CN114981043B - 用于自动化安装隧道衬砌环的隧道衬砌部段的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自动化安装隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的装置，包括：操纵器，其包括用于接纳、保持和放置隧道衬砌部段的工具和用于使工具运动的促动器；工具位置传感器，其用于检测工具在隧道区段的空间中的实际位置和实际方位；隧道衬砌部段传感器，其设置在操纵器和/或工具上，用于检测已经设置的或要放置的隧道衬砌部段的区段的实际位置和/或实际方位；控制装置，其访问隧道衬砌部段的安装数据和工具位置传感器与隧道衬砌部段传感器的测量数据并控制促动器和工具，其中，设置至少两个隧道衬砌部段传感器，并且隧道衬砌部段传感器是飞行时间照相机。本发明还涉及一种用于自动化安装隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的方法。

Description

用于自动化安装隧道衬砌环的隧道衬砌部段的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的自动化的安装的装置和方法，以用于衬砌由隧道钻孔机掘进的隧道区段，所述装置可与隧道钻孔机耦联，并且涉及用于隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的自动化的安装的方法。

背景技术

在利用隧道钻孔机掘进隧道时作为隧道的衬砌主要使用由钢筋混凝土段制成的环(丘宾筒)。所述环例如在隧道钻孔机的护板下或借助安装器直接放置到隧道壁上。为此安装器例如设置操纵器，所述操纵器相对于安装器的基础轴向、径向和切向可移动。

这样的操纵器例如由机械手已知。其在此例如构成机械手的可运动的部分并且能够实现与环境或环境中的物体的物理的相互作用。在此通过操纵器例如通过特别的工具实施工作或任务。所述工具此外通过促动器定位在空间中。此外在此实施测量，所述测量能够实现定位或加工和/或收集用于评估的数据。在此，操纵器具有例如支承的组成部分，所述组成部通过促动器可运动地相互连接。

为了放置所述至少一个隧道衬砌部段在这里在操纵器上设置接纳工具。在这里所述接纳工具可以例如是抓持工具和/或抽吸工具。所述工具或操纵器本身通过促动器运动。抓持工具在此例如抓紧在隧道衬砌部段上紧固的销。抽吸工具再次例如直接抽吸隧道衬砌部段。

隧道衬砌部段通过输送单元(部段馈送器)以定义的次序输送至接纳地点。在接纳地点上，隧道衬砌部段由操纵器的工具接纳、抬起并且运动至相应的放置地点。为此设置执行器，所述执行器能够实现工具对应的旋转运动、线性运动和/或翻转运动。

操纵器或其工具的运动至今由安装器驾驶员控制。在此通过对应的控制元件对安装器或操纵器的各个执行器优选远程控制地操控。在这里涉及危险的活动，因为安装器驾驶员必须处于安装器的区域中，以便可以将隧道衬砌部段可视地放置。此外安装器/操纵器的运动基于其许多自由度和不同的执行器和在放置隧道衬砌部段时需要的精确性在运动速度方面受限地进行，以便可以对应地对接纳、运动和放置的过程在其复杂性方面可靠地实施，必要时通过其他人现场辅助。

所述安装器是一种专用起重机，其工具例如液压地通过轴沿径向的、切向的和轴向方向关于隧道钻孔机的机器轴线例如可移动。所述径向的轴本身可以与结构型式相关地例如作为伸缩单元或通过平行铰接实施。为了接纳隧道衬砌部段，在操纵器上安装也称为安装器头部的工具。所述安装器头部具有接纳机构，以便可以使相应的隧道衬砌部段抬起并且运动。为了精细定向，安装器头部的位置能够围绕例如液压驱动的旋转轴以滚动、摇动和偏转的形式运动。一般地，执行器使工具关于隧道钻孔机的机器轴线运动。在此，所述工具例如轴向沿机器轴线、径向从机器轴线出发并且围绕机器轴线旋转(滚动)地运动。其他的转动运动可以例如也围绕轴径向于隧道钻孔机的机器轴线进行(偏转和摇动)。

隧道衬砌环包括多个隧道衬砌部段。部段的数量分别按照环构造可变。各个部段在环中的切向的位置分别按照隧道结构的构造预定。分别按照结构型式，所述环可以包括直的部段，其中纵向接缝垂直于环接缝，或包括例如梯形的、半梯形的、直的隧道衬砌部段和/或其他的形状的组合。通过所述部段的最小不同的轴向的长度计量单位，通过彼此转动的放置实现隧道曲线。

