CN116441094B - 一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂 - Google Patents

一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂 Download PDF

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Abstract

本发明提供了应用于施工用具或其他建筑辅助设备，或其应用领域的一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，该混凝土湿喷台车用喷浆机械臂通过喷浆调控系统的设置有效实现在机械臂本体施工前，对机械臂本体的工作顺序和调控参数进行预设定生成，实现了机械臂本体喷浆施工过程中的自控作用，在直接降低机械臂本体的操控难度，降低对施工人员的技能需求的同时，还能够通过程序化的控制和施工作用的方式提高了机械臂本体的施工质量，实现了喷浆过程中的可控性和自控性，实现控制数据的精确性，进而有效使得机械臂本体满足高质量喷涂的需求，促进了混凝土施工过程中的自动化发展。

Description

一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂
技术领域
本申请涉及施工用具或其他建筑辅助设备，或其应用领域，特别涉及一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂。
背景技术
混凝土湿喷台车基本工艺是利用液压力将预拌好的混凝土通过管道输送至喷头，在喷头接入压缩空气和液压速凝剂，高速喷射到受喷面，经快速凝结硬化后形成混凝土支护层。
喷浆机械臂主要是辅助混凝土湿喷台车带动喷头机构移动的装置，主要功能是通过一个喷嘴将材料喷射或涂抹在需要处理的表面上，可以提高施工效率，减少人工劳动强度，同时还可以提高施工质量。
现有的混凝土湿喷台车用喷浆机械臂在使用过程中需要专业的技术人员对其进行操控和调整，不仅增加了施工人员的技能需求，降低其操控的便携性，还会造成其喷涂质量的不可控性，不能够有效满足高质量喷涂的需求，进而限制了混凝土施工过程中自动化设备的发展。
发明内容
本申请目的在于如何解决现有的喷浆机械臂操控难度大和质量控制精度低的问题，相比现有技术提供一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，包括机械臂本体和安装在机械臂本体上端的喷浆机构，机械臂本体的控制器内设置有与其相配合的喷浆调控系统，喷浆调控系统包括有喷浆调控处理单元，喷浆调控处理单元的输入端与喷浆参数设定单元信号连接，喷浆调控处理单元的输出端与喷浆调控单元信号连接；
喷浆调控处理单元包括有调控分析模块，调控分析模块的输出端分别连接有喷浆路程生成模块、单次喷浆厚度模块、喷浆调控模块、反馈数据分析模块和调控指令模块，喷浆路程生成模块、单次喷浆厚度模块、喷浆调控模块和反馈数据分析模块的输出端均与调控指令模块信号连接；
喷浆参数设定单元的输入端与机械臂本体的控制器输入端信号连接，调控分析模块的输入端与喷浆参数设定单元信号连接，调控指令模块的输出端与喷浆调控单元信号连接，喷浆调控单元的输出端分别与机械臂本体、喷浆机构和机械臂本体的控制器输出端信号连接。
进一步，喷浆参数设定单元的输出端还连接有三维模型拟成单元，三维模型拟成单元的输出端与调控分析模块信号连接。
可选的，三维模型拟成单元的输入端还连接有喷浆空间数据接收单元，喷浆空间数据接收单元的输入端分别与设置在机械臂本体上的图像采集器和机械臂本体的控制器输入端信号连接。
可选的，调控分析模块的输入端与喷浆空间数据接收单元信号连接，调控分析模块的输出端还连接有操控位置对比模块，操控位置对比模块的输出端与调控指令模块信号连接。
