CN115262357A - 一种路面裂缝自动开槽装置及方法 - Google Patents
一种路面裂缝自动开槽装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115262357A CN115262357A CN202210987658.0A CN202210987658A CN115262357A CN 115262357 A CN115262357 A CN 115262357A CN 202210987658 A CN202210987658 A CN 202210987658A CN 115262357 A CN115262357 A CN 115262357A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grooving
- deflection
- vehicle body
- crack
- slotting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 244
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 115
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
- E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
- E01C23/09—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for forming cuts, grooves, or recesses, e.g. for making joints or channels for markings, for cutting-out sections to be removed; for cleaning, treating, or filling cuts, grooves, recesses, or fissures; for trimming paving edges
- E01C23/0906—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for forming cuts, grooves, or recesses, e.g. for making joints or channels for markings, for cutting-out sections to be removed; for cleaning, treating, or filling cuts, grooves, recesses, or fissures; for trimming paving edges for forming, opening-out, cleaning, drying or heating cuts, grooves, recesses or, excluding forming, cracks, e.g. cleaning by sand-blasting or air-jet ; for trimming paving edges
- E01C23/0926—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for forming cuts, grooves, or recesses, e.g. for making joints or channels for markings, for cutting-out sections to be removed; for cleaning, treating, or filling cuts, grooves, recesses, or fissures; for trimming paving edges for forming, opening-out, cleaning, drying or heating cuts, grooves, recesses or, excluding forming, cracks, e.g. cleaning by sand-blasting or air-jet ; for trimming paving edges with power-driven tools, e.g. vibrated, percussive cutters