在所述部段上在其在纵向接缝和/或环接缝上的接触面上可以设置用于装配辅助工具、所谓的塞的开口。所述塞对应地装入为此设置的开口中到隧道衬砌部段中。如果所述部段到达对应的放置位置，则装配辅助工具导入已经放置的部段的为此设置的开口中。为此安装器驾驶员进行工具定向的精密调整，以便对应地导入装配辅助工具。接着然后对应地放置所述部段。

在隧道钻孔机的行程的钻孔(例如1.2m)之后开始衬砌。为此由安装器接纳部段馈送器的第一隧道衬砌部段。同时隧道钻孔机的处于隧道衬砌部段的理论放置的区域中的前进压力机返回，以便使要放置的隧道衬砌部段的区域可衬砌。在隧道衬砌部段被放置之后，前进压力机再次驶出，以便将隧道衬砌部段压紧到在先的衬砌环上到最后的位置中。在此隧道衬砌部段的边缘密封装置也以需要的程度压缩。随后安装器的工具脱开并且返回至接纳位置，以便接纳下一个隧道衬砌部段。同时对应的前进压力机返回并且所述过程重复，直至放置完整的环。随着引入最后一段到隧道衬砌部段环中，在纵向接缝中的密封装置也压缩，所述环被封闭并且隧道衬砌部段被置于其最后的位置中，必要时通过隧道衬砌部段经由前进压力机的最后压紧。在衬砌结束之后，然后在后来的时刻将隧道壁和完成的衬砌环之间的环形空间例如以水泥压制。

如已经陈述的，因为涉及非无危险的并且费力的活动，其同时也通过运动可能性的复杂性决定地必须以减少的速度实施，所以已经长时间地存在努力，将放置隧道衬砌部段以用于建立隧道衬砌环的过程自动化。为此由现有技术已经已知多个措施，主要参见FR2,745,327、CN104747213、JPH08-296400、WO2018065726。

因为隧道衬砌部段承受制造公差并且隧道衬砌部段靠其放置的被掘进的隧道壁也承受尺寸公差，所以需要的是，检测实际上已经放置的隧道衬砌部段或完整的隧道衬砌环在被掘进的空间中的准确的位置。此外需要的是，在放置时关于实际上已经设置的部段对相应的隧道衬砌部段的理论放置进行适配和定向。为此由现有技术已知，例如使用CCD照相机、接触式传感器、激光轮廓测定器、雷达和超声。它们通过在以隧道钻孔机掘进时的环境条件如湿气、灰尘、污物、在环境中的安装件等引起地部分非常不准确。

发明内容

因此，本发明的任务是，实施用于隧道衬砌部段的自动化的安装的检测的改善。

关于按照本发明的装置，所述任务通过一种用于自动化安装隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的装置来解决。此外，按照本发明的任务关于方法通过一种用于利用按照本发明的装置自动化地安装隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的方法来解决。

用于隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的自动化的安装以用于衬砌由隧道钻孔机掘进的隧道区段的可与隧道钻孔机耦联的按照本发明的装置非穷举地具有下面的特征：

·操纵器，所述操纵器包括用于接纳、保持和放置所述至少一个隧道衬砌部段的至少一个工具，并且包括用于使所述至少一个工具运动的至少一个促动器，其中，所述至少一个工具借助所述至少一个促动器沿径向的、切向的和/或轴向方向关于隧道钻孔机的机器轴线可在通过隧道钻孔机建立的隧道区段的空间中移动，

·至少一个工具位置传感器，所述工具位置传感器设置在操纵器和/或工具上，以用于检测工具在隧道区段的空间中的相应的实际位置和实际方位，

·至少一个隧道衬砌部段传感器，其设置在操纵器和/或工具上，利用所述隧道衬砌部段传感器可检测至少一个已经设置的隧道衬砌部段的至少一个区段的实际位置和/或实际方位，和/或利用所述隧道衬砌部段传感器可检测分别要放置的隧道衬砌部段的实际位置和/或实际方位，

