CN115179391A - 一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于盾构管片生产的自动精抹面机器人及控制方法，其中，该机器人包括地轨装置、刮抹执行装置、刮板装置、控制装置、机构定位装置；检测控制装置：地轨控制模块控制地轨装置带动机构定位装置移动及带动刮抹执行装置移动到预定位置；机构定位控制模块控制机构定位装置判断工件模具大小及确定抹面起始位置；刮板控制模块控制刮板刮抹动作及粗/精抹刮板切换；刮抹执行控制模块控制刮抹执行装置运动以带动刮板装置运动至抹面起始位置，并带动粗抹刮板按照第一路径程序贴合工件模具进行粗抹动作，以及带动精抹刮板按照第二路径程序贴合工件模具进行精抹动作。本发明的技术方案能够解决盾构管片外弧面自动收面的技术问题，提高了收面效率。

Description

一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人及控制方法

技术领域

本发明涉及盾构管片生产技术领域，特别涉及一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人及控制方法。

背景技术

盾构管片作为混凝土预制构件，混凝土的成型质量直接影响着管片的质量。另外，管片的外弧面是成品管片的起吊面，为保证吸盘吸附牢固，外弧面要求平整、光滑。因此，管片生产过程中，在混凝土达到初凝时，需打开盖板进行光面作业，目的是对外弧面进行修饰，确保弧度，提高表面光洁度。

现有技术中，实现精抹面的方法是：通过X轴行走机构、Y轴行走机构和末端抹光机构的协同配合，实现盾构管片的外弧面混凝土自动抹光，从而可以进行盾构管片的自动化收面作业，减少了盾构管片生产的现场操作工作量，提供了收面效率，保证了混凝土表面的平整度和光洁度。

但是，现有技术还存在以下技术问题：

(1)适应范围小：需要设立两套独立的抹面装置(一大一小)，且分为由两个不同工位来执行；

(2)精抹面执行左右两道刮抹工序，在结合部位容易存在刮痕和左右面不平的问题；

(3)精抹面的效率仍有提升改进空间。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人及控制方法，能够解决盾构管片外弧面自动收面的技术问题，提高了收面效率，减少用工人数。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，包括地轨装置、刮抹执行装置、刮板装置以及控制装置；还包括机构定位装置；所述控制装置包括处理单元、存储单元、显示单元以及输入单元；所述机构定位装置包括粗定位模块、小工件精定位模块、以及大工件精定位模块；所述刮板装置包括粗抹刮板、精抹刮板；所述处理单元包括：地轨控制模块，与所述地轨装置建立通信连接，用于响应反馈信号s₁控制所述地轨装置带动所述机构定位装置从初始位置向工件模具的方向移动；以及，控制所述地轨装置带动所述刮抹执行装置移动到预定位置；其中，所述反馈信号s₁为工件模具停止在生产线的基准定位面产生；机构定位控制模块，与所述机构定位装置建立通信连接，用于响应所述反馈信号s₁控制所述机构定位装置进入工作状态，以及控制粗定位模块、小工件精定位模块/大工件精定位模块分别对工件模具的大小进行判断、抹面起始位置的确定；刮板控制模块，与所述刮板装置建立通信连接，用于控制刮板的刮抹动作、以及粗抹刮板、精抹刮板的切换；所述刮抹执行控制模块与所述刮抹执行装置建立通信连接，用于：在所述刮抹执行装置到达所述预定位置时，控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置运动至所述抹面起始位置，并带动所述刮板装置的粗抹刮板转换位置至抹面姿态；按照预先设定的第一路径程序控制所述粗抹刮板贴合工件模具圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作；控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作。

其中，所述地轨装置包括伺服电机、齿轮、齿条、支座以及导轨；其中，所述支座设置于所述导轨上，且与所述齿轮固定连接，所述齿条的延伸方向与所述导轨的延伸方向彼此平行；所述伺服电机响应所述地轨控制模块的控制驱动所述齿轮在所述齿条上往复滚动，从而带动所述支座沿着导轨往复移动；所述支座为中空立方体形状，由上底板、下底板、以及第一立柱、第二立柱、第三立柱、第四立柱组装形成；所述下底板设置于所述导轨上，且与所述齿轮固定连接；所述刮抹执行装置安装在所述支座的上底板上方；所述机构定位装置安装在所述支座的侧面。

其中，所述粗定位模块、小工件精定位模块、以及大工件精定位模块均包括限位开关、气缸；所述粗定位模块安装在所述下底板上，且位于所述第二立柱与第三立柱之间；所述小工件精定位模块安装在所述上底板上，且靠近所述第一立柱与第二立柱的一侧；所述大工件精定位模块安装在所述第三立柱上，且靠近所述第二立柱的一侧；所述机构定位控制模块还用于响应所述反馈信号s₁控制所述粗定位模块的气缸伸出，以推动所述限位开关伸出，使所述粗定位模块进入工作状态；所述地轨控制模块还用于响应所述反馈信号s₁控制所述地轨装置的伺服电机驱动齿轮在齿条上滚动，驱动所述支座带动所述粗定位模块从初始位置沿着所述导轨向工件模具的方向移动，并在限位开关接触到工件模具的定位面后产生反馈信号s₂；所述机构定位控制模块还用于响应所述反馈信号s₂判断所述工件模具的大小；以及，控制气缸缩回以带动所述限位开关缩回；所述地轨控制模块还用于控制所述地轨装置的伺服电机驱动齿轮在齿条上滚动，驱动所述支座带动所述粗定位模块沿着所述导轨移动到所述初始位置；所述机构定位控制模块还用于根据所述工件模具的大小判断结果，控制所述小工件精定位模块的气缸伸出，以推动所述限位开关伸出，或者控制所述大工件精定位模块的气缸伸出，以推动所述限位开关伸出；所述地轨控制模块还用于控制所述地轨装置的伺服电机驱动齿轮在齿条上滚动，驱动所述支座带动所述小工件精定位模块/大工件精定位模块沿着所述导轨从初始位置向工件模具的方向移动，并在限位开关接触到工件模具的定位面后产生反馈信号s₃；所述机构定位控制模块还用于：将所述反馈信号s₃转换为位置信息并记录为所述工件模具的精抹面定位位置，计算出所述工件模具的抹面起始位置；其中，所述机构定位控制模块利用如下公式(1)计算出所述工件模具的抹面起始位置：POS_{抹面起始位置}＝POS_{抹面精定位位置}-C_{抹面精定位与起始位置固定距离}；控制所述气缸缩回以带动所述限位开关缩回；所述地轨控制模块还用于控制所述地轨装置的伺服电机驱动齿轮在齿条上滚动，驱动所述支座带动所述小工件精定位模块/大工件精定位模块沿着所述导轨移动到所述初始位置。

其中，所述刮板装置包括：调速电机、齿轮、齿条、刮板组件、气缸组件、固定组件；其中，所述刮板组件由粗抹刮板和精抹刮板组合而成；所述气缸组件一端与所述精抹刮板固定连接，另一端与所述刮板装置的本体固定连接；当所述刮板装置处于初始状态时，所述气缸组件处于收缩状态以将所述精抹刮板折叠；所述刮板装置通过所述固定组件连接至所述刮抹执行装置的自由端。

