一种装配式预制构件精准装配装置及装配方法

摘要

本发明公开了一种装配式预制构件精准装配装置，包括用于预制构件装配的承载组件，以及驱动组件，所述承载组件设置在所述预制构件的上端部用于在驱动组件的驱动作用下将所述预制构件运输到建筑装配板处并精准与所述建筑装配板匹配连接。本发明利用第一驱动装置和第二驱动装置带动预制构件沿第一横向轨道和第二横向轨道上刚性移动建筑装配板上方，使预制构件与建筑装配板进行精确的位置匹配的同时避免晃动，而且利用第二顶升装置调整预制构件的与建筑装配板的装配形态，可以实现预制构件和建筑装配板形态匹配的同时提高适用迁移性。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种装配式预制构件精准装配装置及装配方法。

背景技术

预制构件是指按照设计规格在工厂或现场预先制成的钢、木或混凝土构件，装配式建筑是利用预制构件在工地现场进行装配而成的建筑，现阶段的装配式建筑在搭建过程中，预制构件的吊装就位过程最为关键，首先需要利用塔吊将预制构件吊起，塔吊司机需要与吊装现场的信号员保持实时对讲沟通，再与现场建筑工人配合，最终才能共同完成预制构件的吊装就位。

现有技术中，专利CN202010377650.3公开了一种装配式建筑预制构件精准装配装置及方法，包括装配式建筑底板面和预制构件，预制构件设置于装配式建筑底板面的上方，装配式建筑底板面的顶部固定连接有若干钢筋，预制构件的底部开设有若干导向槽，导向槽的顶部内壁开设有与钢筋相配合的限位槽，预制构件的上方设有顶板，顶板的底部和预制构件的顶部均固定连接有两个第一连接环，相邻两个第一连接环之间通过第一连接绳连接，顶板的顶部固定连接有两个第二连接环，可以简单便捷的完成预制构件的安装，装配式建筑底板面顶部的钢筋准确的插入限位槽内，提高了施工效率，降低了工作强度，便于实际使用。

虽然专利CN202010377650.3能够便捷的完成预制构件的安装，但仍存在一定缺陷，仍然使用塔吊进行安装方位匹配，虽然利用活动块防止预制构件在与装配式建筑底板面匹配过程中的晃动，但是依旧难以避免预制构件下降到活动块过程中的晃动，而且当前装置只能满足规则形状的预制构件，对于不规则预制构件难以实现夹持以及准确匹配限位槽的功能，适用可迁移性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配式预制构件精准装配装置，以解决现有技术中难以避免预制构件下降到活动块过程中的晃动，而且当前装置只能满足规则形状的预制构件，对于不规则预制构件难以实现夹持以及准确匹配限位槽的功能，适用可迁移性差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种装配式预制构件精准装配装置，包括用于预制构件装配的承载组件，以及驱动组件，所述承载组件设置在所述预制构件的上端部用于在驱动组件的驱动作用下将所述预制构件运输到建筑装配板处并精准与所述建筑装配板匹配连接；

所述承载组件包括多个与所述预制构件端部表面相匹配的夹持板和为夹持板提供夹持驱动力的第一顶升装置，以及一端与第一顶升装置驱动轴相连，另一端与所述夹持板相连的第一联动轴，所述夹持板、第一联动轴和第一顶升装置共同构成第一联动机构，所述夹持板在第一联动机构的作用下朝向所述预制构件端部表面靠近或远离以实现对预制构件的夹持或释放。

作为本发明的一种优选方案，所述驱动组件包括设置在承载组件上方的用于所述承载组件驱动的方向驱动件，以及设置在方向驱动件与承载组件之间的装配驱动件，所述方向驱动件用于调整承载组件的方位以使得预制构件与所述建筑装配板进行粗略的一次匹配，所述装配驱动件用于调整预制构件的匹配形态以使得预制构件与所述建筑装配板进行精准的二次匹配。