- E01C23/0933—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for forming cuts, grooves, or recesses, e.g. for making joints or channels for markings, for cutting-out sections to be removed; for cleaning, treating, or filling cuts, grooves, recesses, or fissures; for trimming paving edges for forming, opening-out, cleaning, drying or heating cuts, grooves, recesses or, excluding forming, cracks, e.g. cleaning by sand-blasting or air-jet ; for trimming paving edges with power-driven tools, e.g. vibrated, percussive cutters rotary, e.g. circular-saw joint cutters
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
- E01C23/01—Devices or auxiliary means for setting-out or checking the configuration of new surfacing, e.g. templates, screed or reference line supports; Applications of apparatus for measuring, indicating, or recording the surface configuration of existing surfacing, e.g. profilographs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Road Repair (AREA)
Abstract
本发明公开了一种路面裂缝自动开槽装置及方法，属于路面裂缝开槽技术领域，包括车体，车体前部和底部均设置图像采集模块；所述车体内设置运动机构，运动机构包括平面运动机构、竖直运动机构和偏转机构，平面运动机构与竖直运动机构连接，竖直运动机构与偏转机构连接，偏转机构与开槽机构连接，以实现开槽机构水平、竖直运动和偏转运动；所述偏转机构包括偏转机构主动齿轮，偏转机构主动齿轮与偏转机构从动齿轮啮合，偏转机构从动齿轮与开槽机构连接。该装置在开槽过程中有多种运动，包括对裂缝的开槽运动、开槽机构整体在工作范围内的运动、开槽机构进给所需的竖直方向运动、锯片追踪裂缝所需的偏转运动，有效提高了路面裂缝开槽精度和成功率。
Description
技术领域
本发明属于路面裂缝开槽技术领域，具体涉及一种路面裂缝自动开槽装置及方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
随着公路交通网不断地完善，公路建设的规模越来越大，道路的养护作业越来越繁多，道路保养与修复问题也日益突出。路面裂缝是路面破损重要的表现形式，能够把裂缝破损程度检测出来并及时对裂缝破损程度做出判断，是道路养护工作中重要的部分。而对出现的路面裂缝及时加以修复，不但可以增加公路的使用寿命，还可以在很大程度上减少养护费用和提高行车的安全性。
目前裂缝修补的方法，主要有直接灌缝法和开槽修复法，直接灌缝法是比较传统的修复方法，这种修复方法由于裂缝间隙杂物清理不干净或初始裂缝较小，导致修补材料无法与裂缝充分接触结合，裂缝的修复效果不甚理想。开槽修补法是当前裂缝修补常用的方法，把裂缝开槽后进行修补，可以使得裂缝路面与修补材料充分接触，容易压实，修补效果更为理想。
现有的关于路面裂缝开槽装置机械产品大都是手动的，需要人工操作机器实现对路面裂缝的检测、开槽与修补，人工检测路面裂缝存在很多问题：
1.工作条件环境差且工作强度大，人容易疲劳，不能一直保证裂缝开槽修复精度；
2.人力物力投入较大，路面养护成本高；
3.裂缝的开槽修复质量与工人师傅的经验往往成正比，修复质量无法得到保障。
现已有的路面裂缝自动开槽装置，能够基本实现裂缝的开槽，但其精度还不能保证，成功率较低，与人工检测裂缝及开槽修补的质量还有较大的差距。