·至少一个控制装置，所述控制装置访问隧道衬砌部段的安装数据，并且所述控制装置访问所述至少一个工具位置传感器和所述至少一个隧道衬砌部段传感器的测量数据，并且利用所述控制装置基于安装数据和测量数据可控制所述至少一个促动器和所述至少一个工具，以便使所述工具从接纳位置运动至相应的隧道衬砌部段的理论放置位置，将所述隧道衬砌部段定向到实际放置位置中并且将隧道衬砌部段靠向隧道衬砌环的至少一个已经放置的隧道衬砌部段设置，

其中，设置至少两个隧道衬砌部段传感器，并且

其中，所述隧道衬砌部段传感器是飞行时间照相机。

飞行时间照相机是3D-照相机系统，其利用运行时间方法测量距离。为此借助光脉冲对场景进行照明，并且照相机对于每个像点测量光直到物体并且再次返回需要的时间。所需要的时间正比于距离。照相机因此对于每个像点提供在其上成像的物体的距离。在此有利的是，全部的场景一次拍摄并且无须扫描。

相反于关于按照本领域技术人员的认识尤其是适合用于在大的距离上的应用所谓的飞行时间照相机的所有的期待，已示出，利用这些传感器以特别简单的方式使已经放置的部段或衬砌环的准确的位置确定是可能的。此外，可以特别准确地确定要放置的隧道衬砌部段关于已经放置的隧道衬砌部段的位置和距离或定向，在这里尤其是检测接缝距离。由此以简单的方式对于控制装置可能的是，进行对应的校正并且对应准确地放置所述部段。在这里也可能的是，相反于激光轮廓测定器或其他的传感器，三维地检测。

在此有利的是，所述至少一个工具是接纳元件。由此可以对相应的部段简单地进行抓紧和使其运动。

此外有利的是，所述至少一个工具位置传感器是位移测量缸、转角传感器、方位传感器、倾角计和/或位移传感器。此外有利的是，所述数据是要放置的隧道衬砌部段的放置计划、要放置的隧道衬砌部段的供应计划、用于接纳分别要放置的隧道衬砌部段的接纳地点的位置、分别要放置的隧道衬砌部段的理论放置位置和/或关于相应的要放置的隧道衬砌部段的类型以及物理特性、例如重量和尺寸的信息。由此以简单的方式实现，控制装置获得所有用于确定促动器的需要的操控相关的数据，以便使隧道衬砌部段从接纳点运动至实际放置。

另一个教导规定，人机接口与控制装置连接。由此所述自动的方法能够以简单的方式以手动的控制指示扩充。

另一个教导规定，设置至少一个附加的隧道衬砌部段传感器，优选作为飞行时间照相机或2D照相机。在此有利的是，所述附加的隧道衬砌部段传感器设置在隧道衬砌部段传感器的区域中或工具的区域中。借此检测到的信号然后优选例如由控制装置借助图像处理评估。此外有利的是，将所述两个隧道衬砌部段传感器的数据与另一个隧道衬砌部段传感器的数据叠加和/或组合。由此能够例如在驶向理论位置时以简单的方式识别阻碍。此外可以由此支持隧道衬砌部段的棱边检测和隧道衬砌部段之间以及隧道衬砌部段和隧道孔的壁之间的间隙测量，其方式为：例如可以实现安全冗余或较快的处理。

此外可以以简单的方式通过驶经所述区域也实现“护板尾空隙”、即隧道衬砌部段的外侧和隧道孔的壁之间的距离的测量。

本发明的另一个教导规定，所述控制装置与隧道钻孔机的控制装置连接。在这里有利的是，利用所述装置的控制装置通过隧道钻孔机的控制装置可操控隧道钻孔机的功能。由此能够以简单的方式自动化地利用控制装置操控隧道钻孔机的如下元件，所述元件用于隧道衬砌部段的自动化安装必须被操纵。

本发明的另一个教导规定，隧道钻孔机的前进压力机能够由控制装置可收回和可伸出地操控，从而所述前进压力机可向所放置的隧道衬砌部段压紧。借此可以通过控制装置以简单的并且可靠的方式实现在放置之后隧道衬砌部段的保持。

本发明的另一个教导规定，用于输送隧道衬砌部段至接纳地点以用于通过工具接纳的输送单元(部段馈送器)可由控制装置操控，从而隧道衬砌部段可通过控制装置提供。由此可以以简单的方式实现隧道衬砌部段依赖于其放置的输送。

