CN110409262A - 一种市政道面自动铺砖设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种市政道面自动铺砖设备，包括轨道和能够沿轨道移动的小车，小车的车架上设置有机械臂、砖料斗和传感器，机械臂上连接有真空吸盘，车架下方设置有竖向位置可调的刮板。在进行铺砖作业时，小车在轨道上平稳运行，刮板在小车运行同时将待铺砖区域沙面刮平，机械臂驱动真空吸盘从砖料斗内吸取砖块并铺设到小车后方道面上，传感器对砖块形态及所铺砖面的平整度、间隙、高度等进行识别探测，机械臂和真空吸盘根据探测信号进行砖块抓取和铺设，可准确控制所铺砖块的位置、高度等指标。该设备自动化程度高，铺砖标准把握严格，符合市政道面施工要求，大大节约了人力成本，提高了作业效率，具有广泛的应用前景。

Description

一种市政道面自动铺砖设备

技术领域

本发明属于市政建设设施技术领域，具体涉及一种市政道面自动铺砖设备。

背景技术

随着目前城市建设水平的发展，对市政道面的要求越来越高，人行道、广场等场所通常需要大面积铺设平整的地砖。目前常用的手段通常是通过人工方式进行铺砖，铺设效率低，人力成本高。现有技术公开了一些自动铺砖设备，例如，公开号为CN106758708A的专利申请文件公开了一种自动铺砖机及铺砖方法，通过设置在小车上的送砖装置、铺砖装置和压实装置，在小车向前行走时依次进行送砖、铺砖和压实步骤，实现自动铺砖；又例如，授权公告号为CN208362865U的实用新型专利公开了一种道路工程用铺路机，通过可编程程序控制器控制机械臂、驱动器和码砖机工作，机械臂上设置压轮，可将砖面压紧，铺路机底部设置有驱动轮和履带，可沿作业道面运行。所述现有技术所公开的铺砖设备，虽然具有一定的自动化程度，使铺砖的工作效率得到了提升，降低了人工成本，但是对于铺砖精度的控制上有所欠缺。根据目前市政施工的质量验收标准，对于道面的平整度、坡面度、相邻砖面的高度差以及砖块之间的缝隙都有较为严格的指标要求，特别是大多数人行道面为了利于排水，其设计标准往往带有一定的横坡角度，现有的自动铺砖设备对这些精度指标缺乏有效的控制手段，铺砖效果往往无法达到市政道面施工质量验收的标准，在大多数城市市政道面施工中难以得到广泛的应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明所要提供的是一种市政道面自动铺砖设备，在提高施工效率、降低人力成本的同时，通过平稳的运行方式和有效的探测及控制手段，来提高铺砖的精确度，以满足市政道面施工质量验收要求。为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种市政道面自动铺砖设备，包括轨道以及能够沿所述轨道移动的小车；所述小车的车架上设有机械臂和砖料斗，在车架移动方向的后部设有能够朝向道面的平整度传感器和视觉识别传感器一，车架上设置有能够朝向砖料斗内部的视觉识别传感器二；机械臂连接有真空吸盘，真空吸盘通过机械臂驱动抓取砖料斗中的砖块并铺设到道面上；车架下方设置有能够对待铺砖道面沙层进行刮平的刮板，刮板在竖向的位置可调。

优选的，在所述车架上设置有与机械臂、真空吸盘、平整度传感器、视觉识别传感器一和视觉识别传感器二电路连接的控制器。

优选的，所述轨道包括多个对接配合的轨道单元，每个轨道单元包括平行设置的导轨，导轨之间连接有连接杆。

进一步的，每个所述导轨的侧面均设有与所述导轨平行的齿条，所述小车的车轮上设置有与齿条互相啮合的齿轮。

优选的，所述机械臂包括旋转底座，所述旋转底座上设有竖向的第一轨道，沿第一轨道能够上下移动的设有横向的第二轨道，沿第二轨道能够横向移动的设有滑杆，滑杆上连接有活塞杆朝下的气缸，气缸的活塞杆与所述真空吸盘相连接。

优选的，小车的车轮通过安装在车架上的伺服电机驱动。

优选的，车架下方设置有升降调节座，所述升降调节座与刮板相连接。

进一步的，所述升降调节座上设置有振动器，所述振动器能够对刮板产生竖向的振动。

优选的，所述平整度传感器为超声波传感器或激光传感器。

本发明与现有技术的主要区别在于：设置了可使铺砖设备平稳运行的轨道，并设置了可探测道面及砖料信息的传感器和可用于沙面刮平的刮板，其有益的技术效果在于：

1.轨道可按道面的设计坡度进行铺设，铺砖设备在轨道上运行，不受道面状况影响，运行和铺砖作业更加稳定。

2.智能化程度高，在铺砖设备向前运行的同时，自动实现沙面刮平、取砖、铺砖、压紧等工序，并可实现按预设的道面图形选取不同颜色的砖块。

3.铺砖动作控制精确，各传感器可对铺砖平整度、砖块间隙以及砖料斗内的砖块进行识别探测，探测精度高，各动作部件根据所探测到信号，可实现砖块的准确抓取，每一个砖块铺设的高度和位置可精确控制，可以有效满足市政道面施工的技术指标要求。

