1.本发明属于盾构隧道预制拼装技术领域，具体涉及一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统及其自动化控制方法。
背景技术：2.铁路隧道衬砌结构通常采用混凝土现浇工艺施做，部分区段存在衬砌空洞、衬砌厚度不足等质量缺陷，经过运营期列车荷载作用，极易引发各类病害，给铁路行车带来极大安全隐患。隧道结构预制化可有效解决现浇工艺的质量缺陷，同时也是提高隧道修建速度、降低施工成本的重要途径。隧道结构预制拼装技术是隧道施工专业化、工厂化、机械化发展的方向之一。近些年，随着地下工程预制拼装技术的发展，大直径盾构隧道内部结构的预制拼装受到了越来越多的关注。
3.在隧道区间采用单洞双线布置时，内部结构为全预制结构，共分为五部分，分别为下部结构(弧形件)、中隔墙、横向牛腿、两侧电缆槽、疏散平台。弧形件为底部支撑构件。中隔墙安装在弧形件上表面的中线位置，将隧道沿中线分为左线、右线通道。
4.为了保证中隔墙的拼装精度和工效，实现少人化，确保施工安全，中隔墙需要采用全自动、信息化拼装工艺。在中隔墙通过汽车运载平台运输到待拼装工位，需要一特定的装置将中隔墙抓取、卸载。
技术实现要素：5.本发明的目的是提供一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统及其自动化控制方法，实现了自动化、精准抓取预制待安装中隔墙，保证了大吨位预制件的抓取和卸载过程的无人工化，提高了工作效率和安全性。
6.本发明采用以下技术方案：一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统，包括配合作业的汽车运载平台和中隔墙安装机，两者位于隧道内，各位于中线一侧，设定隧道内横向为x向、纵向为y向、竖向为z向；
7.所述汽车运载平台用于承载待安装中隔墙，用于放置于运输汽车上，并由运输汽车将其运抵隧道内安装位置；
8.所述中隔墙安装机用于检测其与待安装中隔墙的横向距离，进行两者的平行度检测，得出其与待安装中隔墙的平行度差值，向所述汽车运载平台发出绕z轴的旋转方向和角度信息，以及其自身绕y轴的摆动方向和角度；并进行自身绕y轴的摆动方向和角度的调整；
9.所述汽车运载平台用于接收信息，并进行绕z轴的旋转方向和角度的调整；
10.所述中隔墙安装机还用于：在所述中隔墙安装机1和汽车运载平台3平行度相一致时，抓取待安装中隔墙。
11.进一步地，该汽车运载平台为三层平台结构，由下到上依次为下层横移平台、中层顶升平台和上层旋转平台；上层旋转平台上用于放置待安装中隔墙；其中：
12.所述下层横移平台，用于调整待安装中隔墙在横向方向上的位置；
13.所述中层顶升平台设置在下层横移平台上方，可沿竖直方向上升或下降；用于调整待安装中隔墙在竖直方向上的位置；
14.所述上层旋转平台设置在中层顶升平台的上方，可沿竖向中轴线旋转；用于调整待安装中隔墙在水平向上的位置。
15.进一步地，该下层横移平台用于设置在运输汽车平板上，在所述下层横移平台的底部设置有横移导向装置所述下层横移平台和运输汽车平板间连接有横向设置的横移驱动油缸，所述横移驱动油缸用于推动所述下层横移平台横向往复运动
16.进一步地，该中层顶升平台设置在下层横移平台上方，两者间连接设置有多套竖直向的顶升油缸，所述顶升油缸用于推动中层顶升平台在竖直方向上升降。
17.进一步地，该上层旋转平台设置在中层顶升平台的上方，两者的中心位置通过旋转轴相连接，在所述旋转轴和中层顶升平台间连接有旋转驱动油缸，所述有旋转驱动油缸用于驱动上层旋转平台以旋转轴为中轴旋转。
18.进一步地，在中层顶升平台的上壁面设置有多个支撑轮，且多个所述支撑轮环绕于所述中层顶升平台一周间隔排布，用于支撑上层旋转平台。
19.进一步地，该中隔墙安装机包括：抓盘、作动装置、矩形架和智能控制系统，定位激光传感器、抓取孔识别激光传感器和抓盘测距激光传感器，其中：
20.所述抓盘设置在靠近中线侧，为一板体，且竖直设置，其外侧朝向中线侧，外侧用于承接待安装中隔墙；在其靠近中线一侧的壁面上，且成矩形设置有四个托举销轴；
