CN211007693U

CN211007693U - 一种自动控制的闭合回路灌浆组件及机器人系统

Info

Publication number: CN211007693U
Application number: CN201921625205.3U
Authority: CN
Inventors: 张润梅; 任瑞; 袁彬; 罗谷安; 毕利君; 李帅; 韦旺; 何玉
Original assignee: Anhui Jianzhu University
Current assignee: Anhui Jianzhu University
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2029-09-27

Abstract

本实用新型公开了一种自动控制的闭合回路灌浆组件及机器人系统，包括钢筋套筒和灌浆管，所述钢筋套筒设置有出浆口和进浆口，所述出浆口和进浆口分别通过灌浆管与泥浆罐连通，还包括机械手，所述机械手设置有摄像头，所述出浆口设置有出浆口泥浆流量计且所述进浆口设置有进浆口泥浆流量计，所述泥浆罐设置有液位计，所述出浆口和进浆口通过机械手抓取的柱塞进行封堵。利用该灌浆系统和机构，相较于传统的人工灌浆方式，节省了大量的人力和物力。同时，可以提高灌浆成功率，保证灌浆质量的稳定性和可控性。

Description

一种自动控制的闭合回路灌浆组件及机器人系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动控制的闭合回路灌浆组件及机器人系统。

背景技术

相比传统的“粗放型”湿法作业建筑方式，装配式建筑在提升建筑信息化管理、控制建筑质量、降低能耗、降低生产成本、保证安全作业等方面具有很大的优势。目前，针对装配式建筑的灌浆过程来说，所使用的灌浆工艺多通过手持式或自动化程度低的设备进行施工，这种灌浆工艺耗费大量人力物力的同时，灌浆品质和效率也较低，而且在构件没有完全固定的情况下，特别是在高空中进行灌浆作业时，危险系数较高，作业环境较差，而且对建筑工人的工程经验要求较高，甚至有些场合下灌浆质量无法得到有效保证，这无疑阻碍了装配式建筑工业化发展的进程。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种自动控制的闭合回路灌浆组件及机器人系统，使得回路中的灌浆压力、灌浆流量等工艺参数达到精确控制，同时可以减少人力物力，提高灌浆质量，保证灌浆质量的稳定性和可控性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种自动控制的闭合回路灌浆组件，包括钢筋套筒和灌浆管，所述钢筋套筒设置有出浆口和进浆口，所述出浆口和进浆口分别通过灌浆管与泥浆罐连通，还包括机械手，所述机械手设置有摄像头，所述出浆口设置有出浆口泥浆流量计且所述进浆口设置有进浆口泥浆流量计，所述泥浆罐设置有液位计，所述出浆口和进浆口通过机械手抓取的柱塞进行封堵。

优选，所述机械手包括出浆口机械手、进浆口机械手和封堵机械手，所述出浆口机械手设置在灌浆管靠近出浆口的一端，所述进浆口机械手设置在灌浆管靠近进浆口的一端。

优选，所述出浆口还设置有出浆口保压装置，所述进浆口还设置有进浆口保压装置，所述进浆口与泥浆罐之间还设置有压力补偿装置和压浆泵。

一种自动控制的闭合回路灌浆机器人系统，包括电控箱，还包括上述任意一项所述的灌浆组件，所述摄像头、出浆口泥浆流量计、出浆口保压装置、液位计、泥浆密度检测仪、进浆口泥浆流量计、进浆口保压装置、压力传感器、压浆泵、压力补偿装置均与电控箱连接，所述电控箱控制出浆口机械手、进浆口机械手和封堵机械手动作。

本实用新型的有益效果是：

自动控制的闭合回路灌浆机器人系统设置有多种传感器，包括出浆口泥浆流量计、液位计、泥浆密度检测仪、进浆口泥浆流量计、压力传感器等，大大提高机器人系统的自动化和智能化程度，而且，本实用新型首先通过BIM信息模型将目标灌浆口位置限制在一定误差允许范围内，再通过机器视觉技术检测到进浆口和出浆口的具体位置，当调整好灌浆机器人的机械手位置后，灌浆系统启动，控制机械手将灌浆管分别插入进浆口和出浆口，形成灌浆回路。开始灌浆，利用泥浆流量计和液位计进行相关检测，当数值达到标准后，灌浆停止，再利用机械手夹取柱塞，对灌浆口进行封堵，由此可达到自动循环灌浆的目的。利用该灌浆系统和机构，相较于传统的人工灌浆方式，节省了大量的人力和物力。同时，可以提高灌浆成功率，保证灌浆质量的稳定性和可控性。