作为本发明的一种优选方案，所述方向驱动件包括分别设置在承载组件顶端上方呈横向分布的第一横向轨道和呈纵向分布的第二纵向轨道，分别设置在第一横向轨道和第二纵向轨道端部的为第一横向轨道和第二纵向轨道提供移动驱动力的第一驱动装置和第二驱动装置，以及内端面与所述第一驱动装置驱动轴外端面相连接，外端面与所述第一横向轨道下端面相连接的第一联动辊，内端面与所述第二驱动装置驱动轴外端面相连接，外端面与所述第二纵向轨道下端面相连接的第二联动辊，所述第一横向轨道、第一联动辊和第一驱动装置共同构成第二联动机构，所述第二纵向轨道、第二联动辊和第二驱动装置共同构成第三联动机构。

作为本发明的一种优选方案，所述第一横向轨道和第二纵向轨道呈垂直交叉形成矩阵分布，所述第一横向轨道和第二纵向轨道具有相一致的轨道距。

作为本发明的一种优选方案，所述装配驱动件包括与所述轨道距相匹配的移动块，设置在移动块上方的第二顶升装置，以及一端与第二顶升装置的驱动轴相连接，另一端与所述第一联动机构相连接的第二联动轴，所述移动块、第二顶升装置和第一横向轨道或第二纵向轨道共同构成第四联动机构，所述夹持板、第二联动轴和第二驱动装置共同构成第五联动机构，所述第四联动机构分别在所述第二联动机构、第三联动机构的作用下作横向和纵向联合移动以使得夹持在所述第一联动机构内部的预制构件作横向和纵向联合移动到所述建筑装配板所在方位上方完成所述一次匹配，所述第一联动机构在所述第五联动机构的作用下做升高或下降移动使得位于建筑装配板方位上方的预制构件作形态变化并进行所述二次匹配。

作为本发明的一种优选方案，所述移动块外侧边上设置有锁位组件，所述锁位组件用于对所述第四联动机构进行位置限定以维持所述预制构件在二次匹配过程中的稳定性，所述锁位组件包括设置在所述第一横向轨道和第二纵向轨道内侧壁上开设有向外凹陷的锁位凹槽，以及设置在移动块侧边与所述锁位凹槽相匹配的铁性锁位凸块，在锁位凹槽内部设置有电磁装置，所述铁性锁位凸块在电磁装置的磁吸作用力作用下进入所述锁位凹槽或从所述锁位凹槽中脱离开以实现第四联动机构的位置限定或释放。

作为本发明的一种优选方案，还包括形状检测模块和图像处理模块，所述形状检测模块包括三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪用于扫描预制构件和建筑装配板形成第一三维图像和第二三维图像；

所述图像处理模块将第一三维图像和第二三维图像进行图像融合，以获取预制构件与所述建筑装配板的距离数据、高度数据以及预制构件转换角度数据，并分别控制第四联动机构和第五联动机构驱动预制构件与所述建筑装配板相匹配。

作为本发明的一种优选方案，所述图像处理模块将所述距离数据、角度数据和高度数据分别预处理成预制构件移动到所述建筑装配板上方的一次匹配的第一移动路径、预制构件形成与建筑装配板相一致的形态的第二移动路径，以及预制构件与建筑装配板二次匹配的第三移动路径。

作为本发明的一种优选方案，本发明提供了一种根据所述的装配式绿色建筑预制构件精准装配装置的装配方法，包括以下步骤：

步骤S1、第一联动机构靠近预制构件表面并夹持预制构件，锁紧组件对第四联动机构进行限位释放；

步骤S2、图像处理模块控制第四联动机构依据第一移动路径进行横、纵向移动驱动预制构件位于建筑装配板的上方，锁紧组件对第四联动机构进行限位锁定；

步骤S3、图像处理模块控制第五联动机构依据第二移动路径进行升、降移动驱动预制构件形成与建筑装配板相一致的匹配形态；

步骤S4、图像处理模块控制第五联动机构依据第三移动路径进行下降移动驱动预制构件形成与建筑装配板相接触，完成装配。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明利用第一驱动装置和第二驱动装置带动预制构件沿第一横向轨道和第二横向轨道上刚性移动建筑装配板上方，使预制构件与建筑装配板进行精确的位置匹配的同时避免晃动，而且利用第二顶升装置调整预制构件的与建筑装配板的装配形态，可以实现预制构件和建筑装配板形态匹配的同时提高适用迁移性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供的装配式绿色建筑预制构件精准装配装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的承载组件结构示意图；