21.所述作动装置设置于矩形架上，用于控制所述抓盘的作动；
22.定位激光传感器，为两套，分别布置在矩形架靠近隧道中线一侧的支腿的下方，通过探测x向距离，识别汽车运载平台驻车位置。
23.抓取孔识别激光传感器，四套，内置在四个托举销轴的前端，用于识别待安装中隔墙抓取孔的位置；
24.抓盘测距激光传感器，为四套，设置在抓盘靠近中线一侧的壁面，在y向和z向上成十字交叉状，用于探测抓盘与待安装中隔墙2-1的距离；
25.中心孔视觉识别系统，设置在所述抓盘靠近中线一侧的壁面，用于识别待安装中隔墙抓取孔的中心孔；
26.所述智能控制系统，用于接收所述抓取孔识别激光传感器、抓盘测距激光传感器和中心孔视觉识别系统的信息，并控制作动装置动作；还用于向所述汽车运载平台传输信息。
27.本发明公开了上述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举自动化控制方法，该控制方法如下：
28.步骤c、待安装中隔墙平行姿态调整，具体为：
29.步骤c.1、抓盘测距激光传感器检测抓盘与待安装中隔墙的距离，确定待安装中隔墙驻车位置是否满足抓盘x向抓取距离要求，当上述距离不满足要求时，智能控制系统向汽车运载平台发出重新调整驻车位置信号；当上述距离满足要求时，进行下一步；
30.步骤c.2、抓盘测距激光传感器检测抓盘与待安装中隔墙的距离，并将距离值输入智能控制系统；智能控制系统得出抓盘与待安装中隔墙的平行度差值，得出汽车运载平台
的上层旋转平台绕z轴的旋转方向和角度、抓盘绕y轴的摆动方向和角度信息；
31.步骤c.3、智能控制系统给出旋转驱动油缸3-8的驱动控制指令，使得上层旋转平台转动，完成待安装中隔墙绕z轴的平行度调整；
32.步骤c.4、智能控制系统给出摆动油缸的驱动控制指令，驱动抓盘摆动，完成抓盘绕y轴的平行度调整；
33.步骤c.5、通过步骤c.2复核抓盘与待安装中隔墙平行度误差，当平行度不符合要求时，则重复执行步骤c.2、c.3、c.4；当平行度符合要求时，执行下一步；
34.步骤c.6、智能控制系统向汽车载运平台发送横移驱动油缸的驱动指令，使得下层横移平台向隧道中线靠近，使待安装中隔墙向隧道中线靠近；
35.步骤d、待安装中隔墙抓取孔及中心孔识别，具体如下：
36.步骤d.1、中心孔视觉识别系统识别中隔墙抓取孔的中心孔，并确定抓盘中心点与待安装中隔墙抓取孔的中心孔圆心在y轴、z轴方向上的位移偏差；
37.步骤d.2、智能控制系统根据抓盘中心点与待安装中隔墙抓取孔的中心孔圆心在y轴方向上的位移偏差，形成中隔墙安装机纵移油缸的驱动控制指令，驱动抓盘在y轴方向上移动，完成抓盘与待安装中隔墙在y轴方向上定位；
38.步骤d.3、智能控制系统根据抓盘中心点与待安装中隔墙抓取孔的中心孔圆心在z轴方向上的位移偏差，形成汽车载运平台顶升油缸的驱动控制指令，驱动中层顶升平台在z轴方向上移动，完成抓盘与待安装中隔墙在z轴方向上定位要求；
39.步骤d.4、重复步骤d.1，复核抓盘与待安装中隔墙抓取孔中心孔的对中误差；当对中误差不符合要求时，则重复执行d.1、d.2、d.3步骤；当对中误差符合要求时，执行下一步；
40.步骤d.5、作动装置动作，驱动抓盘，抓取孔识别激光传感器识别四个中隔墙抓取孔，实现托举销轴与中隔墙抓取孔对中；
41.步骤e、对待安装中隔墙抓取托举。
42.进一步地，该步骤e具体为：
43.步骤e.1、作动装置动作，使抓盘向待安装中隔墙伸出，托举销轴穿过中隔墙抓取孔后，作动装置停止；
44.步骤e.2、矩形架上升，通过托举销轴提升待安装中隔墙，脱离下方的汽车运载平台；智能控制系统向汽车运载平台发出可驶离的信号。
45.进一步地，在步骤c前还包括步骤b、中隔墙安装机就位，具体为：
46.步骤b.1、智能控制系统接受到汽车运输平台驻车到位信息；
47.步骤b.2、智能控制系统启动中隔墙安装机的行走机构，向待安装中隔墙移动；
48.步骤b.3、通过横向测距依次识别到汽车运输平台后，设定中隔墙安装机继续前进一定距离后自动停止前进，中隔墙安装机完成就位，抓盘初步与待安装中隔墙抓取孔x向对中。