进一步，调控指令模块的输出端还连接有喷浆模拟单元，喷浆模拟单元的输出端与调控分析模块信号连接。
进一步，调控分析模块的输入端还连接有喷浆层检测单元，喷浆层检测单元的输入端与设置在机械臂本体上的激光器连接。
进一步，调控分析模块的输入端还连接有喷浆角度检测单元，喷浆角度检测单元的输入端与设置在机械臂本体上的激光器信号连接。
可选的，调控指令模块的输出端还连接有数据补偿单元，数据补偿单元的输入端还连接有喷浆层检测单元，数据补偿单元的输出端与调控分析模块信号连接。
进一步，调控指令模块和数据补偿单元的输出端还连接有喷浆警报单元，喷浆警报单元的输出端分别与机械臂本体的控制器输出端和其内部的警报器信号连接。
进一步，调控指令模块的输出端还连接有喷浆工艺曲线单元和深度学习优化单元，喷浆工艺曲线单元的输出端与机械臂本体的控制器输出端信号连接，深度学习优化单元的输出端与调控分析模块信号连接。
相比于现有技术，本申请的优点在于：
（1）通过喷浆调控系统的设置有效实现在机械臂本体施工前，对机械臂本体的工作顺序和调控参数进行预设定生成，实现了机械臂本体喷浆施工过程中的自控作用，在直接降低机械臂本体的操控难度，降低对施工人员的技能需求的同时，还能够通过程序化的控制和施工作用的方式提高了机械臂本体的施工质量，实现了喷浆过程中的可控性和自控性，实现控制数据的精确性，进而有效使得机械臂本体满足高质量喷涂的需求，促进了混凝土施工过程中的自动化发展。
（2）三维模型拟成单元的设置能够有效提高喷浆调控处理单元对机械臂本体形成预设调控参数的精度，在增加参数依据的同时，还能够在施工人员根据预设调控参数控制机械臂本体动作时，形成三维数据显示，保证施工人员的操控机械臂本体的精度和有效性，进一步降低了机械臂本体的操控难度，提高施工效率和施工质量。
（3）喷浆空间数据接收单元的设置能够有效对实际施工空间内的数据进行采集，将通过自检测或者控制输入端传输的实际施工空间的图像数据进行转换和传输，并且将数据传输至三维模型拟成单元，有效对三维模型拟成单元进行模型拟成辅助，提高其拟成三维模型数据与实际施工空间的贴合度，进而有效消除前期施工误差对混凝土喷浆质量的影响，保证了机械臂本体的施工精度。
（4）通过操控位置对比模块对施工人员按照指令操控机械臂本体的移动位置进行对比和检测，有效保证了施工人员的操控精度，进一步降低了机械臂本体的操控难度，实现了机械臂本体的傻瓜式操控，降低操控失误率，提高施工质量的可控性。
（5）喷浆模拟单元能够对喷浆调控处理单元形成预设调控参数结合三维模型数据进行喷浆工作的模拟，能够有效检查出预设调控参数中不合理或者异常数据，实现机械臂本体的自检性，保证机械臂本体自动工作过程中的施工质量。
（6）喷浆层检测单元能够根据激光器反馈出的激光数据对喷涂前后的施工壁面进行数据对比，进而有效判断出单次喷浆的厚度数据，实现对机械臂本体工作过程的实时检测和数据反馈，有效保证机械臂本体的施工精度，并且通过激光检测的方式，能够有效在混凝土层未干时进行非接触式检测，在保证施工质量，提高施工可逆性的同时，还有效避免了对混凝土层造成损伤，保证了混凝土层的整体性，进而保证了混凝土层的质量。
（7）喷浆角度检测单元在喷浆机构开始喷浆前，能够利用激光器的多点激光数据判断喷浆机构与施工壁面之间的喷涂角度，有效实现对机械臂本体自动施工控制过程中的监测作用，进一步提高了机械臂本体的智能化程度。
（8）数据补偿单元能够根据喷浆层检测单元分析出的单次喷涂混凝土层的厚度对机械臂本体的实际喷涂状况进行判断，然后对预设调控参数进行数据补偿，提高了机械臂本体的适应性。