目前业内还未有一个较为成熟的方案能够实现路面裂缝的自动开槽，中国专利申请CN202010214916.2公开了一种公路沥青路面裂缝修复装置及修复方法，包括移动装置平台以及设置于移动装置平台上的裂缝开槽装置以及修补装置，还包括控制系统和路表检测装置，路表检测装置包括固定于移动装置平台上的道路图像采集模块，道路图像采集模块连接于控制系统。但该方案存在以下缺点：该发明在裂缝开槽装置和修补装置中都使用了机械臂，机械臂虽自由度较高，能灵活地控制，但机械臂的扭矩及负载能力较小，开槽效果不理想；路面裂缝往往较复杂，导致其控制难度较大，编程和计算机模拟过程的时间耗费长，开槽及修复精度难以保证；车体上安装两个机械臂投资成本较高，缠绕在机械臂上的吹气管和出料管会因为机械臂的不断移动受到影响，导致吹气和出料不均匀，从而影响裂缝的清理和修补的工作质量；开槽钻头需要根据裂缝宽度的大小实时更换，智能化水平不足。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种路面裂缝自动开槽装置及方法，该装置在开槽过程中有多种运动，包括对裂缝的开槽运动、开槽机构整体在工作范围内的运动、开槽机构进给所需的竖直方向运动、锯片追踪裂缝所需的偏转运动，有效提高了路面裂缝开槽精度和成功率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种路面裂缝自动开槽装置，包括车体，车体前部和底部均设置图像采集模块；所述车体内设置运动机构，运动机构包括平面运动机构、竖直运动机构和偏转机构，平面运动机构与竖直运动机构连接，竖直运动机构与偏转机构连接，偏转机构与开槽机构连接，以实现开槽机构水平、竖直运动和偏转运动；所述偏转机构包括偏转机构主动齿轮，偏转机构主动齿轮与偏转机构从动齿轮啮合，偏转机构从动齿轮与开槽机构连接。
作为进一步的技术方案，所述开槽机构包括开槽锯片，开槽锯片通过锯片夹盘与动力装置连接，以带动开槽锯片转动。
作为进一步的技术方案，所述偏转机构从动齿轮与开槽侧轴固定连接，开槽侧轴末端与开槽传动箱体连接，开槽传动箱体与开槽锯片连接；所述偏转机构主动齿轮与偏转齿轮侧轴固定连接，偏转机构主动齿轮转动可带动偏转机构从动齿轮转动，进而带动开槽锯片偏转。
作为进一步的技术方案，所述竖直运动机构包括竖向设置的梯形丝杠，梯形丝杠与竖直运动牵引板连接，并带动竖直运动牵引板竖向移动，竖直运动牵引板与偏转机构的开槽侧轴、偏转齿轮侧轴连接。
作为进一步的技术方案，所述平面运动机构包括垂直设置的横向滑台和纵向滑台，横向滑台与竖直运动机构连接，横向滑台两端安设于纵向滑台并可沿其滑动，纵向滑台固定于车体。
作为进一步的技术方案，所述车体前端设置前转向轮，车体后端设置后驱动轮；所述前转向轮包括舵机，舵机与舵机凸轮连接，舵机凸轮通过凸轮连杆与转向机构滑块连接。
作为进一步的技术方案，所述转向机构滑块通过转向机构连杆与前轮转轴连接，前轮转轴通过前轮联轴器与前轮固定连接；所述转向机构滑块与转向机构滑轨连接，转向机构滑轨固定在车体上。
作为进一步的技术方案，所述图像采集模块与控制装置连接，控制装置还与传感器模块通信，由传感器模块采集车体的行走距离、位置等信息传输给控制装置进行记录。
作为进一步的技术方案，所述开槽机构处设置吸尘装置和喷洒装置，吸尘装置包括排气扇，排气扇通过排气管与储灰箱连接，排气扇对应于锯片下方开槽位置；喷洒装置包括水嘴，水嘴通过水管与水箱连接，部分水嘴对应于开槽的锯片，部分水嘴对应于地面裂缝。
第二方面，本发明还提供了一种如上所述的路面裂缝自动开槽装置的开槽方法，包括以下步骤：
将车体移至有裂缝的路面上，图像采集模块对路面裂缝图像进行获取，对图像处理后得到路面裂缝的轨迹骨架及相关信息；由图像信息与车体目标位置进行比对，控制车体运动对路面裂缝轨迹跟踪；
竖直运动机构将开槽机构下移至裂缝起始端，在平面运动机构、竖直运动机构和偏转机构的配合控制下，开槽锯片沿着裂缝轨迹进行开槽工作。
上述本发明的有益效果如下：
本发明的自动开槽装置，开槽机构与运动机构连接，平面运动机构可带动开槽机构在X、Y方向移动，实现开槽机构整体在工作范围内的运动；竖直运动机构带动开槽机构在Z方向移动，实现开槽机构进给运动；偏转机构可带动开槽机构偏转，实现锯片追踪裂缝所需的偏转运动，由多运动机构与开槽机构的配合，对裂缝进行开槽，有效提高了路面裂缝开槽精度和成功率，平面运动机构相应也扩大了开槽机构的工作范围。
本发明的自动开槽装置，使用车体前部图像采集模块进行轨迹导航，底部图像采集模块拍照精确定位裂缝位置，通过采用不同图像采集模块实现路面裂缝轨迹导航和裂缝定位开槽，提高了路面裂缝检测与自动开槽的精度，误差仅来自于成像畸变，而且提高了路面裂缝自动开槽的成功率和准确度。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明路面裂缝自动开槽装置的正视局部剖视图；
图2为本发明路面裂缝自动开槽装置的侧视局部剖视图；
图3为本发明路面裂缝自动开槽装置的俯视局部剖视图；
图4为本发明中开槽机构的正视局部剖视图；
图5为本发明中开槽机构的侧视图；
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