图3为本发明实施例提供的预制构件形成与建筑装配板相一致的形态的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的预制构件与建筑装配板二次匹配的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的预制构件与建筑装配板一次匹配的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的装配方法流程图。

图中箭头方向表示预制构件的第一移动路径。

图中的标号分别表示如下：

1-承载组件；2-驱动组件；3-锁位组件；4-电磁装置；5-预制构件；6-建筑装配板；

101-夹持板；102-第一顶升装置；103-第一联动轴；

201-方向驱动件；202-装配驱动件；

2011-第一横向轨道；2012-第二纵向轨道；2013-第一驱动装置；2014-第二驱动装置；2015-第一联动辊；2016-第二联动辊；

2021-移动块；2022-第二顶升装置；2023-第二联动轴；

301-锁位凹槽；302-铁性锁位凸块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和2所示，本发明提供了一种装配式预制构件精准装配装置，包括用于预制构件装配的承载组件1，以及驱动组件2，承载组件1设置在预制构件的上端部用于在驱动组件2的驱动作用下将预制构件运输到建筑装配板处并精准与建筑装配板匹配连接。

预制构件是指按照设计规格在工厂或现场预先制成的钢、木或混凝土构件，通常有规则结构和非规则结构，预制构件和建筑装配板装配过程是指将预制构件的装配孔与建筑装配板的装配柱匹配连接使预制构件安装到建筑装配板上的过程，因此预制构件和建筑装配板的装配重点在于使装配孔和装配柱进行精准方位匹配的过程。

承载组件1包括多个与预制构件端部表面相匹配的夹持板101和为夹持板101提供夹持驱动力的第一顶升装置102，以及一端与第一顶升装置102驱动轴相连，另一端与夹持板101相连的第一联动轴103，夹持板101、第一联动轴103和第一顶升装置102共同构成第一联动机构，夹持板101在第一联动机构的作用下朝向预制构件端部表面靠近或远离以实现对预制构件的夹持或释放。

在实际使用中，第一顶升装置102为气缸、液缸或其他具有相同功能的部件，首先提升机械手将预制构件提升到夹持板101所在位置处并使预制构件的端部与夹持板101位置相对应匹配，此时夹持板101在第一联动机构的作用下朝向预制构件的端部表面靠近以达到对预制构件的夹持，实现预制构件与第一联动机构构成一体联动关系，从而使得预制构件随第一联动构件进行移动；在完成预制构件和建筑装配板装配后，此时夹持板101在第一联动机构的作用下朝向预制构件端部表面远离以达到预制构件的释放，释放后的夹持板101可以投入下一预制构件的装配。

如图3-5所示，驱动组件2包括设置在承载组件1上方的用于承载组件1驱动的方向驱动件201，以及设置在方向驱动件201与承载组件1之间的装配驱动件202，方向驱动件201用于调整承载组件1的方位以使得预制构件与建筑装配板进行粗略的一次匹配，装配驱动件202用于调整预制构件的匹配形态以使得预制构件与建筑装配板进行精准的二次匹配。

方向驱动件201包括分别设置在承载组件1顶端上方呈横向分布的第一横向轨道2011和呈纵向分布的第二纵向轨道2012，分别设置在第一横向轨道2011和第二纵向轨道2012端部的为第一横向轨道2011和第二纵向轨道2012提供移动驱动力的第一驱动装置2013和第二驱动装置2014，以及内端面与第一驱动装置2013驱动轴外端面相连接，外端面与第一横向轨道2011下端面相连接的第一联动辊2015，内端面与第二驱动装置2014驱动轴外端面相连接，外端面与第二纵向轨道2012下端面相连接的第二联动辊2016，第一横向轨道2011、第一联动辊2015和第一驱动装置2013共同构成第二联动机构，第二纵向轨道2012、第二联动辊2016和第二驱动装置2014共同构成第三联动机构。

其中，第一驱动装置2013和第二驱动是转动电机或其他具有相同功能的部件，第一横向轨道2011在第一驱动装置2013的驱动力作用下进行横向循环传动，第二纵向轨道2012在第二驱动装置2014的驱动力作用下进行纵向循环传动。