其中，所述预先设定好的第一路径程序包括可循环执行n次的子程序；其中，n≥1，且为自然数；所述子程序包括：所述刮抹执行控制模块还用于控制所述刮抹执行装置以带动所述粗抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，从工件模具的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述粗抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；所述地轨控制模块还用于控制所述地轨装置移动至工件模具长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述粗抹刮板的姿态，并带动所述粗抹刮板从工件模具的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置抬起所述粗抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；所述地轨控制模块控制所述地轨装置以带动所述刮抹执行装置从工件模具其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述粗抹刮板的姿态。

其中，所述预先设定好的第二路径程序包括可循环执行m次的子程序；其中，m≥1，且为自然数；所述子程序包括：所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态；所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，从工件模具的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述精抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；所述地轨控制模块控制所述地轨装置移动至工件模具长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述精抹刮板的姿态，并带动所述精抹刮板从工件模具的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置抬起所述精抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；所述地轨控制模块控制所述地轨装置以带动所述刮抹执行装置从工件模具其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处。

其中，还包括清洗装置；所述刮抹执行控制模块还用于按照预先设定的第三路径程序控制所述刮抹执行装置将所述刮板装置移动至所述清洗装置工位；所述处理单元还包括清洗控制模块，与所述清洗装置建立通信连接，用于控制所述清洗装置对完成刮抹动作后的刮板组件自动清洗。

其中，所述预先设定的第三路径程序包括：所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置向所述清洗装置的方向行进，并移动至所述地轨装置的极限位置；所述刮板控制模块控制所述刮板装置，以使得所述刮板装置两侧的精抹刮板翻转打开；所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述刮板装置转换位置至清洗装置的水槽内，使得粗抹刮板和精抹刮板都没入液体中并垂直接触刷板组件。

其中，所述清洗装置包括：水槽、气缸、刷板组件、液位传感器、电磁阀、溢流水口、球阀、支架；所述水槽设置在所述支架上；所述球阀设置在所述水槽底部且对应开设的出水口设置，用于开启时通过所述出水口排出所述水槽内部的液体；所述溢流水口开口设置在距离所述水槽底部第二预设距离；所述液位传感器设置在所述水槽的侧壁上，且距离水槽底部第一预设距离；所述电磁阀连接在液体进水管上；其中，所述液体进水管连接至所述水槽，以用于向所述水槽中注入液体；所述清洗控制模块还用于：在所述液位传感器检测到所述水槽中的液体液面高度低于预先设定的下水位时，控制所述电磁阀打开，以通过所述液体进水管向所述水槽注入液体；以及在所述液位传感器检测到所述水槽中的液体液位面高度达到预先设定的上水位时，控制所述电磁阀关闭，以停止向所述水槽注入液体；所述刷板组件设置在所述水槽的侧壁上；其中，所述刷板组件由若干个刷板组成，每个刷板为一长方形、且表面布满刷毛的组件；所述若干个刷板彼此之间相互平行设置，且与设置所述刷板组件的侧壁垂直；所述气缸与所述刷板组件连接，且设置在所述水槽的侧壁边缘，用于响应所述清洗控制模块的控制沿着与所述侧壁延伸方向平行的方向伸出或缩回，以带动所述刷板组件沿着与所述侧壁延伸方向平行的方向往复运动。

本发明采用的另一个技术方案是：提供一种用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法，所述方法应用于如上所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，所述方法包括：机构定位控制模块响应反馈信号s₁控制机构定位装置进入工作状态；其中，所述反馈信号s₁为工件模具停止在生产线的基准定位面产生；地轨控制模块响应所述反馈信号s₁控制地轨装置带动所述机构定位装置从初始位置向工件模具的方向移动，控制粗定位模块、小工件精定位模块/大工件精定位模块分别对工件模具的大小进行判断、以及抹面起始位置的确定；所述地轨控制模块控制所述地轨装置带动刮抹执行装置移动到预定位置，刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以带动刮板装置运动至所述抹面起始位置，并带动所述刮板装置的粗抹刮板转换位置至抹面姿态；所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置按照预先设定的第一路径程序，控制所述粗抹刮板贴合工件模具的圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作；所述刮板控制模块控制所述刮板装置切换至精抹刮板；所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作。

其中，还包括：所述刮抹执行控制模块按照预先设定的第三路径程序控制所述刮抹执行装置将所述刮板装置移动至清洗装置工位；清洗控制模块控制所述清洗装置对完成刮抹动作后的刮板组件自动清洗。

其中，所述刮抹执行控制模块按照预先设定的第三路径程序控制所述刮抹执行装置将所述刮板装置移动至清洗装置工位，具体包括：所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置向所述清洗装置的方向行进，并移动至所述地轨装置的极限位置；所述刮板控制模块控制所述刮板装置，以使得所述刮板装置两侧的精抹刮板翻转打开；所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述刮板装置转换位置至清洗装置的水槽内，使得粗抹刮板和精抹刮板都没入液体中并垂直接触刷板组件。

其中，所述地轨控制模块响应所述反馈信号s₁控制地轨装置带动所述机构定位装置从初始位置向工件模具的方向移动，控制粗定位模块、小工件精定位模块/大工件精定位模块分别对工件模具的大小进行判断、以及抹面起始位置的确定，包括：所述机构定位控制模块响应反馈信号s₁控制所述粗定位模块进入工作状态；所述地轨控制模块响应所述反馈信号s₁控制所述地轨装置带动所述粗定位模块从初始位置向工件模具的方向移动，并在接触到所述工件模具的定位面后产生反馈信号s₂；所述机构定位控制模块响应所述反馈信号s₂判断出所述工件模具的大小；所述机构定位控制模块控制所述粗定位模块恢复至原始状态，所述地轨控制模块控制所述地轨装置带动所述粗定位模块移动到所述初始位置；所述机构定位控制模块根据所述工件模具的大小判断结果，控制所述小工件精定位模块/大工件精定位模块进入工作状态；所述地轨控制模块控制所述地轨装置带动所述小工件精定位模块/大工件精定位模块从初始位置向工件模具的方向移动，并在接触到所述工件模具的定位面后产生反馈信号s₃；所述机构定位控制模块将所述反馈信号s₃转换为位置信息并记录为所述工件模具的精抹面定位位置，计算出所述工件模具的抹面起始位置；其中，所述机构定位控制模块利用如下公式(1)计算出所述工件模具的抹面起始位置：POS_{抹面起始位置}＝POS_{抹面精定位位置}-C_{抹面精定位与起始位置固定距离}；所述机构定位控制模块控制所述小工件精定位模块/大工件精定位模块恢复至原始状态，所述地轨控制模块控制所述地轨装置带动所述小工件精定位模块/大工件精定位模块移动到所述初始位置。

其中，所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置按照预先设定的第一路径程序，控制所述粗抹刮板贴合工件模具的圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作，具体包括：(1)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述粗抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，从工件模具的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述粗抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；(2)所述地轨控制模块控制所述地轨装置移动至工件模具长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述粗抹刮板的姿态，并带动所述粗抹刮板从工件模具的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；(3)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置抬起所述粗抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；(4)所述地轨控制模块控制所述地轨装置以带动所述刮抹执行装置从工件模具其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述粗抹刮板的姿态；然后，返回所述(1)的步骤；重复执行所述(1)～(4)步骤n次；其中，n≥1，且为自然数。