其中，C1车体壳体；C2前转向轮；C2.1舵机；C2.2舵机凸轮；C2.3转向机构滑块；C2.4转向机构滑轨；C2.5转向机构连杆；C2.6前轮转轴；C2.7前轮联轴器；C3后驱动轮；C3.1后轮驱动电机；C3.2后轮联轴器；T1前部双目相机；T2前底部相机；T3后底部相机；Z1传感器模块；K1平面运动机构；K1.1滑台用步进电机；K1.2纵向滑台；K1.3横向滑台；K1.4六角支撑立柱；K1.5滑台用滑块；K2竖直运动机构；K2.1竖直运动驱动步进电机；K2.2梯形丝杠；K2.3竖直运动牵引板；K3偏转机构；K3.1偏转机构侧轴步进电机；K3.2牵引板偏转齿轮侧轴；K3.3偏转机构主动齿轮；K4偏转机构从动齿轮；K5牵引板开槽侧轴；K6开槽传动箱体；K7开槽锯片专用电机；K8锯片夹盘；K9开槽锯片；K10固定架；F1吸尘装置；F1.1储灰箱；F1.2排气扇；F2喷洒装置；F2.1水箱；F2.2水嘴；F2.3水管；F3风扇水管固定架；D1电池模组。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提出一种路面裂缝自动开槽装置，其包括车体、图像采集模块、控制装置、开槽机构及运动机构、辅助部件等，车体为图像采集模块、控制系统、开槽机构、运动机构、辅助部件提供固定和支撑。图像采集模块为小车的导航和裂缝检测提供最原始的图像信息；控制装置处理、提取图像信息，并控制小车的运动轨迹和开槽机构的开槽路径；开槽机构通过驱动专用开槽锯片实现对路面裂缝的开槽；运动机构实现开槽机构在水平方向、竖直方向和绕竖直方向四个自由度的运动；辅助部件包括吸尘装置和喷洒装置，在开槽机构对裂缝进行开槽时，冷却锯片，清理、吸附槽内的灰尘和杂质。
其中，车体由车体壳体C1、前转向轮C2和后驱动轮C3组成，构成小车的整个框架结构，各个盖板为其他部件提供物理支撑，车体壳体为小车的其他部件提供最基本的支撑。前转向轮C2、后驱动轮C3分别固定设置于车体壳体C1底部的前后两端。
前转向轮采用基于曲柄滑块机构的阿克曼转向系统。前转向轮C2包括舵机C2.1，舵机C2.1固定在车体壳体C1上，舵机与舵机凸轮C2.2连接，舵机凸轮通过凸轮连杆与转向机构滑块C2.3连接，转向机构滑块C2.3与转向机构滑轨C2.4连接沿其滑动，转向机构滑轨C2.4固定在车体壳体上，转向机构滑块两端分别与小车前部两轮的转向机构连杆C2.5连接，转向机构连杆另一端连接到前轮转轴C2.6上，前轮转轴C2.6通过前轮联轴器C2.7与前轮固定连接。
车体的前转向轮C2是由舵机C2.1进行驱动控制，舵机C2.1通过驱动舵机凸轮C2.2，带动凸轮连杆上连接的转向机构滑块C2.3，实现转向机构滑块C2.3在转向机构滑轨C2.4上滑动，转向机构滑块C2.3的滑动带动转向机构连杆C2.5拉动前轮转轴C2.6，最后由前轮联轴器C2.7带动前轮绕着前轮转轴C2.6转动，实现转向。
后驱动轮C3包括后轮驱动电机C3.1，后轮驱动电机C3.1通过后轮联轴器C3.2与后轮连接，由后轮驱动电机C3.1带动连接到后轮联轴器C3.2的后轮实现运动。
电池模组D1放置在后驱动轮C3底盘的上面，并用箱体封装起来，为小车的运动提供动力支持。电池模组为整个小车工作提供所需的能源，偏后方放置可提高小车前驱动轮转向的灵活性，增加开槽机构工作的平稳性。
图像采集模块设置于车体前部和底部，前部双目相机T1放置在车体前部，可旋转调整图像视野，前底部相机T2安装在车前底部，后底部相机T2安装在车后底部，图像采集模块连接到控制装置中；各相机处均设置光源，为相机的辅助部件，并作为环境条件的补充。图像采集模块获得路面裂缝图像，并将图像信息反馈到控制装置，控制装置根据路面图像基于自适应的阈值图像二值化分割与图像形态学的图像提取算法得到路面裂缝轨迹及相关信息。
控制装置还与传感器模块Z1通信，由传感器模块采集车体的行走距离、位置等信息传输给控制装置进行记录。传感器模块为实现小车的自动行驶提供支持，控制装置接收来自图像采集模块采集到的图像，并基于自适应的阈值图像二值化分割与图像形态学的图像提取算法进行图像处理，得到路面裂缝轨迹骨架及相关信息，并将提取到的图像信息转化成控制电机驱动、转向的电信号，从而实现小车对裂缝轨迹的跟踪，传感器模块辅助小车的行走，获取小车的定位、行走距离等信息，当小车遇到障碍物等突发情况时，能够迫使小车及时停止行走。
如图4和图5所示，运动机构的具体结构包括：平面运动机构K1、竖直运动机构K2和偏转机构K3。运动机构与开槽机构连接，带动开槽机构实现水平、竖直运动和偏转运动。
平面运动机构K1由滑台用步进电机K1.1、纵向滑台K1.2、横向滑台K1.3、六角支撑立柱K1.4、滑台用滑块K1.5及导轨支撑板组成，纵向滑台K1.2两端通过螺栓直接固定在车体壳体上，中间通过六角支撑立柱K1.4连接支撑板固定在车体上，提高滑台的稳定性；横向滑台K1.3两端固连在两侧纵向滑台的滑块上。滑台用滑块K1.5与横向滑台K1.3滑动连接，滑台用滑块K1.5由滑台用步进电机K1.1驱动，使其可沿横向滑台移动，并可随横向滑台沿纵向滑台运动，实现在X、Y两个方向自由度上的运动，并在滑台上限制其工作范围。