附图说明

图1是本实用新型一种自动控制的闭合回路灌浆机器人系统的结构示意图；

图2是本实用新型灌浆方法的流程图；

附图的标记含义如下：

1钢筋、2钢筋套筒、3出浆口、4出浆口泥浆流量计、5出浆口保压装置、6摄像头、7出浆口机械手、8泥浆罐、9电控箱、10雷达液位计、11泥浆密度检测仪、12进浆口、13进浆口泥浆流量计、14进浆口保压装置、15、压力传感器、16进浆口机械手、17机械手爪、18封堵机械手、19压力补偿装置、20压浆泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，一种自动控制的闭合回路灌浆组件，包括钢筋套筒2和灌浆管，以图1方向为例，钢筋套筒2套接在钢筋1的外周，二者同轴设置，其中，钢筋套筒2自上而下设置有出浆口3和进浆口12，出浆口3和进浆口12可以各设置一个，也可以设置若干个，共同构成灌浆口。其中，所述出浆口3和进浆口12分别通过灌浆管与泥浆罐8连通，灌浆管是输送灌浆的管道。

组件还包括机械手，图1中，出浆口3和进浆口12各设置一个，其中，机械手包括出浆口机械手7、进浆口机械手16和封堵机械手18，所述出浆口机械手7设置在灌浆管靠近出浆口3的一端，所述进浆口机械手16设置在灌浆管靠近进浆口12的一端。每个机械手上设置有摄像头6，一般采用高清摄像头6。另外，所述出浆口3设置有出浆口泥浆流量计4且所述进浆口12设置有进浆口泥浆流量计13，用于流量计量。

所述泥浆罐8设置有液位计，比如，采用雷达液位计10，测量精度更高，灌浆结束后，出浆口3和进浆口12通过机械手抓取的柱塞进行封堵。具体的，灌浆完成后，封堵机械手18通过机械手爪17抓取柱塞，对灌浆口进行封堵。

为了进一步提高灌浆的质量，优选的，所述出浆口3还设置有出浆口保压装置5，所述进浆口12还设置有进浆口保压装置14，所述进浆口12与泥浆罐8之间还设置有压力补偿装置19和压浆泵20，所述进浆口12还设置有压力传感器15，泥浆罐8设置有泥浆密度检测仪11。

对应的，一种自动控制的闭合回路灌浆机器人系统，包括电控箱9，还包括上述任意一项所述的灌浆组件，所述摄像头6、出浆口泥浆流量计4、出浆口保压装置5、液位计、泥浆密度检测仪11、进浆口泥浆流量计13、进浆口保压装置14、压力传感器15、压浆泵20、压力补偿装置19均与电控箱9连接。电控箱9根据上述的采集数据控制出浆口机械手7、进浆口机械手16和封堵机械手18动作。通过设置在机械手上的高清摄像头，可以检测到进浆口和出浆口的准确位置，利用ROS(Robot Operating System）开源系统可以控制机械手将灌浆管分别插入进浆口和出浆口，可形成套筒灌浆回路。

系统控制开始灌浆，通过设置在进浆口和出浆口处的泥浆流量计，可以检测到当前的灌浆量、瞬时流量和累积流量；通过设置在进浆口和出浆口处的保压装置及压力补偿装置，可以分别控制进入钢筋套筒2的浆液量和流出量；通过设置在泥浆罐上部的雷达液位计可以检测泥浆罐中的泥浆量等；通过设置在灌浆罐中的泥浆密度检测仪可以实时监测泥浆密度，可以有效防止泥浆变质，影响灌浆质量。

灌浆机器人系统可以计算出钢筋套筒2腔内大概体积，通过对比泥浆液位变化、进浆口和出浆口流量变化，灌浆机器人可以控制灌浆的启停。灌浆停止后，灌浆口机械手回退，同时通过视觉检测技术可以检测到柱塞和灌浆口，系统驱动封堵机械手抓取柱塞，对灌浆口进行封堵。由此可进行下一个灌浆，形成自动灌浆系统。