其中，所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作，具体包括：(1)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态；(2)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，从工件模具的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述精抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；(3)所述地轨控制模块控制所述地轨装置移动至工件模具长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述精抹刮板的姿态，并带动所述精抹刮板从工件模具的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；(4)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置抬起所述精抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；(5)所述地轨控制模块控制所述地轨装置以带动所述刮抹执行装置从工件模具其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处；然后，返回所述(1)的步骤；重复执行所述(1)～(5)步骤m次；其中，m≥1，且为自然数。

本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术，本发明的实施方式所揭露的技术方案，通过设置组合折叠式的刮板装置，可在一个工位实现粗抹、精抹两道工序，提升混凝土表面的平整度和光洁度的同时，还提高了收面效率，减少用工人数，实现盾构管片的智能化生产；由粗定位装置、大件精定位装置、小件精定位装置三部分组成的机构定位装置，可通过接触工件模具定位面的时间长短，来判断进入的是大模具还是小模具，通过变换机构定位装置、调整轨迹路线，从而覆盖一定尺寸范围的工件模具的精抹功能；通过设置清洗装置，可在刮抹间歇周期内，对刮板进行自动清扫，避免因水泥固化而影响刮抹效果。

附图说明

图1为本发明一实施方式中的一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人的系统结构示意图；

图2为本发明一实施方式中的一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人的结构安装示意图；

图3为图2中的机构定位装置的结构安装示意图；

图4为图2中的刮板装置的立体结构示意图；

图5为图2中的清洗装置的立体结构示意图；

图6为本发明第一实施方式中的一种用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法的流程示意图；

图7为本发明第二实施方式中的一种用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法的流程示意图；

图8为图6中的“地轨控制模块响应反馈信号s₁控制地轨装置带动机构定位装置从初始位置向工件模具的方向移动，控制粗定位模块、小工件精定位模块/大工件精定位模块分别对工件模具的大小进行判断、以及抹面起始位置的确定”的方法流程示意图；

图9为图6中的“刮抹执行控制模块控制刮抹执行装置按照预先设定的第一路径程序，控制粗抹刮板贴合工件模具的圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作”的方法流程示意图；

图10为图6中的“刮抹执行控制模块控制刮抹执行装置运动以带动刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作”的方法流程示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

请参阅图1，为本发明一实施方式中的一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人的系统结构示意图。

所述自动精抹面机器人10包括：地轨装置20、刮抹执行装置30、机构定位装置40、刮板装置50、清洗装置60、以及控制装置70；其中，所述控制装置70与所述地轨装置20、刮抹执行装置30、机构定位装置40、刮板装置50、清洗装置60分别建立通信连接。

所述控制模块70包括处理单元71、与所述处理单元71建立连接的存储单元72、显示单元73以及输入单元74；具体地：

所述存储单元72用于存储所述处理单元71运行的程序、处理及接收的数据；

所述显示单元73用于响应所述处理单元71的控制显示一自动抹面控制界面；

所述输入单元74用于在所述自动抹面控制界面输入控制指令或参数；具体地，所述输入单元74为触摸屏、键盘、鼠标或控制按键中的至少一种。

进一步地，所述机构定位装置40包括小工件精定位模块41、粗定位模块42、以及大工件精定位模块43；所述处理单元71包括地轨控制模块710、刮抹执行控制模块711、机构定位控制模块712、刮板控制模块713、以及清洗控制模块714。

所述地轨控制模块710与所述地轨装置20建立通信连接，用于响应反馈信号s₁控制所述地轨装置20带动所述机构定位装置40从初始位置向工件模具80的方向移动；以及，控制所述地轨装置20带动所述刮抹执行装置30移动到预定位置。其中，所述反馈信号s₁为工件模具80停止在生产线的既定位置后(基准定位面)产生；所述预定位置设置为所述工件模具80的1/4长度的位置。

所述机构定位控制模块712与所述机构定位装置40建立通信连接，用于响应所述反馈信号s₁控制所述机构定位装置40进入工作状态，以及控制小工件精定位模块41、粗定位模块42、大工件精定位模块43对工件模具80的大小进行判断、抹面起始位置的确定。

所述刮板控制模块713与所述刮板装置50建立通信连接，用于控制刮板的刮抹动作、以及刮板组件(将在下文进行详述)的切换。

所述刮抹执行控制模块711与所述刮抹执行装置30建立通信连接，用于：

在所述刮抹执行装置30到达所述预定位置时，控制所述刮抹执行装置30运动以带动所述刮板装置50运动至所述抹面起始位置，并带动所述刮板装置50的粗抹刮板541转换位置至抹面姿态；

按照预先设定的第一路径程序控制所述粗抹刮板541贴合工件模具80圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作；

控制所述刮抹执行装置30运动以带动所述刮板装置50的精抹刮板542转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板542贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作；以及

按照预先设定的第三路径程序控制所述刮抹执行装置30将所述刮板装置50移动至所述清洗装置60工位。

所述清洗控制模块714与所述清洗装置60建立通信连接，用于控制所述清洗装置60对完成刮抹动作后的刮板组件54自动清洗。

请同时参阅图2、3，为本发明一实施方式中的一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人的结构安装示意图。

所述地轨装置20包括伺服电机21、齿轮22、齿条23、支座24、以及导轨25；其中，所述支座24设置于所述导轨25上，且与所述齿轮22固定连接，所述齿条23的延伸方向与所述导轨25的延伸方向彼此平行，所述伺服电机21响应所述地轨控制模块710的控制驱动所述齿轮22在所述齿条23上往复滚动，从而带动所述支座24沿着导轨25往复移动。

具体地，所述支座24为中空立方体形状，由上底板241、下底板242、以及第一立柱243、第二立柱244、第三立柱245、第四立柱246共同组装形成；其中，所述下底板242设置于所述导轨25上，且与所述齿轮22固定连接。

所述刮抹执行装置30安装在所述支座24上；在本实施方式中，所述刮抹执行装置30包括六轴运动机构。

进一步地，所述刮抹执行装置30安装在所述支座24的上底板241上方。

所述机构定位装置40由小工件精定位模块41、粗定位模块42、大工件精定位模块43三部分组成；其中，所述小工件精定位模块41包括限位开关411、气缸412；所述粗定位模块42包括限位开关421、气缸422；所述大工件精定位模块43包括限位开关431、气缸432。

所述机构定位装置40安装在所述地轨装置20的支座24的侧面；具体地，所述小工件精定位模块41安装在所述上底板241上，且靠近所述第一立柱243与第二立柱244的一侧；所述粗定位模块42安装在所述下底板242上，且位于所述第二立柱244与第三立柱245之间；所述大工件精定位模块43安装在所述第三立柱245上，且靠近所述第二立柱244的一侧。

当工件模具80停止在生产线的既定位置后(基准定位面)，提供反馈信号s₁至所述处理单元71时：

所述机构定位控制模块712响应所述反馈信号s₁控制所述粗定位模块42的气缸422伸出，以推动所述限位开关421伸出；

所述地轨控制模块710响应所述反馈信号s₁控制所述地轨装置20的伺服电机21驱动齿轮22在齿条23上滚动，带动所述支座24从初始位置沿着所述导轨25向工件模具80的方向移动。