（9）使得喷浆工艺曲线单元能够根据调控数据生成喷浆工艺曲线，便于技术人员对喷浆数据进行直接获取，能够促进其对施工工艺的改进，促进自动化喷浆设备的发展，深度学习优化单元对这些数据进行统计分析，然后反馈至喷浆调控处理单元，提高后续喷浆调控处理单元的计算精度和调控精度，不断增强喷浆调控处理单元的运算精度和数据处理的速度，使其不断能够适用于不同施工空间的数据计算和调控，保证了机械臂本体的自动化和智能化作用。
附图说明
图1为本申请的喷浆调控系统和机械臂本体配合轴测图；
图2为本申请的喷浆调控系统调控逻辑图；
图3为本申请的喷浆调控系统框架图；
图4为本申请的喷浆调控处理单元数据运算逻辑图；
图5为本申请的三维模型拟成单元生成落实拟成模型过程图；
图6为本申请的喷浆调控系统通过控制器输出端形成的运行操控指示总图；
图7为本申请的喷浆角度检测单元运行过程状态图；
图8为本申请的喷浆层检测单元运行过程状态图；
图9为本申请的施工人员操控机械臂本体施工运行图；
图10为本申请的喷浆调控系统形成机械臂本体自动运行的喷浆调控数据运算过程图。
图中标号说明：
1机械臂本体、2喷浆机构。
具体实施方式
实施例将结合说明书附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，请参阅图1-10，包括机械臂本体1和安装在机械臂本体1上端的喷浆机构2，机械臂本体1的控制器内设置有与其相配合的喷浆调控系统，喷浆调控系统包括有喷浆调控处理单元，喷浆调控处理单元的输入端与喷浆参数设定单元信号连接，喷浆调控处理单元的输出端与喷浆调控单元信号连接；
喷浆调控处理单元包括有调控分析模块，调控分析模块的输出端分别连接有喷浆路程生成模块、单次喷浆厚度模块、喷浆调控模块、反馈数据分析模块和调控指令模块，喷浆路程生成模块、单次喷浆厚度模块、喷浆调控模块和反馈数据分析模块的输出端均与调控指令模块信号连接；
喷浆参数设定单元的输入端与机械臂本体1的控制器输入端信号连接，调控分析模块的输入端与喷浆参数设定单元信号连接，调控指令模块的输出端与喷浆调控单元信号连接，喷浆调控单元的输出端分别与机械臂本体1、喷浆机构2和机械臂本体1的控制器输出端信号连接，通过喷浆调控系统的设置有效实现在机械臂本体1施工前，对机械臂本体1的工作顺序和调控参数进行预设定生成，实现了机械臂本体1喷浆施工过程中的自控作用，在直接降低机械臂本体1的操控难度，降低对施工人员的技能需求的同时，还能够通过程序化的控制和施工作用的方式提高了机械臂本体1的施工质量，实现了喷浆过程中的可控性和自控性，实现控制数据的精确性，进而有效使得机械臂本体1满足高质量喷涂的需求，促进了混凝土施工过程中的自动化发展。
请参阅图1-3和图5，喷浆参数设定单元的输出端还连接有三维模型拟成单元，三维模型拟成单元的输出端与调控分析模块信号连接，三维模型拟成单元的设置能够有效提高喷浆调控处理单元对机械臂本体1形成预设调控参数的精度，在增加参数依据的同时，还能够在施工人员根据预设调控参数控制机械臂本体1动作时，形成三维数据显示，保证施工人员的操控机械臂本体1的精度和有效性，进一步降低了机械臂本体1的操控难度，提高施工效率和施工质量。
请参阅图1-10，调控指令模块的输出端还连接有喷浆模拟单元，喷浆模拟单元的输出端与调控分析模块信号连接，喷浆模拟单元能够对喷浆调控处理单元形成预设调控参数结合三维模型数据进行喷浆工作的模拟，能够有效检查出预设调控参数中不合理或者异常数据，实现机械臂本体1的自检性，保证机械臂本体1自动工作过程中的施工质量。
请参阅图1-3和图8，调控分析模块的输入端还连接有喷浆层检测单元，喷浆层检测单元的输入端与设置在机械臂本体1上的激光器连接，喷浆层检测单元能够根据激光器反馈出的激光数据对喷涂前后的施工壁面进行数据对比，进而有效判断出单次喷浆的厚度数据，实现对机械臂本体1工作过程的实时检测和数据反馈，有效保证机械臂本体1的施工精度，并且通过激光检测的方式，能够有效在混凝土层未干时进行非接触式检测，在保证施工质量，提高施工可逆性的同时，还有效避免了对混凝土层造成损伤，保证了混凝土层的整体性，进而保证了混凝土层的质量。
