一种隧道修复装置及修复方法

本技术涉及隧道修复，具体涉及一种隧道修复装置及修复方法。

背景技术：

1、随着盾构地铁隧道运营年限的增长，受自身运营荷载带来的不均匀沉降及周边环境变化的影响，盾构地铁隧道内壁往往会出现各种病害，包括管片开裂、错台、差异沉降、渗漏水等。为保证隧道安全和地铁线路的正常运行，必须对隧道内出现的各种问题进行处理，为了更便于处理隧道中出现的修复问题，通常为用到相应的隧道修复装置。

2、现有技术中的隧道修复装置不能准确的将钢环片安装在隧道的待修复位置，从而影响到对隧道的修复效率。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种隧道修复装置及修复方法，旨在解决现有技术中隧道修复装置不能准确的将钢环片安装在隧道的待修复位置，从而影响到对隧道的修复效率的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术一方面提供了一种隧道修复装置的隧道修复方法，用于隧道修复装置的上位机控制器，所述隧道修复装置还包括：竖直伸缩机构、支撑座、旋转机构、第一抓取臂、第二抓取臂、打孔臂和机器视觉单元，所述支撑座安装在所述竖直伸缩机构的上端，所述旋转机构安装在所述支撑座上，所述第一抓取臂与所述旋转机构连接，所述第一抓取臂上安装有第一抓取组件，所述第二抓取臂与所述旋转机构连接，所述第二抓取臂上安装有第二抓取组件，所述打孔臂与所述旋转机构连接，所述打孔臂上安装有打孔组件，所述上位机控制器与所述机器视觉单元电性连接；

3、所述方法包括如下步骤：

4、接收所述机器视觉单元采集的目标隧道的待修复位置信息；

5、对所述待修复位置信息进行处理，以获得抓取指令；

6、根据所述抓取指令，控制所述第一抓取臂带动所述第一抓取组件抓取钢环片和/或控制所述第二抓取臂带动所述第二抓取组件抓取钢环片；

7、接收所述机器视觉单元采集的所述钢环片上的孔位信息；

8、对所述孔位信息进行处理，以获得打孔指令；

9、根据所述打孔指令，控制所述打孔臂带动打孔组件对所述目标隧道进行打孔，以获得用于固定钢环片的修复孔。

10、第二方面，本技术公开了一种隧道修复装置，包括：

11、竖直伸缩机构；

12、支撑座，所述支撑座安装在所述竖直伸缩机构的上端；

13、旋转机构，所述旋转机构安装在所述支撑座上；

14、第一抓取臂，所述第一抓取臂与所述旋转机构连接，所述第一抓取臂上安装有第一抓取组件，所述第一抓取组件用于抓取钢环片；

15、第二抓取臂，所述第二抓取臂与所述旋转机构连接，所述第二抓取臂上安装有第二抓取组件，所述第二抓取组件用于抓取钢环片；

16、打孔臂，所述打孔臂与所述旋转机构连接，所述打孔臂上安装有打孔组件，所述打孔组件用于对隧道打孔，以将所述钢环片安装在所述隧道上；

17、机器视觉单元，所述机器视觉单元用于获得所述隧道的待修复位置信息和所述钢环片上的孔位信息；

18、上位机控制器，所述上位机控制器与所述机器视觉单元电性连接，所述上位机控制器用于接收所述隧道的待修复位置信息和所述钢环片上的孔位信息，并发送控制所述竖直伸缩机构和所述旋转机构的控制指令。

19、可选地，所述旋转机构包括：

20、第一旋转组件，所述第一旋转组件与所述第一抓取臂连接；

21、第二旋转组件，所述第二旋转组件与所述打孔臂连接；

22、第三旋转组件，所述第三旋转组件与所述第二抓取臂连接。

23、可选地，所述第一旋转组件包括相互连接的第一动力单元和第一套筒，所述第一套筒与所述第一抓取臂连接，所述第一动力单元用于带动所述第一套筒旋转；

24、所述第二旋转组件包括相互连接的第二动力单元和第二套筒，所述第二套筒与所述打孔臂连接，所述第二动力单元用于带动所述第二套筒旋转；

25、所述第三旋转组件包括相互连接的第三动力单元和第三套筒，所述第三套筒与所述第二抓取臂连接，所述第三动力单元用于带动所述第三套筒旋转；

26、所述第一套筒套设在所述第二套筒内，所述第二套筒套设在所述第三套筒内，所述第一套筒与所述第二套筒间、所述第二套筒与所述第三套筒间均通过轴承连接。

27、可选地，所述第一动力单元包括安装在所述支撑座上的第一动力电机，所述第一动力电机的电机轴上安装有第一主动齿轮，所述第一套筒上安装有与所述第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮；

28、所述第二动力单元包括安装在所述支撑座上的第二动力电机，所述第二动力电机的电机轴上安装有第二主动齿轮，所述第二套筒上安装有与所述第二主动齿轮啮合的第二从动齿轮；

29、所述第三动力单元包括安装在所述支撑座上的第三动力电机，所述第三动力电机的电机轴上安装有第三主动齿轮，所述第三套筒上安装有与所述第三主动齿轮啮合的第三从动齿轮。

30、可选地，所述第一抓取臂包括第一内伸缩臂和第一外伸缩臂，所述第一内伸缩臂套设在所述第一外伸缩臂内，所述第一外伸缩臂上安装有第一伸缩气缸，所述第一伸缩气缸的活塞杆与所述第一内伸缩臂铰接，所述第一内伸缩臂与所述第一外伸缩臂间滑动连接；