平面运动机构组成平面工作台，使得开槽机构可以实现略小于车身的运动、工作范围，实现了开槽机构在平面坐标系中两个自由度方向的运动，提高了小车的工作范围和工作效率，考虑到开槽机构工作需要一定的工作空间，所以在滑台上限定其安全工作范围。
竖直运动机构采用电机驱动梯形丝杠实现，置于开槽机构上，在其牵引板上轴向固定连接开槽锯片和开槽电机的侧轴，并通过步进电机驱动梯形丝杠，带动牵引板在竖直方向运动的方式，实现开槽机构在竖直方向上一个自由度的运动。具体的，竖直运动机构K2包括竖直运动驱动步进电机K2.1、竖向设置的梯形丝杠K2.2、竖直运动牵引板K2.3，竖直运动驱动步进电机K2.1与梯形丝杠K2.2连接，梯形丝杠K2.2与竖直运动牵引板K2.3连接，由竖直运动驱动步进电机K2.1驱动梯形丝杠K2.2，带动竖直运动牵引板K2.3，实现开槽机构的竖直运动。梯形丝杠K2.2具有自锁性。
竖直运动机构通过上箱体固定到平面运动机构的横向滑台K1.3上，竖直运动机构的通过下箱体固定在开槽机构上，带动开槽机构移动。
偏转机构K3包括偏转机构侧轴步进电机K3.1、牵引板偏转齿轮侧轴K3.2、偏转机构主动齿轮K3.3，偏转机构侧轴步进电机K3.1通过牵引板偏转齿轮侧轴K3.2与偏转机构主动齿轮K3.3连接，偏转机构主动齿轮K3.3和偏转机构从动齿轮K4啮合，偏转机构从动齿轮K4与牵引板开槽侧轴K5固定连接，牵引板偏转齿轮侧轴K3.2、牵引板开槽侧轴K5均与竖直运动牵引板K2.3连接；由偏转机构侧轴步进电机K3.1驱动偏转机构的主动齿轮K3.3，带动偏转机构从动K4和牵引板开槽侧轴K5，实现开槽机构中的开槽锯片K9的偏转。
由于路面裂缝的不规则性，需要实时调整开槽机构的方向，开槽机构需要能够绕竖直方向偏转一定角度，该偏转机构采用一对齿轮副啮合传动，步进电机通过驱动偏转机构主动齿轮带动和从动齿轮一并焊接固定在开槽侧轴上的开槽机构实现偏转，控制开槽机构竖直运动和偏转运动的步进电机都连接到控制装置中。整个开槽机构、竖直运动机构及偏转运动机构通过导轨箱固定在平面运动工作台上。
开槽机构包括开槽锯片K9、锯片夹盘K8、开槽锯片专用电机K7，开槽锯片K9两侧由锯片夹盘K8夹持，锯片夹盘K8与开槽锯片专用电机K7连接，通过驱动开槽锯片专用电机K7带动锯片夹盘K8，实现开槽锯片K9的转动。开槽机构基于运动机构的控制，由开槽专用电机带动锯片实现对路面裂缝的精准开槽，开槽机构可实现平面方向、竖直方向和绕竖直方向四个自由度的运动控制。
开槽传动箱体K6和开槽锯片专用电机K7通过一固定架K10一并固定在牵引板开槽侧轴K5上。
梯形丝杠K2.2横向固定在竖直运动牵引板K2.3的中间位置，牵引板偏转齿轮侧轴K3.2和牵引板开槽侧轴K5通过螺纹、轴承和螺母，一同固定在竖直运动牵引板K2.3的两侧。牵引板用可拆卸的导轨箱封装起来，导轨箱上部通过多个螺钉固定在横向滑台的滑块上，导轨箱下部固定在开槽机构上。设置于梯形丝杠K2.2顶端的竖直运动驱动步进电机K2.1也置于导轨箱内。
牵引板偏转齿轮侧轴K3.2顶端安装偏转机构侧轴步进电机K3.1，牵引板偏转齿轮侧轴末端焊有偏转机构的主动齿轮K3.3；牵引板开槽侧轴K5顶端与竖直运动牵引板连接，中部焊有偏转机构从动齿轮K4，偏转机构的主动齿轮与从动齿轮在同一水平面啮合，牵引板开槽侧轴K5末端与开槽传动箱体K6连接，开槽传动箱体K6一端连接到开槽锯片专用电机K7上，另一端固定有锯片夹盘K8及开槽锯片K9。
开槽机构初始位置置于车体的中间，开槽机构可实现X、Y、Z方向上的直线运动和绕Z方向的旋转运动，具有四个自由度，各自由度的工作原理及实现方式如下：
X方向：竖直机构、偏转机构、开槽机构的牵引板通过导轨箱固定在横向滑台K1.3的滑块上，导轨箱连接竖直运动机构丝杠、偏转机构侧轴、开槽机构侧轴，牵引板上的开槽侧轴K5与开槽机构连接；由步进电机驱动滑块在横向滑台上运动，安装在滑台上的开槽机构沿着横向滑台运动，实现开槽机构在X方向的运动，横向滑台两端有限位器，限制其工作范围，略小于车宽。
Y方向：纵向滑台K1.2有两处，纵向滑台K1.2通过多个六角支撑立柱K1.4固定在车体壳体C1上，横向滑台K1.3把两端固定在纵向滑台K1.2的滑块上，每一个滑台上都安装了一个滑台用步进电机K1.1，两个纵向滑台K1.2的步进电机K1.1同时驱动，使得滑块沿着纵向滑台滑动，实现横向滑台K1.3在Y方向上运动，进而实现开槽机构在Y方向的运动。它是开槽机构沿着裂缝轨迹最主要的运动方式，运动范围较广，在纵向滑台两端有限位器，略小于车长。开槽机构在X方向和Y方向的运动，实现了车体在静止的情况下，开槽机构对路面裂缝的自由跟踪。