请参阅图1-3和图7，调控分析模块的输入端还连接有喷浆角度检测单元，喷浆角度检测单元的输入端与设置在机械臂本体1上的激光器信号连接，喷浆角度检测单元在喷浆机构2开始喷浆前，能够利用激光器的多点激光数据判断喷浆机构2与施工壁面之间的喷涂角度，有效实现对机械臂本体1自动施工控制过程中的监测作用，进一步提高了机械臂本体1的智能化程度。
请参阅图1-10，调控指令模块和数据补偿单元的输出端还连接有喷浆警报单元，喷浆警报单元的输出端分别与机械臂本体1的控制器输出端和其内部的警报器信号连接，喷浆警报单元能够在机械臂本体1施工过程中出现的异常状况进行警报提醒，避免持续工作造成的成本损伤，对机械臂本体1自动施工过程中进行有效的保证。
请参阅图1-10，调控指令模块的输出端还连接有喷浆工艺曲线单元和深度学习优化单元，喷浆工艺曲线单元的输出端与机械臂本体1的控制器输出端信号连接，深度学习优化单元的输出端与调控分析模块信号连接，使得喷浆工艺曲线单元能够根据调控数据生成喷浆工艺曲线，便于技术人员对喷浆数据进行直接获取，能够促进其对施工工艺的改进，促进自动化喷浆设备的发展，深度学习优化单元对这些数据进行统计分析，然后反馈至喷浆调控处理单元，提高后续喷浆调控处理单元的计算精度和调控精度，不断增强喷浆调控处理单元的运算精度和数据处理的速度，使其不断能够适用于不同施工空间的数据计算和调控，保证了机械臂本体1的自动化和智能化作用。
实施例2：
本发明提供了一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，本发明提供了一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点。该实施例2与实施例1的不同之处在于：请参阅图-10，三维模型拟成单元的输入端还连接有喷浆空间数据接收单元，喷浆空间数据接收单元的输入端分别与设置在机械臂本体1上的图像采集器和机械臂本体1的控制器输入端信号连接，喷浆空间数据接收单元的设置能够有效对实际施工空间内的数据进行采集，将通过自检测或者控制输入端传输的实际施工空间的图像数据进行转换和传输，并且将数据传输至三维模型拟成单元，有效对三维模型拟成单元进行模型拟成辅助，提高其拟成三维模型数据与实际施工空间的贴合度，进而有效消除前期施工误差对混凝土喷浆质量的影响，保证了机械臂本体1的施工精度。
请参阅图1-10，调控分析模块的输入端与喷浆空间数据接收单元信号连接，调控分析模块的输出端还连接有操控位置对比模块，操控位置对比模块的输出端与调控指令模块信号连接，通过操控位置对比模块对施工人员按照指令操控机械臂本体1的移动位置进行对比和检测，有效保证了施工人员的操控精度，进一步降低了机械臂本体1的操控难度，实现了机械臂本体1的傻瓜式操控，降低操控失误率，提高施工质量的可控性。
实施例3：
本发明提供了一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点。该实施例3与实施例1的不同之处在于：请参阅图1-10，调控指令模块的输出端还连接有数据补偿单元，数据补偿单元的输入端还连接有喷浆层检测单元，数据补偿单元的输出端与调控分析模块信号连接，数据补偿单元能够根据喷浆层检测单元分析出的单次喷涂混凝土层的厚度对机械臂本体1的实际喷涂状况进行判断，然后对预设调控参数进行数据补偿，提高了机械臂本体1的适应性。
请参阅图1-10，首先，施工技术人员向机械臂本体1的系统内输入本次施工空间的图纸参数，以及所需喷浆参数需求，包括但不限于喷浆次数、层厚、移动速度、喷浆速度、喷浆角度、单次喷浆压力等数据，喷浆参数设定单元对这些数据进行接收、处理和分类，然后将数据分别传输至喷浆调控处理单元和三维模型拟成单元，喷浆调控处理单元首先利用这些数据对喷浆参数进行初始计算，并生成初始的喷浆调控数据；