在上述过程中，所述刮抹执行控制模块711响应所述反馈信号s₁启动所述刮抹执行装置30，但并未控制所述刮抹执行装置30移动。

随着所述支座24向所述工件模具80方向移动，支座24上的所述粗定位模块42的限位开关421在接触到工件模具80的定位面后，产生反馈信号s₂至所述处理单元71；所述机构定位控制模块712响应所述反馈信号s₂判断出此工件模具80的种类或大小。由于，小工件模具80的定位面居中，大工件模具80的定位面相对靠近两端。所述粗定位模块42从同一起始位置启动，并按照同样运行速度行进后，以相对较短的时间先接触到的就是大工件模具80的定位面，以相对较长的时间接触到的则是小工件模具80的定位面。

当所述机构定位控制模块712响应所述反馈信号s₂判断出此工件模具80的种类或大小后，控制所述气缸422缩回以带动所述限位开关421缩回；同时，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20的伺服电机21驱动齿轮22在齿条23上滚动，带动所述支座24沿着所述导轨25移动到初始位置。

所述机构定位控制模块712根据“响应所述反馈信号s₂判断出此工件模具80的种类或大小”的判断结果，控制所述小工件精定位模块41的气缸412伸出，以推动所述限位开关411伸出，或者控制所述大工件精定位模块43的气缸432伸出，以推动所述限位开关431伸出。

由于所选取的大工件模具80和小工件模具80的定位面有一定的位置间距，所述粗定位模块42从起始位置启动运行的情况下，在限位开关421接触到工件模具80后，便可判断其是大模具还是小模具。因此，当判断所述工件模具80为小模具时，所述机构定位控制模块712控制所述小工件精定位模块41的气缸412伸出，以推动所述限位开关411伸出；当判断所述工件模具80为大模具时，所述机构定位控制模块712控制所述大工件精定位模块43的气缸432伸出，以推动所述限位开关431伸出。

再一次地，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20的伺服电机21驱动齿轮22在齿条23上滚动，带动所述支座24沿着所述导轨25向工件模具80的方向移动。

随着所述支座24向所述工件模具80方向移动，支座24上的所述小工件精定位模块41的限位开关411/大工件精定位模块43的限位开关431在接触到工件模具80的定位面后，产生反馈信号s₃至所述处理单元71；所述机构定位控制模块712将所述反馈信号s₃转换为位置信息并记录下此工件模具80的位置信息(即，精抹面定位位置)，进一步地计算出所述工件模具80的抹面起始位置。

其中，所述机构定位控制模块712利用如下公式(1)计算出所述工件模具80的抹面起始位置：

POS_{抹面起始位置}＝POS_{抹面精定位位置}-C_{抹面精定位与起始位置固定距离}。

选取的工件模具80上的精定位面，与抹面的起始位置相对固定，且受到环境因素的影响较小。

再一次地，当所述机构定位控制模块712计算出所述工件模具80的抹面起始位置后，控制所述气缸412/气缸432缩回以带动所述限位开关411/限位开关431缩回；同时，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20的伺服电机21驱动齿轮22在齿条23上滚动，带动所述支座24沿着所述导轨25移动到预定位置。在本实施方式中，所述预定位置设置为所述工件模具80的1/4长度的位置。

请同时参阅图4，为图2所示的一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人的刮板装置的立体结构示意。

所述刮板装置50包括：调速电机51、齿轮52、齿条53、刮板组件54；其中，所述刮板组件54由粗抹刮板541和精抹刮板542组合而成；所述刮板装置50还包括气缸组件55，一端与所述精抹刮板542固定连接，另一端与所述刮板装置50的本体固定连接。当所述刮板装置50处于初始状态时，所述气缸55处于收缩状态以将所述精抹刮板542折叠；在本实施方式中，所述精抹刮板542处于折叠状态时，所述精抹刮板542的表面与所述粗抹刮板541的表面彼此垂直，并且所述精抹刮板542沿着所述粗抹刮板541的一个侧边延伸的方向设置。

进一步地，所述刮板装置50还包括固定组件56，所述刮板装置50通过所述固定组件56连接至所述刮抹执行装置30的自由端。

当所述机构定位控制模块712计算出所述工件模具80的抹面起始位置后，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20的支座24沿着所述导轨25移动到预定位置时，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动，从而带动所述刮板装置50运动至所述抹面起始位置，以及带动所述刮板装置50转换位置以带动所述粗抹刮板541的位置、角度至抹面姿态。

所述刮抹执行控制模块711按照预先设定好的第一路径程序，通过控制所述刮抹执行装置30的六个关节轴的位置及角度调整的配合，使得所述粗抹刮板541能够贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，所述刮板控制模块713控制所述调速电机51驱动齿轮52、齿条53形成往复运动机构，从而控制所述粗抹刮板541贴合工件模具80的外侧圆弧面来回刮抹，以进行抹面的粗抹动作。

具体地，所述预先设定好的第一路径程序包括可循环执行n次的子程序；其中，n≥1，且为自然数；所述子程序包括：

S1，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30以带动所述粗抹刮板541贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，从工件模具80的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述粗抹刮板541以脱离工件模具80圆弧刮抹面；所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20移动至工件模具80长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以调整所述粗抹刮板541的姿态，并带动所述粗抹刮板541从工件模具80的尾端反向刮抹至其长度的1/2处，完成第一遍粗抹；所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30抬起所述粗抹刮板541以脱离工件模具80圆弧刮抹面。

S2，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20以带动所述刮抹执行装置30从工件模具80其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以调整所述粗抹刮板541的姿态，以带动所述粗抹刮板541贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，从工件模具80的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述粗抹刮板541以脱离工件模具80圆弧刮抹面；所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20移动至工件模具80长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以调整所述粗抹刮板541的姿态，并带动所述粗抹刮板541从工件模具80的尾端反向刮抹至其长度的1/2处，完成第二遍粗抹；所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30抬起所述粗抹刮板541以脱离工件模具80圆弧刮抹面。

S3，重复上述S2所述的动作，完成全部粗抹动作；所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30抬起所述粗抹刮板541以脱离工件模具80圆弧刮抹面。

如上所述，当所述粗抹刮板541完成全部粗抹动作时，所述刮板控制模块713控制所述气缸55伸出，将原先折叠起来的精抹刮板542旋转放下，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30运动以带动所述刮板装置50的精抹刮板542转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板542贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作。

具体地，所述预先设定好的第二路径程序包括可循环执行m次的子程序；其中，m≥1，且为自然数；所述子程序包括：

S4，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30以带动所述精抹刮板542贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，从工件模具80的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述精抹刮板542以脱离工件模具80圆弧刮抹面；所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20移动至工件模具80长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以调整所述精抹刮板542的姿态，并带动所述精抹刮板542从工件模具80的尾端反向刮抹至其长度的1/2处，完成第一遍精抹；所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30抬起所述精抹刮板542以脱离工件模具80圆弧刮抹面。

S5，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20以带动所述刮抹执行装置30从工件模具80其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以调整所述精抹刮板542的姿态，以带动所述精抹刮板542贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，从工件模具80的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述精抹刮板542以脱离工件模具80圆弧刮抹面；所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20移动至工件模具80长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以调整所述精抹刮板542的姿态，并带动所述粗抹刮板541从工件模具80的尾端反向刮抹至其长度的1/2处，完成全部精抹动作；所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30抬起所述精抹刮板542以脱离工件模具80圆弧刮抹面。