49.本发明的有益效果是：中隔墙安装机和汽车载运平台配套使用，在汽车载运平台上随机放置的中隔墙运输到位后，中隔墙安装机可自主识别中隔墙姿态，并精准抓取，全过程自动化、信息化精准控制，保证了大吨位预制件的抓取和卸载过程的无人工化，提高了工作效率和安全性。
附图说明
50.图1为汽车运载平台的机械结构图；
51.图2为本发明中隔墙安装示意图；
52.图3为本发明中预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统结构示意图；
53.图4为中隔墙安装机的纵向的机械结构图；
54.图5为中隔墙安装机的横向的机械结构图；
55.图6为本发明中隔墙安装机上布置的传感器位置示意图；
56.其中：1.中隔墙安装机；2.中隔墙；2-1.待安装中隔墙；2-2.已安装中隔墙；2-3.中隔墙抓取孔；3.汽车运载平台；5.隧道；
57.1-1.行走机构；1-2.伸缩支腿；1-3.架体纵向梁；1-4.安装小车纵移滑块；1-5.纵移油缸；1-6.智能控制系统；1-7.摆动铰接；1-8.摆动油缸；1-9.安装小车横移外滑套；1-10.安装小车横移内滑套；1-11.翻转曲柄；1-12.翻转油缸；1-13.翻转主轴；1-14.扭转油缸；1-15.抓盘；1-16.托举销轴；1-17.横移油缸；1-18.定位激光传感器；1-19.抓取孔识别激光传感器；1-20.抓盘测距激光传感器；1-21.中心孔视觉识别系统。
58.3-1下层横移平台；3-2横移油缸；3-3横移导向装置；3-4顶升油缸；3-5中层顶升平台；3-6支撑轮；3-7上层旋转平台；3-8旋转油缸；3-9旋转轴；3-10运输汽车。
具体实施方式
59.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
60.本发明一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统，如图1、2和3所示，包括配合作业的汽车运载平台3和中隔墙安装机1，两者位于隧道5内，各位于中线一侧，设定隧道5内横向为x向、纵向为y向、竖向为z向；
61.汽车运载平台3用于承载待安装中隔墙2-1，用于放置于运输汽车3-10上，并由运输汽车3-10将其运抵隧道5内安装位置；
62.中隔墙安装机1用于检测其与待安装中隔墙2-1的横向距离，进行两者的平行度检测，得出其与待安装中隔墙2-1的平行度差值，向汽车运载平台3发出绕z轴的旋转方向和角度信息，以及其自身绕y轴的摆动方向和角度；并进行自身绕y轴的摆动方向和角度的调整；汽车运载平台3用于接收信息，并进行绕z轴的旋转方向和角度的调整。
63.中隔墙安装机1还用于：在中隔墙安装机1和汽车运载平台3平行度相一致时，抓取待安装中隔墙2-1。
64.如图1所示，汽车运载平台3为三层平台结构，由下到上依次为下层横移平台3-1、中层顶升平台3-5和上层旋转平台3-7；上层旋转平台3-7上用于放置待安装中隔墙2-1；其中：
65.下层横移平台3-1，用于调整待安装中隔墙2-1在横向方向上的位置；
66.中层顶升平台3-5设置在下层横移平台3-1上方，可沿竖直方向上升或下降；用于调整待安装中隔墙2-1在竖直方向上的位置；
67.上层旋转平台3-7设置在中层顶升平台3-5的上方，可沿竖向中轴线旋转；用于调整待安装中隔墙2-1在水平向上的位置。
68.下层横移平台3-1用于设置在运输汽车3-10平板上，在下层横移平台3-1的底部设
置有横移导向装置3-3，下层横移平台3-1和运输汽车3-10平板间连接有横向设置的横移驱动油缸3-2，横移驱动油缸3-2用于推动下层横移平台3-1横向往复运动
69.中层顶升平台3-5设置在下层横移平台3-1上方，两者间连接设置有多套竖直向的顶升油缸3-4，顶升油缸3-4用于推动中层顶升平台3-5在竖直方向上升降。
70.上层旋转平台3-7设置在中层顶升平台3-5的上方，两者的中心位置通过旋转轴3-9相连接，在旋转轴3-9和中层顶升平台3-5间连接有旋转驱动油缸3-8)，有旋转驱动油缸3-8用于驱动上层旋转平台3-7以旋转轴3-9为中轴旋转.