三维模型拟成单元利用图纸数据首先拟成一个预施工三维模型，请参阅图5；
在机械臂本体1移动至施工位置后利用其自身的图像扫描端获取实际施工空间的图像数据，或者施工人员通过外置的图像扫描端向控制器的输入端输入施工空间的图像数据，然后将数据传输至喷浆空间数据接收单元，喷浆空间数据接收单元对实际施工空间的各数据进行采集和转换，然后将其分别传输至喷浆调控处理单元和三维模型拟成单元，喷浆调控处理单元对实际施工空间的壁面数据进行分析，然后对生成初始的喷浆调控数据进行适应性调控，获得落实的喷浆调控数据；
三维模型拟成单元利用实际施工空间的三维数据对预施工三维模型进行高贴合化的处理，并生产一个落实拟成模型，请参阅图5，然后将模型数据传输至喷浆调控处理单元，喷浆调控处理单元在接收到落实拟成模型后，将这些数据输送至喷浆模拟单元；
使得喷浆模拟单元利用落实的喷浆调控数据对落实拟成模型进行喷浆过程的模拟，对落实的喷浆调控数据进行虚拟检测，并且将虚拟检测的数据重新反馈至喷浆调控处理单元；喷浆调控处理单元能够利用虚拟检测数据的反馈对落实的喷浆调控数据进行进一步的改进和调控，避免出现操控失误，保证机械臂本体1的控制精度的问题，最后重新生成高精度的喷浆调控数据；
再将高精度的喷浆调控数据传输至喷浆调控单元，喷浆调控单元利用高精度的喷浆调控数据对机械臂本体1和喷浆机构2的工作过程进行自主调控，进而有效降低了机械臂本体1的操控难度，提高施工效率和施工精度，降低人工成本，并且还通过机械臂本体1的控制器输出端向施工人员显示其需要控制机械臂本体1到达的施工位置，通过落实拟成模型进行直观显示，请参阅图6，还能够通过喷浆空间数据接收单元对施工人员的操控位置进行判断，保证操控精度，有效实现傻瓜式操控，降低施工人员的操控难度，降低操控失误率，进而实现机械臂本体1的自动化施工，提高施工质量的可控性；
在机械臂本体1开始自动化施工前，并且按照喷浆调控单元调动喷浆机构2移动至待喷涂位置后，激光器对此时的施工壁面进行多点检测，并将数据传输至喷浆角度检测单元，使得喷浆角度检测单元对此时喷浆机构2的喷涂角度进行检测，并将数据反馈至喷浆调控处理单元，喷浆调控处理单元对喷浆机构2的喷涂角度进行调控，保证喷涂角度的调控精度，并且在施工过程中喷浆角度检测单元保持周期性的喷涂角度检测，以此保证机械臂本体1自动化施工过程的质量和调控精度的控制；
喷浆调控处理单元还将高精度的喷浆调控数据同时传输至数据补偿单元，并且在机械臂本体1施工的过程中，喷浆层检测单元对喷浆机构2喷涂后的施工空间数据进行厚度检测，然后将数据直接传输至数据补偿单元，数据补偿单元对实际数据和高精度的喷浆调控数据的贴合性进行检测，并且在获取数据差值后，对高精度的喷浆调控数据进行数据补偿，然后将数据补偿反馈传输至喷浆调控处理单元，喷浆调控处理单元利用喷浆模拟单元对其进行验证合格后，将其传输至喷浆调控处理单元，有效保证实际施工质量，并且避免数据补偿的错误率，提高控制精度；
在数据补偿单元对实际数据进行判断时，若出现的数据差值较大，超出补偿范围，在将数据传输至喷浆调控处理单元的同时，还将数据传输至喷浆警报单元，使得喷浆警报单元发出异常警报，提醒施工人员停止施工，对施工空间、机械臂本体1、喷浆机构2和混凝土浆料进行检查，避免出现施工质量的事故，降低施工经济损失；
并且在单次施工完成后，喷浆调控处理单元会将其调控的所有数据均分布传输至喷浆工艺曲线单元和深度学习优化单元，使得喷浆工艺曲线单元能够根据调控数据生成喷浆工艺曲线，便于技术人员对喷浆数据进行直接获取，能够促进其对施工工艺的改进，促进自动化喷浆设备的发展，深度学习优化单元对这些数据进行统计分析，然后反馈至喷浆调控处理单元，提高后续喷浆调控处理单元的计算精度和调控精度，不断增强喷浆调控处理单元的运算精度和数据处理的速度，使其不断能够适用于不同施工空间的数据计算和调控，保证了机械臂本体1的自动化和智能化作用。