如上所述，所述刮板组件54由粗抹刮板541和精抹刮板542组合而成，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20、所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30，控制与调整所述粗抹刮板541按照所述第一路径程序完成两次粗抹工序后，所述刮板控制模块713控制所述气缸组件55将原先折叠起来的精抹刮板542旋转下放，然后按照所述第二路径程序完成两次精抹工序，从而实现工件模具80的自动粗、精抹面工序。

在其他实施方式中，还可以通过调整所述第一路径程序、第二路径程序，以相应地设置粗抹工序的次数和精抹工序的次数。

请同时参阅图5，为图2所示的一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人的清洗装置的立体结构示意。

所述清洗装置60包括：水槽61、气缸62、刷板组件63、液位传感器64、电磁阀65、溢流水口66、球阀67、支架68。

所述水槽61设置在所述支架68上。

一液体进水管90连接至所述水槽61，以用于向所述水槽61中注入液体；所述电磁阀65连接在所述液体进水管90上。

所述液位传感器64设置在所述水槽61的侧壁上，且距离水槽61底部第一预设距离；当所述水槽61中的液体液面高度低于预先设定的下水位时，所述清洗控制模块714控制所述电磁阀66打开，液体通过所述液体进水管90自动添加注入水槽61；当所述水槽61中的液体液位面高度达到预先设定的上水位时，所述清洗控制模块714控制所述电磁阀65关闭，停止液体的注入。

在所述水槽61的侧壁上设置所述溢流水口66；所述溢流水口66开口设置在距离所述水槽61底部第二预设距离；在所述水槽61的侧壁上设置所述溢流水口66，用于确保水槽61内部的液面高度的恒定，从而避免相关元器件浸泡在水中。其中，所述第二预设距离被预先设置为所述水槽61中的液体没过刮板组件54约一半高度的液位值。

所述刷板组件63设置在所述水槽61的侧壁上；在本实施方式中，设置所述刷板组件63的侧壁与设置所述液位传感64的侧壁相对。所述气缸62与所述刷板组件63连接，用于响应所述清洗控制模块714的控制伸出或缩回，以带动所述刷板组件63往复运动。具体地，所述刷板组件63由若干个刷板631组成，每个刷板631为一长方形、且表面布满刷毛的组件；所述若干个刷板631彼此之间相互平行设置，且与设置所述刷板组件63的侧壁垂直。在本实施方式中，所述刷板组件63由6个刷板631组成。进一步地，所述气缸62设置在所述水槽61的侧壁边缘，其中，所述侧壁为设置所述刷板组件63的侧壁；所述气缸62与每个刷板631连接，并响应所述清洗控制模块714的控制沿着与所述侧壁延伸方向平行的方向伸出或缩回，从而带动若干个所述刷板631沿着与所述侧壁延伸方向平行的方向进行往复运动。

所述水槽61的底部开设出水口(图未示出)，所述球阀67设置在所述水槽61底部，并对应所述出水口设置；所述球阀67开启时，所述水槽61内部的液体能够通过出水口排出，便于水槽61的清洗、维护。

当刮板装置50完成全部刮抹动作后，所述刮抹执行控制模块711按照预先设定的运动轨迹控制所述刮抹执行装置30将所述刮板装置50移动并浸泡在所述水槽61中，所述清洗控制模块714控制所述气缸62推动所述刷板组件63对所述刮板装置50的刮板组件54底面进行来回刷洗，从而实现自动清洁附着在刮板上面水泥的效果。其中，所述预先设定的第三路径程序包括：

S6，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30向所述清洗装置60的方向行进，并移动至所述地轨装置20的极限位置；

S7，所述刮板控制模块713控制所述刮板装置50，以使得所述刮板装置50两侧的精抹刮板542翻转打开；

S8，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30以带动所述刮板装置50转换位置至清洗装置60的水槽61内，使得粗抹刮板541和精抹刮板542都没入液体中并垂直接触刷板组件63。

本专利提供的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，通过设置组合折叠式的刮板装置，可在一个工位实现粗抹、精抹两道工序，提升混凝土表面的平整度和光洁度的同时，还提高了收面效率，减少用工人数，实现盾构管片的智能化生产；由粗定位装置、大件精定位装置、小件精定位装置三部分组成的机构定位装置，可通过接触工件模具定位面的时间长短，来判断进入的是大模具还是小模具，通过变换机构定位装置、调整轨迹路线，从而覆盖一定尺寸范围的工件模具的精抹功能；通过设置清洗装置，可在刮抹间歇周期内，对刮板进行自动清扫，避免因水泥固化而影响刮抹效果。

本发明还提供一种用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法，运行于如上所述的自动精抹面机器人10。请参阅图6，为本发明第一实施方式中一种用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法的流程示意图。

所述用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法包括如下步骤：

步骤S100，所述机构定位控制模块712响应反馈信号s₁控制所述机构定位装置40进入工作状态。

其中，所述反馈信号s₁为工件模具80停止在生产线的既定位置后(基准定位面)产生。

步骤S110，所述地轨控制模块710响应所述反馈信号s₁控制所述地轨装置20带动所述机构定位装置40从初始位置向工件模具80的方向移动，控制粗定位模块42、小工件精定位模块41/大工件精定位模块43分别对工件模具80的大小进行判断、以及抹面起始位置的确定。

步骤S120，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20带动所述刮抹执行装置30移动到预定位置，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以带动所述刮板装置50运动至所述抹面起始位置，并带动所述刮板装置50的粗抹刮板541转换位置至抹面姿态。

其中，所述预定位置设置为所述工件模具80的1/4长度的位置。

具体地，所述刮抹执行控制模块711通过控制所述刮抹执行装置30的六个关节轴的位置及角度调整的配合，使得所述粗抹刮板541能够贴合工件模具80两侧的圆弧板，以转换位置至抹面姿态。

步骤S130，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30按照预先设定的第一路径程序，控制所述粗抹刮板541贴合工件模具80的圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作。

步骤S140，所述刮板控制模块713控制所述刮板装置50切换至所述精抹刮板542。

具体地，所述刮板控制模块713控制所述气缸55伸出，将原先折叠起来的精抹刮板542旋转放下。

步骤S150，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30运动以带动所述刮板装置50的精抹刮板542转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板542贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作。

具体地，所述刮板控制模块713控制所述调速电机51驱动齿轮52、齿条53形成往复运动机构，从而控制所述粗抹刮板541/精抹刮板542贴合工件模具80的外侧圆弧面来回刮抹，以进行抹面的粗/精抹动作。

请参阅图7，为本发明第二实施方式中一种用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法的流程示意图。

步骤S250，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30运动以带动所述刮板装置50的精抹刮板542转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板542贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作之后，所述方法还包括：

步骤S260，所述刮抹执行控制模块711按照预先设定的第三路径程序控制所述刮抹执行装置30将所述刮板装置50移动至所述清洗装置60工位。

具体地，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30向所述清洗装置60的方向行进，并移动至所述地轨装置20的极限位置；所述刮板控制模块713控制所述刮板装置50，以使得所述刮板装置50两侧的精抹刮板542翻转打开；所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30以带动所述刮板装置50转换位置至清洗装置60的水槽61内，使得粗抹刮板541和精抹刮板542都没入液体中并垂直接触刷板组件63。