Z方向：开槽机构的竖直运动机构K2实现开槽机构在Z方向上的运动。竖直运动驱动步进电机K2.1驱动梯形丝杠K2.2，梯形丝杠转动，带动有牵引板偏转齿轮侧轴和牵引板开槽侧轴的牵引板在丝杠的轴向进行运动，安装在开槽侧轴上的电机、锯片等随着开槽侧轴的移动一起移动，实现开槽机构在Z方向上的运动。在车体由前部相机导航进行前行工作时，开槽机构通过Z方向的上移收起开槽锯片，不影响小车的移动；在车体前行一个车身距离停止运动、准备进行开槽工作时，开槽机构在Z方向下移放下开槽锯片，进行路面裂缝开槽工作。
绕Z方向：开槽机构的偏转机构K3实现开槽机构绕Z方向的轴向转动。偏转机构侧轴步进电机K3.1驱动牵引板偏转齿轮侧轴K3.2转动，焊接在牵引板偏转齿轮侧轴K3.2上的偏转机构主动齿轮K3.3随之转动，与偏转机构主动齿轮啮合的从动齿轮K4带动牵引板开槽侧轴K5、开槽传动箱体K6、开槽锯片专用电机K7、锯片夹盘K8和开槽锯片K9一起转动，实现开槽机构绕Z方向的转动。由于路面裂缝的不规则性，开槽锯片的方向需要实时调整，开槽机构绕Z方向转动的自由度，提高了车体开槽工作的准确度。
辅助部件包括吸尘装置F1和喷洒装置F2，吸尘装置F1包括储灰箱F1.1和排气扇F1.2，喷洒装置F2包括水箱F2.1、水嘴F2.2、水管F2.3；储灰箱F1.1和水箱F2.1固定在车体后驱动轮C3的上方，通过软管与位于车体开槽机构上的排气扇或水嘴进行连接。
排气扇F1.2通过排气管与储灰箱F1.1连接，水箱F2.1通过水管F2.3与水嘴F2.2连接，排气扇F1.2、水嘴F2.2、水管F2.3等固定于风扇水管固定架F3。
吸尘装置F1中的排气扇F1.2通过风扇水管固定架F3固定在开槽机构的开槽传动箱体K6上，风扇口对准锯片下方开槽位置，所吸附的灰尘通过排气管输送到固定在车体上的储灰箱F1.1中；喷洒装置F2中的水嘴F2.2有两个，一个水嘴安装对准开槽的锯片，冷却开槽锯片，另一个水嘴垂直安装，水嘴口对准地面裂缝，进行裂缝清理，水嘴F2.2通过具有分支的水管连接到位于车体上的水箱F2.1上，水箱内设置水泵，水嘴F2.2和水管F2.3通过风扇水管固定架F3和排气扇F1.2一并固定在开槽机构上。
吸尘装置是将开槽过程中产生的粉尘吸取并集中储存，以降低开槽工作过程中对现场环境的污染。排气扇与储灰箱分别装载，将排气扇装在开槽机构上，储灰箱装在车体上，这样可以大大降低开槽机构的重量，同时可以增加储灰箱的容积，增加工作时间，排气扇与储灰箱之间用可伸缩的排气软管连接，排气软管通过轧带固定于车体滑台上。喷洒装置同样基于降低开槽机构重量的需求，将水嘴固定在开槽机构上，水箱和水泵装载在车体上，二者通过软管连接；多个水嘴，分别对准锯片和路面裂缝开槽位置，在路面切槽过程中，实现冷却锯片、冲洗和清理切槽的工作，软管与吸尘装置中的排气管一并连接到车体滑台上。
基于上述路面裂缝自动开槽装置的路面裂缝自动开槽方法，其主要步骤如下：
在进行路面裂缝自动开槽时，人工将车体移至有裂缝的路面上，启动车体，图像采集模块中的前部双目相机TI对路面裂缝图像进行获取，将拍摄的路面裂缝图像信息传输至控制装置，控制装置基于自适应的阈值图像二值化分割与图像形态学的图像提取算法，对传输进来的图像进行处理，得到路面裂缝的轨迹骨架及相关信息；控制装置根据处理后得到的图像信息，与车体目标位置进行比对，控制车体的前转向轮C2转向和后驱动轮C3进行运动，实现对路面裂缝轨迹的基本跟踪，使得路面裂缝基本在小车的中间位置。
控制装置中传感器模块Z1记录车体的行走距离、位置等信息，当车体行走一个工作范围距离时，车体停止行走。图像采集模块中的两处底部相机对车体的底部路面裂缝进行图像采集，并将采集到的图像信息传输至控制装置，控制装置基于自适应的阈值图像二值化分割与图像形态学的图像提取算法，对传输进来的图像进行处理，得到路面裂缝的轨迹骨架及相关信息。控制装置根据处理后得到的图像信息，规划开槽机构及其运动机构的运动路径。竖直运动机构K2把开槽机构下移至裂缝起始端，在平面运动机构K1、竖直运动机构K2和偏转机构K3的配合控制下，开槽锯片K9沿着裂缝轨迹进行开槽工作，同时在吸尘装置F1和喷洒装置F2的配合下，对正在开槽的裂缝部位进行冲洗和清理切槽，也实现了对开槽锯片K9的冷却。
在车体进行裂缝检测、导航行走和开槽时，控制装置中的传感器模块Z1对小车位置、速度等信息及当前环境条件进行实时监测，如遇到障碍物等突发情况，车体立即停止所有工作，直至当前环境条件适宜，车体才恢复工作状态。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种路面裂缝自动开槽装置，其特征是，包括车体，车体前部和底部均设置图像采集模块；所述车体内设置运动机构，运动机构包括平面运动机构、竖直运动机构和偏转机构，平面运动机构与竖直运动机构连接，竖直运动机构与偏转机构连接，偏转机构与开槽机构连接，以实现开槽机构水平、竖直运动和偏转运动；所述偏转机构包括偏转机构主动齿轮，偏转机构主动齿轮与偏转机构从动齿轮啮合，偏转机构从动齿轮与开槽机构连接。