本发明的另一个教导规定，飞行时间照相机的传感器拍摄2D图像。

用于利用尤其是如之前说明的装置自动化地安装隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段以用于衬砌由隧道钻孔机掘进的隧道区段的按照本发明的方法非穷举地具有接着的特征，在所述装置上设置装备有至少一个用于接纳、保持和放置所述至少一个隧道衬砌部段的工具的操纵器，并且所述装置设置在隧道钻孔机中，

·其中，所述至少一个工具利用至少一个促动器沿径向的、切向的和/或轴向的方向关于隧道钻孔机的机器轴线在通过隧道钻孔机建立的隧道区段的空间中运动，

·其中，利用至少一个设置在操纵器和/或工具上的工具位置传感器检测工具在隧道区段的空间中的实际位置和实际方位，

·其中，利用至少一个设置在操纵器和/或工具上的隧道衬砌部段传感器检测至少一个已经设置的隧道衬砌部段的至少一个区段的实际位置和/或实际方位，和/或利用所述至少一个隧道衬砌部段传感器检测分别要放置的隧道衬砌部段的实际位置和/或实际方位，

·其中，提供至少一个控制装置，所述至少一个控制装置访问隧道衬砌部段的安装数据以及所述至少一个工具位置传感器和所述至少一个隧道衬砌部段传感器的测量数据，

·其中，所述至少一个控制装置基于安装数据和测量数据控制所述至少一个促动器和所述至少一个工具，从而所述工具连同隧道衬砌部段从其相应的接纳位置运动到其相应的理论放置位置中，并且基于隧道衬砌部段传感器的测量数据将隧道衬砌部段定向到实际放置位置中并且向隧道衬砌环的至少一个已经放置的隧道衬砌部段设置，

其中，提供至少两个隧道衬砌部段传感器，并且

其中，所述隧道衬砌部段传感器是飞行时间照相机。

另一个教导规定，所述至少一个工具是接纳元件。由此可以对相应的部段简单地进行抓紧并且使其运动。

在此有利的是，所述至少一个工具位置传感器是位移测量缸、转角传感器、方位传感器、倾角计和/或位移传感器。此外有利的是，所述数据是要放置的隧道衬砌部段的放置计划、要放置的隧道衬砌部段的供应计划、用于接纳分别要放置的隧道衬砌部段的接纳地点的位置、分别要放置的隧道衬砌部段的理论放置位置和/或关于相应的要放置的隧道衬砌部段的类型以及物理特性、例如重量和尺寸的信息。由此以简单的方式可能的是，控制装置获得所有用于确定促动器的所需要的操控的相关的数据，以便使隧道衬砌部段从接纳点运动至实际放置处。

此外有利的是，人机接口与控制装置连接。由此所述自动的方法能够以简单的方式以手动的控制指示扩大。

此外有利的是，优选作为飞行时间照相机或2D照相机设置至少一个附加的隧道衬砌部段传感器。借此检测的信号然后优选例如由控制装置借助图像处理评估。在此有利的是，所述附加的隧道衬砌部段传感器设置在隧道衬砌部段传感器的区域中或工具的区域中。借此检测的信号然后优选例如由控制装置借助图像处理评估。此外有利的是，将所述两个隧道衬砌部段传感器的数据与另一个隧道衬砌部段传感器的数据叠加和/或组合。由此能够例如在驶向理论位置时以简单的方式识别阻碍。此外可以由此支持隧道衬砌部段的棱边检测和隧道衬砌部段之间以及隧道衬砌部段和隧道孔的壁之间的间隙测量，其方式为：例如可以实现安全冗余或较快的处理。

本发明的另一个教导规定，飞行时间照相机的传感器拍摄2D图像。

本发明的另一个教导规定，所述控制装置与隧道钻孔机的控制装置连接。在这里有利的是，利用所述装置的控制装置通过隧道钻孔机的控制装置操控隧道钻孔机的功能。由此能够以简单的方式自动化以控制装置操控隧道钻孔机的如下元件，所述元件用于隧道衬砌部段的自动化的安装必须被操纵。

本发明的另一个教导规定，由控制装置控制用于输送隧道衬砌部段至接纳地点以用于通过工具接纳的输送单元(部段馈送器)，从而隧道衬砌部段通过控制装置提供。由此可以以简单的方式实现隧道衬砌部段依赖于其放置的输送。