71.在中层顶升平台3-5的上壁面设置有多个支撑轮3-6，且多个支撑轮3-6环绕于中层顶升平台3-5一周间隔排布，用于支撑上层旋转平台3-7。
72.如图4和5所示，中隔墙安装机1包括：抓盘1-15、作动装置、矩形架和智能控制系统1-6，定位激光传感器1-18、抓取孔识别激光传感器和抓盘测距激光传感器1-20，其中：
73.矩形架包括：
74.四个竖直设置的伸缩支腿1-2，设置于矩形的四个顶点处，可在竖直方向上升或下降；在各所述伸缩支腿1-2的下端均设置有行走机构1-2，用于在隧道内纵向移动；
75.架体纵向梁1-3，为两根纵向走向的槽钢，左右间隔设置，位于左右侧的伸缩支腿1-2顶部，槽钢的开口侧朝向对侧；槽钢的开口内用作安装小车纵移滑块1-4的滑动轨道。
76.抓盘1-15设置在靠近中线侧，为一板体，且竖直设置，其外侧朝向中线侧，外侧用于承接待安装中隔墙2-1；在其靠近中线一侧的壁面上，且成矩形设置有四个托举销轴1-16；
77.作动装置设置于矩形架上，用于控制抓盘1-15的作动；作动装置包括：
78.安装小车纵移滑块1-4，设置于所述矩形架上方纵梁上，可沿矩形架纵向往复滑动。纵移油缸1-5，纵向设置，一端连接安装小车纵移滑块1-4，另一端连接矩形架；所述纵移油缸1-5用于驱动安装小车纵移滑块1-4纵向往复滑动；
79.安装小车横移外滑套1-9，为一壳体，其横向设置，开口端朝向隧道5中线侧；设置于所述安装小车纵移滑块1-4下方，且两者通过摆动铰接1-7相连接；安装小车横移内滑套1-10，同轴承插在安装小车横移外滑套1-9内，且通过横移油缸1-17与所述安装小车横移外滑套1-9相连接，所述安装小车横移内滑套1-10可在所安装小车横移外滑套1-9内左右往复滑动。
80.翻转主轴1-13，为一轴体，同轴设置于所述安装小车横移内滑套1-10的靠近中线侧的外端部，且可在安装小车横移内滑套1-10内转动；所述翻转主轴1-13的外端与所述抓盘1-15铰接连接。所述横移油缸1-17用于推动安装小车横移内滑套1-10在横向上往复滑动，以推动抓盘1-15在横向上往复移。
81.翻转曲柄1-11，为一端大一端小的板体，其小端与翻转主轴1-13相连接，大端与抓盘1-15内侧面的中心处铰接连接；翻转油缸1-12，纵向设置，其两端分别与安装小车横移外滑套1-9和翻转曲柄1-11相连接，用于推动翻转曲柄1-11带动抓盘1-15翻转。扭转油缸1-14，横向设置，两端分别与抓盘1-15和小车横移内滑套1-10相连接，用于驱动抓盘1-15以铰接点为圆心转动。
82.如图6所示，定位激光传感器1-18，为两套，分别布置在矩形架靠近隧道中线一侧的伸缩支腿1-2下方，通过探测横向(x向)距离，识别汽车运载平台3驻车位置。
83.抓取孔识别激光传感器，四套，内置在四个托举销轴1-16的前端，用于通过探测横向(x向)距离，识别待安装中隔墙2-1抓取孔的位置；
84.抓盘测距激光传感器1-20，为四套，设置在抓盘1-20靠近中线一侧的壁面，在y向和z向上成十字交叉状，通过探测横向(x向)与待安装中隔墙2-1表面的距离，感知托举销轴1-16前端、抓盘1-15与待安装中隔墙2-1的距离。
85.中心孔视觉识别系统1-21，设置在抓盘1-15靠近中线一侧的壁面，用于识别待安装中隔墙抓取孔2-3的中心孔，即矩形中心位置。
86.智能控制系统(1-6)，用于接收抓取孔识别激光传感器、抓盘测距激光传感器1-20和中心孔视觉识别系统1-21的信息，并控制作动装置动作；还用于向汽车运载平台3传输信息。