步骤S270，所述清洗控制模块714控制所述清洗装置60对完成刮抹动作后的刮板组件54自动清洗。

具体地，当刮板装置50完成全部刮抹动作后，所述刮抹执行控制模块711按照预先设定的第三路径程序控制所述刮抹执行装置30将所述刮板装置50移动并浸泡在所述水槽61中，所述清洗控制模块714控制所述气缸62推动所述刷板组件63对所述刮板装置50的刮板组件54底面进行来回刷洗，从而实现自动清洁附着在刮板上面水泥的效果。

请参阅图8，步骤S110，所述地轨控制模块710响应所述反馈信号s₁控制所述地轨装置20带动所述机构定位装置40从初始位置向工件模具80的方向移动，控制粗定位模块42、小工件精定位模块41/大工件精定位模块43分别对工件模具80的大小进行判断、以及抹面起始位置的确定，具体包括如下步骤：

步骤S310，所述机构定位控制模块712响应反馈信号s₁控制所述粗定位模块42进入工作状态。

具体地，所述机构定位控制模块712响应反馈信号s₁控制所述粗定位模块42的气缸422伸出，以推动所述限位开关421伸出，从而使所述粗定位模块42进入工作状态。

步骤S320，所述地轨控制模块710响应所述反馈信号s₁控制所述地轨装置20带动所述粗定位模块42从初始位置向工件模具80的方向移动，并在接触到所述工件模具80的定位面后产生反馈信号s₂。

具体地，所述地轨控制模块710响应所述反馈信号s₁控制所述地轨装置20的伺服电机21驱动齿轮22在齿条23上滚动，带动所述支座24沿着所述导轨25向工件模具80的方向移动；随着所述支座24向所述工件模具80方向移动，支座24上的所述粗定位模块42的限位开关421在接触到工件模具80的定位面后，产生反馈信号s₂。

步骤S330，所述机构定位控制模块712响应所述反馈信号s₂判断出此工件模具80的大小。

由于，小工件模具80的定位面居中，大工件模具80的定位面相对靠近两端。所述粗定位模块42从同一起始位置启动，并按照同样运行速度行进后，以相对较短的时间先接触到的就是大工件模具80的定位面，以相对较长的时间接触到的则是小工件模具80的定位面。

步骤S340，所述机构定位控制模块712控制所述粗定位模块42恢复至原始状态，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20带动所述粗定位模块42移动到所述初始位置。

具体地，当所述机构定位控制模块712响应所述反馈信号s₂判断出此工件模具80的大小后，控制所述气缸422缩回以带动所述限位开关421缩回，从而使所述粗定位模块42恢复至原始状态；同时，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20的伺服电机21驱动齿轮22在齿条23上滚动，带动所述支座24沿着所述导轨25移动到初始位置，从而将所述粗定位模块42移动到所述初始位置。

步骤S350，所述机构定位控制模块712根据所述工件模具80的大小判断结果，控制所述小工件精定位模块41/大工件精定位模块43进入工作状态。

具体地，当所述机构定位控制模块712根据“响应所述反馈信号s₂判断出此工件模具80的大小”的判断结果，确定所述工件模具80为小模具时：控制所述小工件精定位模块41的气缸412伸出，以推动所述限位开关411伸出，从而使所述小工件精定位模块41进入工作状态；当所述机构定位控制模块712根据“响应所述反馈信号s₂判断出此工件模具80的大小”的判断结果，确定所述工件模具80为大模具时：控制所述大工件精定位模块43的气缸432伸出，以推动所述限位开关431伸出，从而使所述大工件精定位模块43进入工作状态。

步骤S360，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20带动所述小工件精定位模块41/大工件精定位模块43从初始位置向工件模具80的方向移动，并在接触到所述工件模具80的定位面后产生反馈信号s₃。

步骤S370，所述机构定位控制模块712将所述反馈信号s₃转换为位置信息并记录下此工件模具80的位置信息(即，精抹面定位位置)，进一步地计算出所述工件模具80的抹面起始位置。

其中，所述机构定位控制模块712利用如下公式(1)计算出所述工件模具80的抹面起始位置：

POS_{抹面起始位置}＝POS_{抹面精定位位置}-C_{抹面精定位与起始位置固定距离}。

步骤S380，所述机构定位控制模块712控制所述小工件精定位模块41/大工件精定位模块43恢复至原始状态，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20带动所述小工件精定位模块41/大工件精定位模块43移动到所述初始位置。

请参阅图9，步骤S130，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30按照预先设定的第一路径程序，控制所述粗抹刮板541贴合工件模具80的圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作，具体包括如下步骤：

步骤S410，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30以带动所述粗抹刮板541贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，从工件模具80的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述粗抹刮板541以脱离工件模具80圆弧刮抹面；

步骤S420，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20移动至工件模具80长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以调整所述粗抹刮板541的姿态，并带动所述粗抹刮板541从工件模具80的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；

步骤S430，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30抬起所述粗抹刮板541以脱离工件模具80圆弧刮抹面；

步骤S440，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20以带动所述刮抹执行装置30从工件模具80其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以调整所述粗抹刮板541的姿态；然后，返回步骤S410。

如此所述，重复执行步骤S410～S440两次，完成两次粗抹动作。

具体地，重复执行步骤S410～S440的次数设置为n，其中，n≥1，且为自然数。

请参阅图10，步骤S150，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30运动以带动所述刮板装置50的精抹刮板542转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板542贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作，具体包括如下步骤：

步骤S510，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30运动以带动所述刮板装置50的精抹刮板542转换位置至抹面姿态；

步骤S520，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30以带动所述精抹刮板542贴合工件模具80两侧的圆弧板行进，从工件模具80的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述精抹刮板542以脱离工件模具80圆弧刮抹面；

步骤S530，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20移动至工件模具80长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块711驱动所述刮抹执行装置30运动以调整所述精抹刮板542的姿态，并带动所述精抹刮板542从工件模具80的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；

步骤S540，所述刮抹执行控制模块711控制所述刮抹执行装置30抬起所述精抹刮板542以脱离工件模具80圆弧刮抹面；

步骤S550，所述地轨控制模块710控制所述地轨装置20以带动所述刮抹执行装置30从工件模具80其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处；然后，返回步骤S510。

如此所述，重复执行步骤S510～S550两次，完成两次精抹动作。

具体地，重复执行步骤S510～S550的次数设置为m，其中，m≥1，且为自然数。

本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术，本发明的实施方式所揭露的技术方案，通过设置组合折叠式的刮板装置，可在一个工位实现粗抹、精抹两道工序，提升混凝土表面的平整度和光洁度的同时，还提高了收面效率，减少用工人数，实现盾构管片的智能化生产；由粗定位装置、大件精定位装置、小件精定位装置三部分组成的机构定位装置，可通过接触工件模具定位面的时间长短，来判断进入的是大模具还是小模具，通过变换机构定位装置、调整轨迹路线，从而覆盖一定尺寸范围的工件模具的精抹功能；通过设置清洗装置，可在刮抹间歇周期内，对刮板进行自动清扫，避免因水泥固化而影响刮抹效果。