本发明的另一个教导规定，隧道钻孔机的前进压力机由控制装置可收回和可伸出地操控，从而所述前进压力机向放置的隧道衬砌部段压紧。借此可以通过控制装置以简单的并且可靠的方式实现在放置之后隧道衬砌部段的保持。

本发明的另一个教导规定，在装配隧道衬砌部段环的最后的隧道衬砌部段(最后一段)之后，操纵器利用至少两个飞行时间照相机测量隧道衬砌部段环的隧道衬砌部段和隧道区段的钻孔壁之间的距离，优选其方式为：至少部分地经过隧道衬砌部段环。由此可以以简单的方式通过经过所述区域也实现“护板尾空隙”、即隧道衬砌部段的外侧和隧道孔的壁之间的距离的测量。此外可以必要时取消借助其他测量仪器、例如借助超声传感器对护板尾空隙的监控。

本发明的另一个教导规定，在隧道衬砌部段放置在理论位置上之后，操纵器的工具与放置的隧道衬砌部段保持连接并且在利用隧道钻孔机的其中至少一个前进压力机对隧道衬砌部段压紧时一起运动，并且在此检测工具的运动。由此可以以简单的方式检测隧道衬砌部段的最后的位置。

附图说明

接着借助优选的实施例结合附图进一步解释本发明。在此示出：

图1示出包括接纳的隧道衬砌部段的安装器的空间视图；

图2示出隧道衬砌部段的放置的示意图；

图3示出结合按照本发明的装置在应用按照本发明的方法的情况下隧道衬砌部段的按照本发明的放置的示意视图；

图4a至4e示出在隧道衬砌部段放置在理论位置上之前的精密调整步骤的示意视图；以及

图5a、5b示出隧道衬砌部段的接纳的示意图。

具体实施方式

图1示出作为按照本发明的装置的安装器10，其包括基本载体11，用于与隧道钻孔机(未示出)连接的连接元件12设置在所述基本载体上。连接元件12在这里凸缘状地示出。

在基本载体11上设置操纵器20，在所述操纵器上例如设置至少一个边梁13，所述边梁在这里例如在两侧具有滑动导向装置14。在滑动导向装置14中可移动地例如设置同样作为操纵器20的组成部分的导向元件15。导向元件15通过作为促动器的缸体19沿箭头方向A可移动，例如转动框架16同样作为操纵器20的组成部分设置在所述导向元件上。

在导向元件15上例如设置作为操纵器20的组成部分的转动框架16。所述转动框架16具有作为促动器的旋转驱动装置17。在转动框架16上例如可转动地设置作为操纵器20的组成部分的转环18。所述转环18可以通过作为在转动框架16上的促动器的旋转驱动装置17实施旋转运动。所述转环18沿箭头方向B可运动。

在转环18上设置作为操纵器20的组成部分的操纵器臂21。所述操纵器臂可以对应地利用转动环18转动。操纵器臂21例如可相对于转动框架16偏转。这例如通过至少一个作为促动器的缸体22进行。在操纵器臂本身上设置作为工具的安装器头部23。所述安装器头部用于接纳隧道衬砌部段110。安装器头部23在这里例如通过作为促动器的缸体22的操纵径向沿箭头方向C运动。

为了隧道衬砌部段110的位置的精密调整，如其在图4a至4e中示出的，安装器头部23例如通过作为促动器的缸体24具有沿箭头方向D的旋转可能性。此外，安装器头部23具有例如作为促动器的运动元件25，通过所述运动元件，隧道衬砌部段110可以沿箭头方向E翻转或沿箭头方向F偏转。

隧道衬砌部段110接纳到类似于安装器头部23的在图1中示出的布置结构的接纳位置200上(参见图2)。隧道衬砌部段110例如利用所谓的部段馈送器(未示出)运输至接纳位置200。通过由控制装置(未示出)操控缸体19、22、24以及运动元件25和旋转驱动装置17，隧道衬砌部段110可以通过沿箭头方向A至F的运动设置在通过隧道钻孔机掘进的隧道区段中。

控制装置引起要放置的隧道衬砌部段110运动到理论放置的区域中。这例如在图2中示出。隧道衬砌部段110处于其上的安装器头部23在此通过促动器17、19、22、24、25由控制装置运动到对应的位置中。在图2中示出包括各个已经放置的隧道衬砌部段110的封闭的衬砌环100。在空间上在这之前设置另一个隧道衬砌环100‘，其还未封闭。在图2中示出要放置的隧道衬砌部段110，包括在其窄的侧上的纵向接缝距离140和在其长侧上的环接缝距离150。设置塞120作为装配辅助工具，所述塞可装入开口130中(参见图1、4e)。