对应的，一种自动控制的闭合回路灌浆方法，包括如下步骤：

步骤1、灌浆机器人系统通过BIM信息模型（建筑信息模型，此为现有技术）对进浆口12和出浆口3位置进行粗略定位，BIM通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化处理，可以得到灌浆口的大致位置，可以将目标灌浆口位置限制在一定误差允许范围内。

步骤2、灌浆机器人系统根据进浆口12粗略定位信息控制机器人运动至机械手作业范围并控制进浆口机械手16带动灌浆管移动；

灌浆机器人系统根据出浆口3粗略定位信息控制机器人运动至机械手作业范围并控制出浆口机械手7带动灌浆管移动；

进浆口机械手16和出浆口机械手7可以相互独立移动，同时进行移动操作。

步骤3、当进浆口机械手16到达进浆口12附近后（具体范围可以自行设定，比如，当距离小于40cm就认为达到附近），电控箱9通过设置在进浆口机械手16上的摄像头6检测到进浆口12的准确位置，驱动进浆口机械手16将灌浆管插入进浆口12。

当出浆口机械手7到达出浆口3附近后（具体范围可以自行设定，比如，当距离小于40cm就认为达到附近），电控箱9通过设置在出浆口机械手7上的摄像头6检测到出浆口3的准确位置，驱动出浆口机械手7将灌浆管插入出浆口3。

步骤4、启动灌浆操作，灌浆开始后，灌浆机器人系统通过处理液位计和泥浆流量计检测的数据来判断是否继续灌浆，控制灌浆的启停。

步骤5、灌浆结束后，灌浆机器人系统驱动进浆口机械手16和出浆口机械手7回退，并驱动封堵机械手18夹取柱塞对进浆口12和出浆口3进行封堵。

可以重复灌浆步骤，粗略定位—精准定位—灌浆启停—灌浆封堵，直至所有的套筒均灌浆完毕。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种自动控制的闭合回路灌浆组件，包括钢筋套筒（2）和灌浆管，所述钢筋套筒（2）设置有出浆口（3）和进浆口（12），所述出浆口（3）和进浆口（12）分别通过灌浆管与泥浆罐（8）连通，其特征在于，还包括机械手，所述机械手设置有摄像头（6），所述出浆口（3）设置有出浆口泥浆流量计（4）且所述进浆口（12）设置有进浆口泥浆流量计（13），所述泥浆罐（8）设置有液位计，所述出浆口（3）和进浆口（12）通过机械手抓取的柱塞进行封堵。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制的闭合回路灌浆组件，其特征在于，所述机械手包括出浆口机械手（7）、进浆口机械手（16）和封堵机械手（18），所述出浆口机械手（7）设置在灌浆管靠近出浆口（3）的一端，所述进浆口机械手（16）设置在灌浆管靠近进浆口（12）的一端。

3.根据权利要求1所述的一种自动控制的闭合回路灌浆组件，其特征在于，所述出浆口（3）还设置有出浆口保压装置（5），所述进浆口（12）还设置有进浆口保压装置（14），所述进浆口（12）与泥浆罐（8）之间还设置有压力补偿装置（19）和压浆泵（20）。

4.根据权利要求1所述的一种自动控制的闭合回路灌浆组件，其特征在于，所述进浆口（12）还设置有压力传感器（15）。

5.根据权利要求1所述的一种自动控制的闭合回路灌浆组件，其特征在于，所述泥浆罐（8）设置有泥浆密度检测仪（11）。

6.一种自动控制的闭合回路灌浆机器人系统，包括电控箱（9），其特征在于，还包括上述权利要求1-5任意一项所述的灌浆组件，所述摄像头（6）、出浆口泥浆流量计（4）、出浆口保压装置（5）、液位计、泥浆密度检测仪（11）、进浆口泥浆流量计（13）、进浆口保压装置（14）、压力传感器（15）、压浆泵（20）、压力补偿装置（19）均与电控箱（9）连接，所述电控箱（9）控制出浆口机械手（7）、进浆口机械手（16）和封堵机械手（18）动作。