在本发明所提供的实施方式中，所揭露的系统、设备、终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例是示意性的，所述单元的划分，为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施方式，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，包括地轨装置、刮抹执行装置、刮板装置以及控制装置；其特征在于，还包括机构定位装置；所述控制装置包括处理单元、存储单元、显示单元以及输入单元；所述机构定位装置包括粗定位模块、小工件精定位模块、以及大工件精定位模块；所述刮板装置包括粗抹刮板、精抹刮板；

所述处理单元包括：

地轨控制模块，与所述地轨装置建立通信连接，用于响应反馈信号s₁控制所述地轨装置带动所述机构定位装置从初始位置向工件模具的方向移动；以及，控制所述地轨装置带动所述刮抹执行装置移动到预定位置；其中，所述反馈信号s₁为工件模具停止在生产线的基准定位面产生；

机构定位控制模块，与所述机构定位装置建立通信连接，用于响应所述反馈信号s₁控制所述机构定位装置进入工作状态，以及控制粗定位模块、小工件精定位模块/大工件精定位模块分别对工件模具的大小进行判断、抹面起始位置的确定；

刮板控制模块，与所述刮板装置建立通信连接，用于控制刮板的刮抹动作、以及粗抹刮板、精抹刮板的切换；

所述刮抹执行控制模块与所述刮抹执行装置建立通信连接，用于：在所述刮抹执行装置到达所述预定位置时，控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置运动至所述抹面起始位置，并带动所述刮板装置的粗抹刮板转换位置至抹面姿态；按照预先设定的第一路径程序控制所述粗抹刮板贴合工件模具圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作；控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作。

2.根据权利要求1所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，其特征在于，所述地轨装置包括伺服电机、齿轮、齿条、支座以及导轨；其中，所述支座设置于所述导轨上，且与所述齿轮固定连接，所述齿条的延伸方向与所述导轨的延伸方向彼此平行；所述伺服电机响应所述地轨控制模块的控制驱动所述齿轮在所述齿条上往复滚动，从而带动所述支座沿着导轨往复移动；

所述支座为中空立方体形状，由上底板、下底板、以及第一立柱、第二立柱、第三立柱、第四立柱组装形成；所述下底板设置于所述导轨上，且与所述齿轮固定连接；

所述刮抹执行装置安装在所述支座的上底板上方；

所述机构定位装置安装在所述支座的侧面。

3.根据权利要求2所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，其特征在于，所述粗定位模块、小工件精定位模块、以及大工件精定位模块均包括限位开关、气缸；

所述粗定位模块安装在所述下底板上，且位于所述第二立柱与第三立柱之间；所述小工件精定位模块安装在所述上底板上，且靠近所述第一立柱与第二立柱的一侧；所述大工件精定位模块安装在所述第三立柱上，且靠近所述第二立柱的一侧；

所述机构定位控制模块还用于响应所述反馈信号s₁控制所述粗定位模块的气缸伸出，以推动所述限位开关伸出，使所述粗定位模块进入工作状态；

所述地轨控制模块还用于响应所述反馈信号s₁控制所述地轨装置的伺服电机驱动齿轮在齿条上滚动，驱动所述支座带动所述粗定位模块从初始位置沿着所述导轨向工件模具的方向移动，并在限位开关接触到工件模具的定位面后产生反馈信号s₂；

所述机构定位控制模块还用于响应所述反馈信号s₂判断所述工件模具的大小；以及，控制气缸缩回以带动所述限位开关缩回；

所述地轨控制模块还用于控制所述地轨装置的伺服电机驱动齿轮在齿条上滚动，驱动所述支座带动所述粗定位模块沿着所述导轨移动到所述初始位置；

所述机构定位控制模块还用于根据所述工件模具的大小判断结果，控制所述小工件精定位模块的气缸伸出，以推动所述限位开关伸出，或者控制所述大工件精定位模块的气缸伸出，以推动所述限位开关伸出；

所述地轨控制模块还用于控制所述地轨装置的伺服电机驱动齿轮在齿条上滚动，驱动所述支座带动所述小工件精定位模块/大工件精定位模块沿着所述导轨从初始位置向工件模具的方向移动，并在限位开关接触到工件模具的定位面后产生反馈信号s₃；

所述机构定位控制模块还用于：

将所述反馈信号s₃转换为位置信息并记录为所述工件模具的精抹面定位位置，计算出所述工件模具的抹面起始位置；其中，所述机构定位控制模块利用如下公式(1)计算出所述工件模具的抹面起始位置：

POS_{抹面起始位置}＝POS_{抹面精定位位置}-C_{抹面精定位与起始位置固定距离}；

控制所述气缸缩回以带动所述限位开关缩回；

所述地轨控制模块还用于控制所述地轨装置的伺服电机驱动齿轮在齿条上滚动，驱动所述支座带动所述小工件精定位模块/大工件精定位模块沿着所述导轨移动到所述初始位置。

4.根据权利要求1所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，其特征在于，所述刮板装置包括：调速电机、齿轮、齿条、刮板组件、气缸组件、固定组件；

其中，所述刮板组件由粗抹刮板和精抹刮板组合而成；所述气缸组件一端与所述精抹刮板固定连接，另一端与所述刮板装置的本体固定连接；当所述刮板装置处于初始状态时，所述气缸组件处于收缩状态以将所述精抹刮板折叠；所述刮板装置通过所述固定组件连接至所述刮抹执行装置的自由端。

5.根据权利要求4所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，其特征在于，所述预先设定好的第一路径程序包括可循环执行n次的子程序；其中，n≥1，且为自然数；所述子程序包括：

所述刮抹执行控制模块还用于控制所述刮抹执行装置以带动所述粗抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，从工件模具的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述粗抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；

所述地轨控制模块还用于控制所述地轨装置移动至工件模具长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述粗抹刮板的姿态，并带动所述粗抹刮板从工件模具的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置抬起所述粗抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；

所述地轨控制模块控制所述地轨装置以带动所述刮抹执行装置从工件模具其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述粗抹刮板的姿态。

6.根据权利要求4所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，其特征在于，所述预先设定好的第二路径程序包括可循环执行m次的子程序；其中，m≥1，且为自然数；所述子程序包括：

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态；

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，从工件模具的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述精抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；

所述地轨控制模块控制所述地轨装置移动至工件模具长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述精抹刮板的姿态，并带动所述精抹刮板从工件模具的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置抬起所述精抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；

所述地轨控制模块控制所述地轨装置以带动所述刮抹执行装置从工件模具其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处。

7.根据权利要求1所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，其特征在于，还包括清洗装置；

所述刮抹执行控制模块还用于按照预先设定的第三路径程序控制所述刮抹执行装置将所述刮板装置移动至所述清洗装置工位；

所述处理单元还包括清洗控制模块，与所述清洗装置建立通信连接，用于控制所述清洗装置对完成刮抹动作后的刮板组件自动清洗。

8.根据权利要求7所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，其特征在于，其中，所述预先设定的第三路径程序包括：

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置向所述清洗装置的方向行进，并移动至所述地轨装置的极限位置；

所述刮板控制模块控制所述刮板装置，以使得所述刮板装置两侧的精抹刮板翻转打开；

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述刮板装置转换位置至清洗装置的水槽内，使得粗抹刮板和精抹刮板都没入液体中并垂直接触刷板组件。