4.铺砖作业更加便捷高效，减少了人工操作内容，铺砖作业自动进行，大大提高了工作效率，节约了人力成本，在铺砖设备向前运行的同时，可快速铺设后续路段的轨道，使铺砖作业持续进行。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明中智能小车底部结构的仰视示意图；

图3是本发明中智能小车顶部结构的俯视示意图。

在各示意图中：

1.车架；2.车轮；3.车轮轴；4.伺服电机；5.同轴双向输出涡轮涡杆变速机；6.砖料斗；7.控制器；11.导轨；12.连接杆；13.齿条；14.齿轮；21.平整度传感器；22.视觉识别传感器一；23.视觉识别传感器二；31.旋转底座；32.第一轨道；33.第二轨道；34.滑杆；35.气缸；36.真空吸盘；41.刮板；42.升降调节座；43.振动器。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例作更为清楚、完整的说明。说明书中所列实施例为本发明的优选形式，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。为了更加便于说明，在说明书中将本设备在工作状态下的运行方向定义为前。

本发明提供了一种市政道面自动铺砖设备，如图1至图3所示，包括轨道以及能够沿所述轨道移动的小车，小车的车架1上设置有机械臂和砖料斗6，在车架1移动方向的后部设置有能够朝向地面的平整度传感器21和视觉识别传感器一22，所述平整度传器21对所铺设砖块的高度进行探测，确保铺设好的砖块在同一高度，所述视觉识别传感器一22对砖块铺放位置及铺设之后的间隙进行探测，确保铺设质量；在车架1上设置有能够朝向砖料斗6内部的视觉识别传感器二23，视觉识别传感器二23对砖料斗6内砖块的形状、色彩进行识别探测，所述机械臂连接有真空吸盘36，真空吸盘36通过机械臂驱动，接收视觉识别传感器二23采集的数据，根据实际需要抓取砖料斗6内的砖块并铺设在小车后方道面上；车架1下方设置有能够将待铺砖区域道面沙层刮平的刮板41，刮板41在竖向的位置可上下进行调节，在小车移动之间，将刮板41调整到合适的高度，在小车向前移动的同时，刮板41将待铺砖区域的沙面刮平。本发明所述平整度传感器21用于对砖面的高度进行探测，可以选用超声波传感器，也可以选用激光传感器，超声波传感器探测精度稍差，但成本较低，激光传感器探测精度高，但同时成本也较高。通过试验验证，超声波传感器对砖块高度差的检测精度为0.1mm,激光传感器的检测精度为0.04mm，在实际应用中，可根据不同的精度要求和成本预算进行选择。该技术方案的有益效果是：轨道可按照道面的坡度来进行铺设，铺砖设备在轨道上运行，不受道面状况影响，运行和铺砖作业更加稳定；各传感器对道面和砖块信息进行探测，探测精度高，机械臂和真空吸盘36可根据探测到的信号，实现砖块的准确抓取，并可对砖块铺放的位置和高度进行精确控制，能够有效满足市政道面施工的技术指标要求。

在本实施例中，在车架1上设置有与机械臂、真空吸盘36、平整度传感器21、视觉识别传感器一22和视觉识别传感器二23电路连接的控制器7，控制器7可预先输入砖块图像及道面设计指标信息，接收各传感器所探测到的信息，并根据预设程序，向机械臂和真空吸盘36发送动作信号。

作为一种优选方案，本发明中所述的轨道包括多个对接配合的轨道单元，每个轨道单元包括平行设置的两个导轨11，所述两个导轨11之间连接有连接杆12。所述连接杆12的作用是使轨道铺设的宽度更加易于精确控制，轨道铺设好之后，可以将连接杆12拆下，不会对铺砖作业造成阻碍。在实际应用中，轨道连接杆12可以具有多种长度规格，同时小车上用于连接车轮2的车轮轴3也可设置为具有不同的长度规格，在铺砖作业之前，可根据待铺砖区域的宽度，配套选取安装不同的长度的连接杆12和车轮轴3，可适用于不同宽度的道面。在进一步的优选方案中，每个所述导轨11的侧面设置有与导轨11平行的齿条13，小车的车轮2上设置有与所述齿条13互相啮合的齿轮14。所述齿条13可以有三种设置方式，第一种是所述齿条13设置在所述导轨11的外侧，第二种是所述齿条13设置在所述导轨11的内侧，第三种是所述齿条13在所述导轨11的内侧和外侧均设置。在使用时，车轮2在导轨上运行，车轮2上的齿轮14与所述齿条13相互啮合。该结构可以使小车在轨道上的运行更加平稳，不易在轨道上发生前后滑动。在本实施例的基础上，作为进一步的优选方案，前后相邻的轨道单元在连接处的端部设置为相互配合的结构，例如：在前段导轨11的后端设置凹槽，在后段导轨11的前端设置与凹槽相互配合的凸起，同时在两段导轨11的连接处侧面设置有快速肘夹，该结构可实现轨道的快速对接和紧固，提高铺设的效率，可以使轨道的拆装更加快捷，在小车向前运行的同时，可快速铺设后续路段的轨道，使铺砖作业不中断，已完成铺砖区域的轨道可及时拆下，继续向前对接铺设到未铺砖区域，无需提前将所有待铺砖道面的轨道都铺上，减少了所需轨道单元的数量。