为了现在结合已经放置的隧道衬砌部段110实现隧道衬砌部段110的实际放置的设置，分别借助作为隧道衬砌部段传感器(未示出)的飞行时间照相机(未示出)并且必要时例如利用作为2D传感器作为其他的隧道衬砌传感器(未示出)的CCD照相机扫描要放置的隧道衬砌部段110的角区域160(参见图3)。扫描区域300在图3中示出。由此能够检测纵向接缝距离140和环接缝距离150以及要放置的隧道衬砌部段110相对于已经设置的隧道衬砌部段110的可能的倾斜误差。基于这些检测的数据，控制装置可以然后对应地操控促动器，以便一方面将塞120导入为此设置的开口130中并且同时将要放置的隧道衬砌部段110放置在其事实上的实际位置中。必要时对隧道衬砌部段传感器的数据进行结合、组合或叠加，以便能够实现较好的识别。

理论位置的操控例如由此进行，即，通过测量传感器检测促动器的各个运动。由此控制装置可以准确地确定，工具或安装器头部23在空间中正好处于哪个位置上。因此基于已知的其余的尺寸和在借助安装器头部23接纳时其他的在这里未示出的导向辅助装置，要放置的隧道衬砌部段110的位置也间接已知。对此控制装置可以使隧道衬砌部段110运动到理论放置位置的区域中。必要时在此例如通过附加的隧道衬砌部段传感器也还发生主动的阻碍识别。从该时刻才合适的是，借助3D检测通过飞行时间照相机监控角区域160，其方式为：监控扫描区域300并且直接确定实际的纵向接缝距离140和环接缝距离150以及可能的倾斜误差。扫描区域300的形状在这里只示例性地示出。例如矩形也是可能的。基于此，然后隧道衬砌部段110放置在作为放下位置的事实上的实际位置上。通过未示出的前进压力机，然后隧道衬砌部段110挤压到隧道衬砌环中的最后的位置上。在此，工具23优选还保留在放置好的隧道衬砌部段上并且由前进压力机在隧道衬砌部段运动时一起运动到最后的位置中。优选检测该运动，从而可记录最后的位置。

隧道衬砌部段110的实际位置和实际方位向需要的理论方位和理论位置、尤其是相对于已经装配的隧道衬砌部段110的实际位置和实际方位的精密调整在图4a至4e中示出。为了精密调整，关于对应的补偿值监控所述区域160。在此分别检测和补偿边缘和面彼此的位置，以便确定用于精密调整的分别需要的调整运动。

图4a在此示出隧道衬砌部段110沿箭头方向D的转动，以便实现均匀的环接缝距离150。示出的是相比于在右边的角区域160中的较大的环形接缝距离152在左边的角区域160中的较小的环形接缝距离151，其通过工具23沿箭头方向D的转动匹配为需要的环形接缝距离150，以便实现隧道衬砌部段110的棱边的平行性。

在图4b中，工具23沿箭头方向F转动，以便将径向的距离170置于零，所述距离在这里与径向的距离171、172不同大小地示出。仅当径向的距离170以优化的方式为零时，隧道衬砌部段110才可以正确地放置。

在图4c中示出角偏移180，所述角偏移为了正确的放置同样应该为零。角偏移180通过工具23沿箭头方向E的翻转置于零。

此外需要的是，隧道衬砌部段110的边缘具有相同的高度并且不存在高度错位190。为此，工具23沿箭头方向B运动。

此外，当为了放置使用塞120时，需要类似于图4e引起塞120和塞孔130的定向。在这里借助隧道衬砌部段传感器检测在相应的隧道衬砌部段上的塞120和孔130。所述距离210于是必须同样为零，借此隧道衬砌部段110可以正确地放置。这通过工具23沿箭头方向B的旋转引起。

在隧道衬砌环100的最后的隧道衬砌部段110的最终的放置之后，可以测量隧道衬砌环100至隧道孔的壁的距离，以便确定护板尾空隙。为此，操纵器20以工具23和处于其上的隧道衬砌部段传感器经过间隙(未示出)并且对其进行检测。在此可以例如检测在隧道衬砌部段110上的损坏。