9.根据权利要求7所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，其特征在于，所述清洗装置包括：水槽、气缸、刷板组件、液位传感器、电磁阀、溢流水口、球阀、支架；

所述水槽设置在所述支架上；

所述球阀设置在所述水槽底部且对应开设的出水口设置，用于开启时通过所述出水口排出所述水槽内部的液体；

所述溢流水口开口设置在距离所述水槽底部第二预设距离；

所述液位传感器设置在所述水槽的侧壁上，且距离水槽底部第一预设距离；

所述电磁阀连接在液体进水管上；其中，所述液体进水管连接至所述水槽，以用于向所述水槽中注入液体；所述清洗控制模块还用于：在所述液位传感器检测到所述水槽中的液体液面高度低于预先设定的下水位时，控制所述电磁阀打开，以通过所述液体进水管向所述水槽注入液体；以及在所述液位传感器检测到所述水槽中的液体液位面高度达到预先设定的上水位时，控制所述电磁阀关闭，以停止向所述水槽注入液体；

所述刷板组件设置在所述水槽的侧壁上；其中，所述刷板组件由若干个刷板组成，每个刷板为一长方形、且表面布满刷毛的组件；所述若干个刷板彼此之间相互平行设置，且与设置所述刷板组件的侧壁垂直；

所述气缸与所述刷板组件连接，且设置在所述水槽的侧壁边缘，用于响应所述清洗控制模块的控制沿着与所述侧壁延伸方向平行的方向伸出或缩回，以带动所述刷板组件沿着与所述侧壁延伸方向平行的方向往复运动。

10.一种用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1～9任意一项所述的用于盾构管片生产的自动精抹面机器人，所述方法包括：

机构定位控制模块响应反馈信号s₁控制机构定位装置进入工作状态；其中，所述反馈信号s₁为工件模具停止在生产线的基准定位面产生；

地轨控制模块响应所述反馈信号s₁控制地轨装置带动所述机构定位装置从初始位置向工件模具的方向移动，控制粗定位模块、小工件精定位模块/大工件精定位模块分别对工件模具的大小进行判断、以及抹面起始位置的确定；

所述地轨控制模块控制所述地轨装置带动刮抹执行装置移动到预定位置，刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以带动刮板装置运动至所述抹面起始位置，并带动所述刮板装置的粗抹刮板转换位置至抹面姿态；

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置按照预先设定的第一路径程序，控制所述粗抹刮板贴合工件模具的圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作；

所述刮板控制模块控制所述刮板装置切换至精抹刮板；

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作。

11.根据权利要求10所述的用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法，其特征在于，还包括：

所述刮抹执行控制模块按照预先设定的第三路径程序控制所述刮抹执行装置将所述刮板装置移动至清洗装置工位；

清洗控制模块控制所述清洗装置对完成刮抹动作后的刮板组件自动清洗。

12.根据权利要求11所述的用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法，其特征在于，所述刮抹执行控制模块按照预先设定的第三路径程序控制所述刮抹执行装置将所述刮板装置移动至清洗装置工位，具体包括：

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置向所述清洗装置的方向行进，并移动至所述地轨装置的极限位置；

所述刮板控制模块控制所述刮板装置，以使得所述刮板装置两侧的精抹刮板翻转打开；

所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述刮板装置转换位置至清洗装置的水槽内，使得粗抹刮板和精抹刮板都没入液体中并垂直接触刷板组件。

13.根据权利要求10所述的用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法，其特征在于，所述地轨控制模块响应所述反馈信号s₁控制地轨装置带动所述机构定位装置从初始位置向工件模具的方向移动，控制粗定位模块、小工件精定位模块/大工件精定位模块分别对工件模具的大小进行判断、以及抹面起始位置的确定，包括：

所述机构定位控制模块响应反馈信号s₁控制所述粗定位模块进入工作状态；

所述地轨控制模块响应所述反馈信号s₁控制所述地轨装置带动所述粗定位模块从初始位置向工件模具的方向移动，并在接触到所述工件模具的定位面后产生反馈信号s₂；

所述机构定位控制模块响应所述反馈信号s₂判断出所述工件模具的大小；

所述机构定位控制模块控制所述粗定位模块恢复至原始状态，所述地轨控制模块控制所述地轨装置带动所述粗定位模块移动到所述初始位置；

所述机构定位控制模块根据所述工件模具的大小判断结果，控制所述小工件精定位模块/大工件精定位模块进入工作状态；

所述地轨控制模块控制所述地轨装置带动所述小工件精定位模块/大工件精定位模块从初始位置向工件模具的方向移动，并在接触到所述工件模具的定位面后产生反馈信号s₃；

所述机构定位控制模块将所述反馈信号s₃转换为位置信息并记录为所述工件模具的精抹面定位位置，计算出所述工件模具的抹面起始位置；其中，所述机构定位控制模块利用如下公式(1)计算出所述工件模具的抹面起始位置：

POS_{抹面起始位置}＝POS_{抹面精定位位置}-C_{抹面精定位与起始位置固定距离}；

所述机构定位控制模块控制所述小工件精定位模块/大工件精定位模块恢复至原始状态，所述地轨控制模块控制所述地轨装置带动所述小工件精定位模块/大工件精定位模块移动到所述初始位置。

14.根据权利要求10所述的用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法，其特征在于，所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置按照预先设定的第一路径程序，控制所述粗抹刮板贴合工件模具的圆弧板表面行进，以进行抹面的粗抹动作，具体包括：

(1)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述粗抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，从工件模具的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述粗抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；

(2)所述地轨控制模块控制所述地轨装置移动至工件模具长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述粗抹刮板的姿态，并带动所述粗抹刮板从工件模具的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；

(3)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置抬起所述粗抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；

(4)所述地轨控制模块控制所述地轨装置以带动所述刮抹执行装置从工件模具其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述粗抹刮板的姿态；然后，返回所述(1)的步骤；

重复执行所述(1)～(4)步骤n次；其中，n≥1，且为自然数。

15.根据权利要求10所述的用于盾构管片生产的自动精抹面控制方法，其特征在于，所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态，并按照预先设定的第二路径程序控制所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，以进行抹面的精抹动作，具体包括：

(1)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置运动以带动所述刮板装置的精抹刮板转换位置至抹面姿态；

(2)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置以带动所述精抹刮板贴合工件模具两侧的圆弧板行进，从工件模具的一端移动行进到其长度的1/2处时暂停，并抬起所述精抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；

(3)所述地轨控制模块控制所述地轨装置移动至工件模具长度的3/4处位置，所述刮抹执行控制模块驱动所述刮抹执行装置运动以调整所述精抹刮板的姿态，并带动所述精抹刮板从工件模具的尾端反向刮抹至其长度的1/2处；

(4)所述刮抹执行控制模块控制所述刮抹执行装置抬起所述精抹刮板以脱离工件模具圆弧刮抹面；

(5)所述地轨控制模块控制所述地轨装置以带动所述刮抹执行装置从工件模具其长度的3/4处移动回到其长度的1/4处；然后，返回所述(1)的步骤；

重复执行所述(1)～(5)步骤m次；其中，m≥1，且为自然数。

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