2.如权利要求1所述的路面裂缝自动开槽装置，其特征是，所述开槽机构包括开槽锯片，开槽锯片通过锯片夹盘与动力装置连接，以带动开槽锯片转动。
3.如权利要求1所述的路面裂缝自动开槽装置，其特征是，所述偏转机构从动齿轮与开槽侧轴固定连接，开槽侧轴末端与开槽传动箱体连接，开槽传动箱体与开槽锯片连接；所述偏转机构主动齿轮与偏转齿轮侧轴固定连接，偏转机构主动齿轮转动可带动偏转机构从动齿轮转动，进而带动开槽锯片偏转。
4.如权利要求3所述的路面裂缝自动开槽装置，其特征是，所述竖直运动机构包括竖向设置的梯形丝杠，梯形丝杠与竖直运动牵引板连接，并带动竖直运动牵引板竖向移动，竖直运动牵引板与偏转机构的开槽侧轴、偏转齿轮侧轴连接。
5.如权利要求1所述的路面裂缝自动开槽装置，其特征是，所述平面运动机构包括垂直设置的横向滑台和纵向滑台，横向滑台与竖直运动机构连接，横向滑台两端安设于纵向滑台并可沿其滑动，纵向滑台固定于车体。
6.如权利要求1所述的路面裂缝自动开槽装置，其特征是，所述车体前端设置前转向轮，车体后端设置后驱动轮；所述前转向轮包括舵机，舵机与舵机凸轮连接，舵机凸轮通过凸轮连杆与转向机构滑块连接。
7.如权利要求6所述的路面裂缝自动开槽装置，其特征是，所述转向机构滑块通过转向机构连杆与前轮转轴连接，前轮转轴通过前轮联轴器与前轮固定连接；所述转向机构滑块与转向机构滑轨连接，转向机构滑轨固定在车体。
8.如权利要求1所述的路面裂缝自动开槽装置，其特征是，所述图像采集模块与控制装置连接，控制装置还与传感器模块通信，由传感器模块采集车体的行走距离、位置信息传输给控制装置进行记录。
9.如权利要求1所述的路面裂缝自动开槽装置，其特征是，所述开槽机构处设置吸尘装置和喷洒装置，吸尘装置包括排气扇，排气扇通过排气管与储灰箱连接，排气扇对应于锯片下方开槽位置；喷洒装置包括水嘴，水嘴通过水管与水箱连接，部分水嘴对应于开槽的锯片，部分水嘴对应于地面裂缝。
10.如权利要求1-9任一项所述的路面裂缝自动开槽装置的开槽方法，其特征是，包括以下步骤：
将车体移至有裂缝的路面上，图像采集模块对路面裂缝图像进行获取，对图像处理后得到路面裂缝的轨迹骨架及相关信息；由图像信息与车体目标位置进行比对，控制车体运动对路面裂缝轨迹跟踪；
竖直运动机构将开槽机构下移至裂缝起始端，在平面运动机构、竖直运动机构和偏转机构的配合控制下，开槽锯片沿着裂缝轨迹进行开槽工作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210987658.0A CN115262357A (zh) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 一种路面裂缝自动开槽装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210987658.0A CN115262357A (zh) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 一种路面裂缝自动开槽装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115262357A true CN115262357A (zh) | 2022-11-01 |
Family
ID=83753138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210987658.0A Pending CN115262357A (zh) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 一种路面裂缝自动开槽装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115262357A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013006464A1 (de) * | 2012-04-16 | 2013-10-17 | Bomag Gmbh | Baumaschine mit einer Manövriereinrichtung, Verfahren zur Erleichterung des Manövrierens einer Baumaschine und Manövriereinrichtung für eine Baumaschine |