在本发明的技术方案中，通过机械臂驱动真空吸盘36从砖料斗6中吸取砖块并铺设在小车后面的道面上，机械臂应当具备旋转、升降和平移的运动要素。本发明提出了一种优选实施例，如图1和图3所示，所述机械臂包括旋转底座31，旋转底座31上设有竖向的第一轨道32，沿所述第一轨道32能够上下移动的设有横向的第二轨道33，沿所述第二轨道33能够横向移动的设有滑杆34，所述滑杆34上连接有活塞杆朝下的气缸35，所述气缸35的活塞杆与所述真空吸盘36相连接，所述气缸35的活塞杆伸缩时驱动所述真空吸盘35上下移动。在该实施例中，第一轨道32竖向设置在旋转底座31上，第一轨道32上设置有可上下移动的电动滑台，第二轨道33横向连接在该电动滑台上，进而实现在所述第一轨道32上的上下移动；第二轨道33设置有可横向移动的电动滑台，滑杆34连接在该电动滑台上，进而实现在所述第二轨道33上的横向移动。为了更加精确地控制砖块铺设的角度，可在真空吸盘36与气缸35活塞杆之间的连接处设置能够在水平方向旋转的转动机构，所述转动机构通过电机驱动旋转，真空吸盘36通过转动机构能够实现相对于气缸35的水平旋转，所述转动机构上的电机通过控制器7控制。在进行铺砖作业时，机械臂各部件和真空吸盘36在控制器7的控制之下配合动作，由真空吸盘36将砖料斗6内的砖块吸起，移动砖块并将砖块铺设在需铺砖的道面。当砖块铺放到道面上以后，由于此时地面的沙层较松，新铺放在道面的砖块会略高于道面的其它砖块，平整度传感器21对相邻砖块砖面的高度差进行探测，视觉识别传感器一22对砖块的位置及相邻砖块的间隙进行探测，控制器7根据所探测到的信号，控制机械臂驱动真空吸盘36进行位置和角度调整，并控制气缸35向下驱动真空吸盘36，将砖块压紧在沙面上，当砖块高度和位置符合要求后，真空吸盘36松开砖块，机械臂回转，驱动真空吸盘36运动至砖料斗6继续抓取下一砖块，并重进行上述动作。

在一种优选实施例中，小车的车轮2通过伺服电机4驱动，伺服电机4与控制器7之间电路连接，进而使小车的运行和铺砖作业的动作之间更好的协同，所述伺服电机4与连接小车车轮2的车轮轴3之间还可以设置有同轴双向输出涡轮涡杆减速机5，可更好地实现低速状态下的平稳运行。在实际使用中，当机械臂进行铺砖作业时，小车停止，在完成一排砖面的铺设后，控制器7控制伺服电机4驱动小车向前移动到预设距离后停止，机械臂继续进行下一排砖面的铺设。

为了实现所述刮板41的高度可调，在一种优选实施例中，参考图2，所述车架1下方设置有升降调节座42，所述升降调节座42与所述刮板41相连接。在一种具体的实施方案中，所述升降调节座42包括两个竖向平行设置的安装板，所述两个安装板上沿竖向开设有若干位置相对应的定位孔，所述刮板41上设置有两个插杆，所述两个插杆可分别与所述安装板上位置相对的定位孔配合连接，通过选择将所述插杆连接在不同高度的定位孔上，从而实现所述刮板41高度的调整。在另一种具体的实施方案中，所述升降调节座42包括竖向的导轨，所述导轨上设有能够上下移动的滑块，所述刮板41安装在所述滑块上，并在所述滑块上穿设有沿所述导轨长度方向设置的丝杠，转动所述丝杠时即可调节所述刮板41在竖向的位置。

