置主体；3.行走履带；4.左一级液压杆；5.右一级液压杆；6.驱动电机；7.微型计算机；8.传感器；9.一级机械臂；10.二级液压杆；11.二级机械臂；12.辅助横杆；13.齿轨；14.吊钩；15.激光雷达；16.双目摄像头；17.传感器底座。

具体实施方式

为方便本领域技术人员准确理解，以下结合附图对本发明作进一步的详细说明，实施方式所提及的内容并非对本发明的限定。

本发明提供了一种桥墩模板智能装卸装置，包括行走吊装机构、爬升机构和传感器机构。行走吊装机构由行走履带3、机械臂和液压杆组成，行走履带3安装于装置主体2下部，机械臂分为一级机械臂9和二级机械臂11，一级机械臂9的一端固结与装置主体2，一端与二级机械臂11铰接，二级机械臂11另一端头安装吊钩14，左一级液压杆4和右一级液压杆5连接装置主体2和一级机械臂9，二级液压杆10连接一级机械臂9和二级机械臂11；爬升机构由驱动电机6、齿轨13和辅助横杆12组成，辅助横杆12在钢模板搬运时安装于齿轨13的齿槽中；传感器机构包含激光雷达15、双目摄像头16和微型计算机7，激光雷达15和双目摄像头16通过传感器底座17安装于装置主体2，微型计算机7也安装于装置主体2。

根据实际桥梁施工的桥墩钢模板规格以及重量等因素，合理选择本装置使用数目。如图1所示，该桥梁桥墩钢模板采用两套提升装置。本装置具体工作如下：根据桥墩钢模板设计图纸，利用BIM软件进行桥墩钢模板建模，并将模型发送至图3中微型计算机7中。微型计算机7根据待安装钢模板1的BIM模型，利用图4中激光雷达15和双目摄像头16自动识别待安装钢模板1，并指挥行走履带3运动至待安装钢模板1处。微型计算机7控制左一级液压杆4、右一级液压杆5和二级液压杆10实现一级机械臂9和二级机械臂11运动，利用二级机械臂11前的吊钩14钩住待安装钢模板1上的辅助横杆12，如图5所示。

在微型计算机7和激光雷达15、双目摄像头16帮助下，行走履带3搬运钢模板1至桥墩处，并将本装置与已安装钢模板1对接。驱动电机6提供动力提升已吊装待安装钢模板1的本装置，激光雷达15和双目摄像头16自动探测待安装钢模板1与已安装模板的相对位置，当提升过程中探测到垂直距离约为0.2m时，微型计算机7便发送指令给驱动电机3停止爬升并锁定位置。随后，激光雷达15和双目摄像头16精确解析待安装钢模板1与已安装之间的竖向和水平距离，而后通过左一级液压杆4、右一级液压杆5和二级液压杆10控制一级机械臂9和二级机械臂11运动，将待安装钢模板1精准缓慢落至已安装的钢模板1上。

桥梁桥墩施工完成后，桥墩钢模板1拆卸前，微型计算机7解析钢模板1安装记录，自动解算出拆除程序并发送指令给驱动电机6、左一级液压杆4、右一级液压杆5和二级液压杆10，进行桥梁钢模板1安装过程的回倒实施，实现自动化拆除。

桥梁桥墩模板施工可以使用多套桥梁模板智能装卸装置，实现多作业面钢模板1的搬运、安装与拆除，提高桥墩模板作业效率。

Claims (4)

1.一种桥墩模板智能装卸装置，包括行走吊装机构、爬升机构和传感器机构，其特征在于：所述行走吊装机构由行走履带3、机械臂和液压杆组成，行走履带3安装于装置主体2下部，机械臂分为一级机械臂9和二级机械臂11，一级机械臂9的一端固结与装置主体2，一端与二级机械臂11铰接，二级机械臂11另一端头铰接吊钩14，左一级液压杆4和右一级液压杆5连接装置主体2和一级机械臂9，二级液压杆10连接一级机械臂9和二级机械臂11；

所述爬升机构由驱动电机6、齿轨13和辅助横杆12组成，辅助横杆12在钢模板搬运时安装于齿轨13的齿槽中；

所述传感器机构包含激光雷达15、双目摄像头16和微型计算机7，激光雷达15和双目摄像头16通过传感器底座17安装于装置主体2，微型计算机7也安装于装置主体2；齿轨13焊接于钢模板1加劲肋上；传感器底座17的底部可水平360°旋转，支架可竖直360°旋转。

2.根据权利要求1所述的一种桥墩模板智能装卸装置，其特征在于：本装置基于激光点云技术和多目标识别技术实现模板精确定位。

3.根据权利要求1所述的一种桥墩模板智能装卸装置，其特征在于：待安装模板高于已安装模板0.2m时，本装置开始定位模板相对位置并实施安装。

4.根据权利要求1所述的一种桥墩模板智能装卸装置，其特征在于：装置自动化拆除过程依据模板安装过程和BIM模型自动优化。

Images