| CN110144799A (zh) * | 2019-06-29 | 2019-08-20 | 郑州航空工业管理学院 | 机场跑道裂缝检测及维修设备 |
| CN210634628U (zh) * | 2019-08-21 | 2020-05-29 | 河南祥鼎智能科技股份有限公司 | 一种机器人底盘转向结构 |
| CN111287064A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-16 | 长安大学 | 一种路面裂缝开槽机及开槽方法 |
-
2022
- 2022-08-17 CN CN202210987658.0A patent/CN115262357A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013006464A1 (de) * | 2012-04-16 | 2013-10-17 | Bomag Gmbh | Baumaschine mit einer Manövriereinrichtung, Verfahren zur Erleichterung des Manövrierens einer Baumaschine und Manövriereinrichtung für eine Baumaschine |
| CN110144799A (zh) * | 2019-06-29 | 2019-08-20 | 郑州航空工业管理学院 | 机场跑道裂缝检测及维修设备 |
| CN210634628U (zh) * | 2019-08-21 | 2020-05-29 | 河南祥鼎智能科技股份有限公司 | 一种机器人底盘转向结构 |
| CN111287064A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-16 | 长安大学 | 一种路面裂缝开槽机及开槽方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 北京市市政工程局: "隧道结构非接触式快速检测与健康评估", 中国建筑工业出版社, pages: 474 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1044021C (zh) | 轨检车 | |
| CN110006999B (zh) | 一种超声波钢轨检测系统及方法 | |
| CN109676396B (zh) | 一种电瓶箱体自动打磨装置及其拼装、焊接、打磨生产线 | |
| CN114394125B (zh) | 一种城市轨道交通自动巡检设备 | |
| CN110450758B (zh) | 一种适用于常导磁浮车辆的车体吹扫系统 | |
| CN114643170B (zh) | 一种鱼雷管道维护保养设备 | |
| CN206697808U (zh) | 一种电力巡检机器人 | |
| CN216237923U (zh) | 一种轨道检测小车 | |
| CN115162077A (zh) | 一种基于高压水射流技术的钢轨打磨装备及其作业方法 | |
| CN214418112U (zh) | 一种工件安装装置 | |
| CN211223653U (zh) | 工业巡检设备 | |
| CN206716543U (zh) | 一种用于斜单轴跟踪支架光伏组件清洁装置 | |
| CN115262357A (zh) | 一种路面裂缝自动开槽装置及方法 | |
| CN111962450A (zh) | 一种具有减震功能的轨道交通用智能巡检装置 | |
| CN115783164A (zh) | 一种高效船体激光清洗设备及方法 | |
| CN218533964U (zh) | 一种风电叶片磨抛机器人 | |
| CN206691132U (zh) | 一种高铁动车自动清洗系统 | |
| CN117822360B (zh) | 一种高铁装配式轨道结构底座板用位形调整设备 | |
| CN220908045U (zh) | 一种钢轨打磨装置 | |
| CN216411090U (zh) | 一种轨道表观巡检用系统 | |
| CN217819575U (zh) | 全地形公路积尘检测设备 | |
| CN220908046U (zh) | 一种靠轨装置及包括该装置的钢轨打磨设备 | |
| CN214470912U (zh) | 一种用于双目智检系统的惯性导航定位装置 | |
| CN215218579U (zh) | 一种压力容器螺栓孔螺纹检查装置 | |
| CN220160788U (zh) | 一种旋转式压缩机气缸内腔自动吹吸尘装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221101 |