在进一步的优选实施例中，升降调节座42上设置有振动器43，该振动器43作用在刮板41上，使刮板41产生竖向的振动力，可进一步提高沙面刮平的效果。

结合图1至图3，综合以上实施例，本发明的工作流程如下：

在待铺砖道面区域预先按施工要求铺放一定厚度的沙层，将多个轨道单元依次通过快速肘夹沿铺砖方向稳固连接；将小车通过吊装机构放置在导轨11上，在砖料斗6内放入砖块；控制器7内根据道面设计指标，预先输入砖块尺寸、形状、类别、颜色、间隙和高度差等图像及数据信息，并设定好控制程序；铺砖作业之前，完成刮板41竖向位置的调整，通过升降调节座42将刮板调整至适合的高度，使得所述刮板41的下缘略低于预铺沙层表面，确保刮板41对沙层进行有效的刮平。

开启控制器7上的控制开关，开始进行铺砖作业，控制器7向伺服电机4发送动作信号，伺服电机4驱动小车沿轨道开始移动，移动的同时刮板41将沙面刮平，当运行一段距离后，小车后端至已刮平的沙面，控制器7控制机械臂端部转动至砖料斗6区域，视觉识别传感器二23对砖料斗6内的砖块进行识别选取，并将位置信号发送至控制器7，控制器7向机械臂和气缸35发送动作指令，控制机械臂端部运行至砖块抓取位置，气缸35活塞杆伸出驱动真空吸盘36向下吸取选定的砖块，之后机械臂按控制器7根据预设程序发送的动作指令，驱动真空吸盘36到指定的铺砖位置放下砖块，并将砖块压紧在沙面上，使所铺砖块高度与其它砖块平齐，与相邻砖块的间隙符合指标要求；之后机械臂继续驱动真空吸盘36运行至砖料斗6位置，重复进行上述动作。

综上所述，该市政道面自动铺砖设备具有运行平稳、智能化程度高、对铺砖作业能进行有效的精度控制，可以满足市政道面施工的质量标准要求。目前人工铺砖的施工速度约为3-4平方米每小时，通过理论计算和试验验证，该发明所提供的自动铺砖设备铺砖作业速度可达50平方米每小时，施工速度大大提高，可有效节约人力成本，具有广泛的市场应用前景。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种市政道面自动铺砖设备，其特征在于：包括轨道以及能够沿所述轨道移动的小车；

所述小车的车架(1)上设有机械臂和砖料斗(6)，在所述车架(1)移动方向的后部设有能够朝向道面的平整度传感器(21)和视觉识别传感器一(22)，所述车架(1)上设置有能够朝向所述砖料斗(6)内部的视觉识别传感器二(23)，所述机械臂连接有真空吸盘(36)，所述真空吸盘(36)由所述机械臂驱动抓取所述砖料斗(6)中的砖块并铺设到道面上；

所述车架(1)下方设置有能够对待铺砖道面进行沙层刮平的刮板(41)，所述刮板(41)在竖向的位置可调。

2.如权利要求1所述的一种市政道面自动铺砖设备，其特征在于：所述车架(1)上设置有与所述机械臂、所述真空吸盘(36)、所述平整度传感器(21)、所述视觉识别传感器一(22)和所述视觉识别传感器二(23)电路连接的控制器(7)。

3.如权利要求1所述的一种市政道面自动铺砖设备，其特征在于：所述轨道包括多个对接配合的轨道单元，每个所述轨道单元包括平行设置的导轨(11)，所述导轨(11)之间连接有连接杆(12)。

4.如权利要求3所述的一种市政道面自动铺砖设备，其特征在于：每个所述导轨(11)的侧面均设有与所述导轨(11)平行的齿条(13)，所述小车的车轮(2)上设置有与所述齿条(13)互相啮合的齿轮(14)。

5.如权利要求1所述的一种市政道面自动铺砖设备，其特征在于：所述机械臂包括旋转底座(31)，所述旋转底座(31)上设有竖向的第一轨道(32)，沿所述第一轨道(32)能够上下移动的设有横向的第二轨道(33)，沿所述第二轨道(33)能够横向移动的设有滑杆(34)，所述滑杆(34)上连接有活塞杆朝下的气缸(35)，所述气缸(35)的活塞杆与所述真空吸盘(36)相连接。

6.如权利要求1所述的一种市政道面自动铺砖设备，其特征在于：所述小车的车轮(2)通过安装在所述车架(1)上的伺服电机(4)驱动。

7.如权利要求1所述的一种市政道面自动铺砖设备，其特征在于：所述车架(1)下方设置有升降调节座(42)，所述升降调节座(42)与所述刮板(41)相连接。

8.如权利要求7所述的一种市政道面自动铺砖设备，其特征在于：所述升降调节座(42)上设置有振动器(43)，所述振动器(43)能够对所述刮板(41)产生竖向的振动。

9.如权利要求1所述的一种市政道面自动铺砖设备，其特征在于：所述平整度传感器(21)为超声波传感器或激光传感器。