此外可以利用隧道衬砌部段传感器经过最后放置的隧道衬砌环100，以便检测隧道衬砌环100的各个隧道衬砌部段110的最后的位置。在这里例如检测隧道衬砌部段的棱边、隧道衬砌部段110的棱边相对彼此的走向。在此可以例如检测在隧道衬砌部段110上的损坏。

隧道衬砌部段110的监控、测量和放置或其在空间中的运动可以通过例如借助照相机(未示出)的2D监控或通过飞行时间照相机的传感器和在此获得的数据的评估辅助，其中，在此获得的2D图像数据与3D图像数据组合。

在图5a、5b中示例性地示出隧道衬砌部段110通过工具23的接纳。为了接纳在这里使用销220，所述销例如在中央与隧道衬砌部段110连接。所述工具为了接纳沿箭头方向A运动，以便然后可以抓紧销220并且借此提供工具和隧道衬砌部段110之间的连接，借此隧道衬砌部段110可以从接纳位置200运动至理论放置位置。

为了可以检测销，在这里优选设置在工具23上布置的另一个隧道衬砌部段传感器230。所述另一个隧道衬砌部段传感器具有处于工具之前的检测区域240，以便可以优化地及时识别销230。如果其已进行，则工具的位置通过17、19、22、24、25由控制装置这样定向，使得工具优选沿箭头方向A可以移入销220中。

所述另一个隧道衬砌部段传感器230优选是飞行时间照相机。其可以优选不仅提供3D图像而且提供2D图像。

Claims (26)

1.用于自动化安装隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段(110)的装置(10)，以用于衬砌由隧道钻孔机掘进的隧道区段，所述装置能够与隧道钻孔机耦联，

所述装置包括操纵器(20)，所述操纵器包括用于接纳、保持和放置所述至少一个隧道衬砌部段的至少一个工具(23)并且包括用于使所述至少一个工具运动的至少一个促动器(17、22、24)，所述至少一个工具能够借助所述至少一个促动器关于隧道钻孔机的机器轴线沿径向的、切向的和/或轴向的方向在通过隧道钻孔机建立的隧道区段的空间中移动，

所述装置包括至少一个工具位置传感器，所述工具位置传感器设置在操纵器和/或工具上，以用于检测工具在隧道区段的空间中的相应的实际位置和实际方位，

所述装置包括至少一个隧道衬砌部段传感器(230)，所述隧道衬砌部段传感器设置在操纵器和/或工具上，利用所述隧道衬砌部段传感器能检测至少一个已经设置的隧道衬砌部段的至少一个区段的实际位置和/或实际方位，和/或利用所述隧道衬砌部段传感器能检测分别要放置的隧道衬砌部段的实际位置和/或实际方位，

所述装置包括至少一个控制装置，所述控制装置访问隧道衬砌部段的安装数据，并且所述控制装置访问所述至少一个工具位置传感器的和所述至少一个隧道衬砌部段传感器的测量数据，并且利用所述控制装置基于安装数据和测量数据能控制所述至少一个促动器和所述至少一个工具，以便使所述工具从接纳位置运动至相应的隧道衬砌部段的理论放置位置，将所述隧道衬砌部段定向到实际放置位置中并且将隧道衬砌部段靠向隧道衬砌环的至少一个已经放置的隧道衬砌部段设置，

其中，设置至少两个隧道衬砌部段传感器，其特征在于，

所述隧道衬砌部段传感器是飞行时间照相机。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个工具是接纳元件。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述至少一个工具位置传感器是位移测量缸、转角传感器、方位传感器、倾角计和/或位移传感器。

4.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述安装数据或所述测量数据是要放置的隧道衬砌部段的放置计划、要放置的隧道衬砌部段的供应计划、用于接纳分别要放置的隧道衬砌部段的接纳地点的位置、分别要放置的隧道衬砌部段的理论放置位置和/或关于相应的要放置的隧道衬砌部段的类型以及物理特性的信息。

5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，相应的要放置的隧道衬砌部段的所述物理特性是重量和尺寸。

6.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设置至少一个附加的隧道衬砌部段传感器。

7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述附加的隧道衬砌部段传感器是飞行时间照相机或2D照相机。

8.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述附加的隧道衬砌部段传感器设置在所述隧道衬砌部段传感器的区域中或工具的区域中。