第一横向轨道2011和第二纵向轨道2012呈垂直交叉形成矩阵分布，第一横向轨道2011和第二纵向轨道2012具有相一致的轨道距。

装配驱动件202包括与轨道距相匹配的移动块2021，设置在移动块2021上方的第二顶升装置2022，以及一端与第二顶升装置2022的驱动轴相连接，另一端与第一联动机构相连接的第二联动轴2023，移动块2021、第二顶升装置2022和第一横向轨道2011或第二纵向轨道2012共同构成第四联动机构，夹持板101、第二联动轴2023和第二驱动装置2014共同构成第五联动机构，第四联动机构分别在第二联动机构、第三联动机构的作用下作横向和纵向联合移动以使得夹持在第一联动机构内部的预制构件作横向和纵向联合移动到建筑装配板所在方位上方完成一次匹配，第一联动机构在第五联动机构的作用下做升高或下降移动使得位于建筑装配板方位上方的预制构件作形态变化并进行二次匹配。

移动块2021外侧边上设置有锁位组件3，锁位组件3用于对第四联动机构进行位置限定以维持预制构件在二次匹配过程中的稳定性，锁位组件3包括设置在第一横向轨道2011和第二纵向轨道2012内侧壁上开设有向外凹陷的锁位凹槽301，以及设置在移动块2021侧边与锁位凹槽301相匹配的铁性锁位凸块302，在锁位凹槽301内部设置有电磁装置4，铁性锁位凸块302在电磁装置4的磁吸作用力作用下进入锁位凹槽301或从锁位凹槽301中脱离开以实现第四联动机构的位置限定或释放。

具体的，移动块2021、第二顶升装置2022和第一横向轨道2011或第二纵向轨道2012共同构成第四联动机构，夹持板101、第二联动轴2023和第二驱动装置2014共同构成第五联动机构，因此夹持板101随移动块2021沿第一横向轨道2011和第二纵向轨道2012作横向和纵向移动，从而实现预制构件的横向和纵向移动，在预制构件达到建筑装配板的方位上方时，开启电磁装置4的电源，利用电磁装置4的磁吸力将铁性锁位凸块302吸入锁位凹槽301中构成对移动块2021的位置限定，从而防止移动块2021在装配孔和装配柱的组装过程中出现晃动，导致装配孔和装配柱难以匹配组装，锁位组件3提高了组装精度，在组装完成后，断开电磁装置4的电源，铁性锁位凸块302在磁吸力的消失下处于可自由移动状态，继续下次预制构件的移动。

还包括形状检测模块和图像处理模块，形状检测模块包括三维激光扫描仪，三维激光扫描仪用于扫描预制构件和建筑装配板形成第一三维图像和第二三维图像；

图像处理模块将第一三维图像和第二三维图像进行图像融合，以获取预制构件与建筑装配板的距离数据、高度数据以及预制构件转换角度数据，并分别控制第四联动机构和第五联动机构驱动预制构件与建筑装配板相匹配。

图像处理模块将距离数据、角度数据和高度数据分别预处理成预制构件移动到建筑装配板上方的一次匹配的第一移动路径、预制构件形成与建筑装配板相一致的形态的第二移动路径，以及预制构件与建筑装配板二次匹配的第三移动路径。

如图6所示，基于上述装配式绿色建筑预制构件精准装配装置的结构，本发明提供了一种装配方法，包括以下步骤：

步骤S1、第一联动机构靠近预制构件表面并夹持预制构件，锁紧组件对第四联动机构进行限位释放；

步骤S2、图像处理模块控制第四联动机构依据第一移动路径进行横、纵向移动驱动预制构件位于建筑装配板的上方，锁紧组件对第四联动机构进行限位锁定；

步骤S3、图像处理模块控制第五联动机构依据第二移动路径进行升、降移动驱动预制构件形成与建筑装配板相一致的匹配形态；

步骤S4、图像处理模块控制第五联动机构依据第三移动路径进行下降移动驱动预制构件形成与建筑装配板相接触，完成装配。

本发明利用第一驱动装置2013和第二驱动装置2014带动预制构件沿第一横向轨道2011和第二横向轨道上刚性移动建筑装配板上方，使预制构件与建筑装配板进行精确的位置匹配的同时避免晃动，而且利用第二顶升装置2022调整预制构件的与建筑装配板的装配形态，可以实现预制构件和建筑装配板形态匹配的同时提高适用迁移性。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。