31、所述打孔臂包括第二内伸缩臂和第二外伸缩臂，所述第二内伸缩臂套设在所述第二外伸缩臂内，所述第二外伸缩臂上安装有第二伸缩气缸，所述第二伸缩气缸的活塞杆与所述第二内伸缩臂铰接，所述第二内伸缩臂与所述第二外伸缩臂间滑动连接；

32、所述第二抓取臂包括第三内伸缩臂和第三外伸缩臂，所述第三内伸缩臂套设在所述第三外伸缩臂内，所述第三外伸缩臂上安装有第三伸缩气缸，所述第三伸缩气缸的活塞杆与所述第三内伸缩臂铰接，所述第三内伸缩臂与所述第三外伸缩臂间滑动连接。

33、可选地，所述第一抓取组件包括第一箱体和安装在所述第一箱体上的多个第一电磁铁，所述第一箱体与所述第一内伸缩臂间安装有第一铰接组件，所述第一内伸缩臂上安装有第一摆动气缸，所述第一摆动气缸的活塞杆与所述第一箱体铰接；

34、所述打孔组件包括第二箱体和安装在所述第二箱体上的旋转单元，所述旋转单元上安装有打孔钻，所述第二箱体与所述第二内伸缩臂间安装有第二铰接组件，所述第二内伸缩臂上安装有第二摆动气缸，所述第二摆动气缸的活塞杆与所述第二箱体铰接；

35、所述第二抓取组件包括第三箱体和安装在所述第三箱体上的多个第二电磁铁，所述第三箱体与所述第三内伸缩臂间安装有第三铰接组件，所述第三内伸缩臂上安装有第三摆动气缸，所述第三摆动气缸的活塞杆与所述第三箱体铰接。

36、可选地，所述旋转单元包括旋转轴和打孔电机，所述旋转轴通过轴承安装在所述第二箱体上，所述旋转轴上安装有涡轮，且所述旋转轴的上端与所述打孔钻连接，所述打孔电机的电机轴上安装有与所述涡轮啮合的蜗杆。

37、可选地，所述修复装置还包括平板小车，所述平板小车的顶面安装有第一滑轨，所述第一滑轨上通过第一滑块安装有底板，所述竖直伸缩机构安装在所述底板上；

38、所述平板小车上还安装有多个支撑机构，所述支撑机构包括相互铰接的固定臂和支撑臂，所述固定臂安装在所述平板小车上，所述固定臂上安装有支撑气缸，所述支撑气缸的活塞杆与所述支撑臂铰接，所述支撑臂用于支撑所述隧道。

39、可选地，所述竖直伸缩机构包括多组调节气缸和多组调节柱，多组所述调节气缸的活塞杆与所述支撑座连接；

40、所述调节柱包括内伸缩柱和外伸缩柱，所述内伸缩柱套设在所述外伸缩柱内，且所述内伸缩柱的外表面上沿所述调节气缸的伸缩方向安装有第二滑轨，所述外伸缩柱的内壁上安装有与所述第二滑轨滑动连接的第二滑块。

41、通过上述技术方案，本技术与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

42、本技术提供一种隧道修复装置，所述修复装置包括竖直伸缩机构、支撑座、旋转机构、第一抓取臂、第二抓取臂、上位机控制器、打孔臂和机器视觉单元；所述支撑座安装在所述竖直伸缩机构的上端；所述旋转机构安装在所述支撑座上；所述第一抓取臂与所述旋转机构连接，所述第一抓取臂上安装有第一抓取组件，所述第一抓取组件用于抓取钢环片；所述第二抓取臂与所述旋转机构连接，所述第二抓取臂上安装有第二抓取组件，所述第二抓取组件用于抓取钢环片；所述打孔臂与所述旋转机构连接，所述打孔臂上安装有打孔组件，所述打孔组件用于对隧道打孔，以将所述钢环片安装在所述隧道上，所述机器视觉单元用于获得所述隧道的待修复位置信息和所述钢环片上的孔位信息；所述上位机控制器用于接收所述隧道的待修复位置信息和所述钢环片上的孔位信息，并发送控制所述竖直伸缩机构和所述旋转机构的控制指令。

43、即，当需要对隧道进行修复时，通过机器视觉单元获得隧道的待修复位置信息和钢环片上的孔位信息，然后通过上位机控制器接收隧道的待修复位置信息和钢环片上的孔位信息，并基于接收的待修复位置信息向旋转机构和竖直伸缩机构发送工作的控制指令，基于接收的孔位信息向打孔组件发送打孔的控制指令。基于上述指令通过第一抓取组件和/或第二抓取组件抓取用于修复隧道的钢环片，然后通过竖直伸缩机构依次带动支撑座、第一抓取臂、第二抓取臂和打孔臂在竖直方向移动，最终带动钢环片和打孔组件在竖直方向移动，当打孔组件和钢环片到达隧道上待修复位置的高度后，再通过旋转机构带动第一抓取臂、第二抓取臂和打孔臂转动，最终带动钢环片和打孔组件转动，当带动钢环片和打孔组件到达隧道上待修复的位置后，通过打孔组件在隧道的相应位置上打孔，并将钢环片安装在隧道的待修复位置上。

44、即，由于通过上位机控制器和机器视觉单元可以更精准的控制旋转机构和竖直伸缩机构工作，通过旋转机构可以带动钢环片调整在隧道空间上的角度，以及通过竖直伸缩机构可以带动钢环片调整在隧道空间上的高度，因此通过该修复装置可以更准确的将钢环片安装在隧道的待修复位置上，从而更便于对隧道进行修复，进而可以极大的提高对隧道的修复效率。