以上所述，仅为本申请结合当前实际需求采用的最佳实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此。

Claims (7)

1.一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，包括机械臂本体（1）和安装在机械臂本体（1）上端的喷浆机构（2），其特征在于，所述机械臂本体（1）的控制器内设置有与其相配合的喷浆调控系统，所述喷浆调控系统包括有喷浆调控处理单元，所述喷浆调控处理单元的输入端与喷浆参数设定单元信号连接，所述喷浆调控处理单元的输出端与喷浆调控单元信号连接；
所述喷浆调控处理单元包括有调控分析模块，所述调控分析模块的输出端分别连接有喷浆路程生成模块、单次喷浆厚度模块、喷浆调控模块、反馈数据分析模块和调控指令模块，所述喷浆路程生成模块、单次喷浆厚度模块、喷浆调控模块和反馈数据分析模块的输出端均与调控指令模块信号连接；
所述喷浆参数设定单元的输入端与机械臂本体（1）的控制器输入端信号连接，所述调控分析模块的输入端与喷浆参数设定单元信号连接，所述调控指令模块的输出端与喷浆调控单元信号连接，所述喷浆调控单元的输出端分别与机械臂本体（1）、喷浆机构（2）和机械臂本体（1）的控制器输出端信号连接；
所述调控分析模块的输入端还连接有喷浆层检测单元，所述喷浆层检测单元的输入端与设置在机械臂本体（1）上的激光器连接，所述调控指令模块的输出端还连接有数据补偿单元，所述数据补偿单元的输入端还连接有喷浆层检测单元，所述数据补偿单元的输出端与调控分析模块信号连接；
所述调控分析模块的输入端还连接有喷浆角度检测单元，所述喷浆角度检测单元的输入端与设置在机械臂本体（1）上的激光器信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，其特征在于，所述喷浆参数设定单元的输出端还连接有三维模型拟成单元，所述三维模型拟成单元的输出端与调控分析模块信号连接。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，其特征在于，所述三维模型拟成单元的输入端还连接有喷浆空间数据接收单元，所述喷浆空间数据接收单元的输入端分别与设置在机械臂本体（1）上的图像采集器和机械臂本体（1）的控制器输入端信号连接。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，其特征在于，所述调控分析模块的输入端与喷浆空间数据接收单元信号连接，所述调控分析模块的输出端还连接有操控位置对比模块，所述操控位置对比模块的输出端与调控指令模块信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，其特征在于，所述调控指令模块的输出端还连接有喷浆模拟单元，所述喷浆模拟单元的输出端与调控分析模块信号连接。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，其特征在于，所述调控指令模块和数据补偿单元的输出端还连接有喷浆警报单元，所述喷浆警报单元的输出端分别与机械臂本体（1）的控制器输出端和其内部的警报器信号连接。
7.根据权利要求1所述的一种混凝土湿喷台车用喷浆机械臂，其特征在于，所述调控指令模块的输出端还连接有喷浆工艺曲线单元和深度学习优化单元，所述喷浆工艺曲线单元的输出端与机械臂本体（1）的控制器输出端信号连接，所述深度学习优化单元的输出端与调控分析模块信号连接。
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