9.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，隧道钻孔机的前进压力机由控制装置能够可收回和可伸出地操控，从而所述前进压力机能向放置好的隧道衬砌部段压紧。

10.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，用于输送隧道衬砌部段至接纳地点以用于通过工具接纳的输送单元能够由控制装置操控，从而隧道衬砌部段能够通过控制装置提供。

11.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，飞行时间照相机的传感器拍摄2D图像。

12.用于利用按照权利要求1至11之一所述的装置(10)自动化地安装隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段(110)的方法，以用于衬砌由隧道钻孔机掘进的隧道区段，在所述装置上设置操纵器(20)，所述操纵器装备有用于接纳、保持和放置至少一个隧道衬砌部段的至少一个工具(23)，并且所述装置设置在隧道钻孔机中，

所述至少一个工具利用至少一个促动器(17、22、24)关于隧道钻孔机的机器轴线沿径向的、切向的和/或轴向的方向在通过隧道钻孔机建立的隧道区段的空间中运动，

利用设置在操纵器和/或工具上的至少一个工具位置传感器检测工具在隧道区段的空间中的实际位置和实际方位，

利用设置在操纵器和/或工具上的至少一个隧道衬砌部段传感器(230)检测至少一个已经设置的隧道衬砌部段的至少一个区段的实际位置和/或实际方位，和/或利用所述至少一个隧道衬砌部段传感器检测分别要放置的隧道衬砌部段的实际位置和/或实际方位，

提供至少一个控制装置，所述至少一个控制装置访问隧道衬砌部段的安装数据以及所述至少一个工具位置传感器的和所述至少一个隧道衬砌部段传感器的测量数据，

所述至少一个控制装置基于安装数据和测量数据控制所述至少一个促动器和所述至少一个工具，从而所述工具连同隧道衬砌部段从其相应的接纳位置运动到其相应的理论放置位置中，并且基于隧道衬砌部段传感器的测量数据将隧道衬砌部段定向到实际放置位置中并且靠向隧道衬砌环的至少一个已经放置的隧道衬砌部段设置，

其中，提供至少两个隧道衬砌部段传感器，

其特征在于，所述隧道衬砌部段传感器是飞行时间照相机。

13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一个工具是接纳元件。

14.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述至少一个工具位置传感器是位移测量缸、转角传感器、方位传感器、倾角计和/或位移传感器。

15.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述安装数据或所述测量数据是要放置的隧道衬砌部段的放置计划、要放置的隧道衬砌部段的供应计划、用于接纳分别要放置的隧道衬砌部段的接纳地点的位置、分别要放置的隧道衬砌部段的理论放置位置和/或关于相应的要放置的隧道衬砌部段的类型以及物理特性的信息。

16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，所述要放置的隧道衬砌部段的物理特性是重量和尺寸。

17.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，设置至少一个附加的隧道衬砌部段传感器。

18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，所述附加的隧道衬砌部段传感器是飞行时间照相机或2D照相机。

19.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，将所述附加的隧道衬砌部段传感器设置在所述隧道衬砌部段传感器的区域中或工具的区域中。

20.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述飞行时间照相机的传感器拍摄2D图像。

21.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，将所述两个隧道衬砌部段传感器的数据与所述附加的隧道衬砌部段传感器的数据组合。

22.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，由控制装置控制用于输送隧道衬砌部段至接纳地点以用于通过工具接纳的输送单元，从而隧道衬砌部段通过控制装置提供。

23.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，由控制装置可收回和可伸出地操控隧道钻孔机的前进压力机，从而所述前进压力机压向放置好的隧道衬砌部段。

24.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在装配隧道衬砌部段环的最后的隧道衬砌部段之后，操纵器利用至少两个飞行时间照相机测量隧道衬砌部段环的隧道衬砌部段和隧道区段的钻孔壁之间的距离。

25.按照权利要求24所述的方法，其特征在于，操纵器利用至少两个飞行时间照相机测量隧道衬砌部段环的隧道衬砌部段和隧道区段的钻孔壁之间的距离的方式为，至少部分地经过隧道衬砌部段环。

26.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在隧道衬砌部段放置在理论位置上之后，操纵器的工具与放置好的隧道衬砌部段保持连接并且在利用隧道钻孔机的前进压力机中的至少一个前进压力机对隧道衬砌部段压紧时一起运动，并且在此检测工具的运动。