87.上述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举自动化控制方法，如下：
88.步骤a、待安装中隔墙2-1运抵待安装工位，具体包括：
89.步骤a.1、汽车运输平台3运载待安装中隔墙2-1，沿隧道5一侧行进至中隔墙待安装工位；
90.步骤a.2、汽车运输平台3与中隔墙安装机1通过智能控制系统1-6建立无线通讯连接；
91.步骤a.3、汽车运输平台3向中隔墙安装机1发出驻车到位信息。
92.步骤b、中隔墙安装机1就位，如图5和6所示，具体包括：
93.步骤b.1、中隔墙安装机1的智能控制系统1-6接收到汽车运输平台3驻车到位信息；
94.步骤b.2、智能控制系统1-6启动中隔墙安装机1的行走机构，向待安装中隔墙2-1移动；
95.步骤b.3、中隔墙安装机1移动过程中，通过定位激光传感器1-18识别相对汽车运输平台3的位置：中隔墙安装机1前进过程中，前端(前进防线)和后端的定位激光传感器1-18通过横向测距依次识别到汽车运输平台3后，设定中隔墙安装机1继续前进一定距离后自动停止前进。
96.完成上述动作后，中隔墙安装机1完成就位，抓盘1-15可初步与待安装中隔墙抓取孔2-3横向(x向)对中。
97.步骤c、待安装中隔墙2-1平行姿态调整，具体包括：
98.步骤c.1、抓盘1-15距离检测。通过抓盘测距激光传感器检测1-20抓盘1-15与待安装中隔墙2-1的距离，优选的以其中最远距离为判断参数，确定待安装中隔墙2-1(或汽车运载平台3)驻车位置是否满足抓盘1-15横向(x向)抓取距离要求。当上述距离不满足要求时，智能控制系统1-6向汽车运载平台3发出重新调整驻车位置信号；当上述距离满足要求时，中隔墙安装机1方可进行下一步；
99.步骤c.2、待安装中隔墙2-1平行度检测。通过上述抓盘测距激光传感器1-20检测抓盘1-15与待安装中隔墙2-1的距离，并将4个距离值输入智能控制系统1-6。智能控制系统1-6得出抓盘1-15与待安装中隔墙2-1的平行度差值，分析出汽车运载平台3的上层旋转平台3-7绕z轴的旋转方向和角度、抓盘1-15绕y轴的摆动方向和角度信息；
100.步骤c.3、待安装中隔墙2-1平行度调整。智能控制系统1-6根据c.2所述上层旋转
平台3-7绕z轴的旋转方向和角度信息，给出旋转驱动油缸3-8的驱动控制指令，使得上层旋转平台3-7转动，完成待安装中隔墙2-1绕z轴的平行度调整；
101.步骤c.4、抓盘1-15平行度调整。智能控制系统1-6根据步骤c.2所述抓盘1-15绕y轴的摆动方向和角度信息，给出摆动油缸1-8的驱动控制指令，驱动抓盘1-15摆动，完成抓盘1-15绕y轴的平行度调整；
102.步骤c.3、步骤c.4没有先后顺序，可先后调整，亦可同步调整。
103.步骤c.5、经过步骤c.2、c.3、c.4平行度调整后，抓盘1-15与待安装中隔墙2-1平行。通过步骤c.2复核抓盘1-15与待安装中隔墙2-1平行度误差。当平行度不符合要求时，则重复执行步骤c.2、c.3、c.4；当平行度符合要求时，方可执行下一步；
104.步骤c.6、智能控制系统1-6向汽车载运平台3发送横移驱动油缸3-2的驱动指令，使得下层横移平台3-1向隧道5中线靠近，进而使得待安装中隔墙2-1向隧道5中线靠近。本步骤可为后续中隔墙抓取步骤缩短横向距离，弥补汽车载运平台3无法足够靠近隧道5中线的不足。
105.作为本发明的一种优化或者改进，步骤d待安装中隔墙抓取孔2-3及中心孔识别具体包括：
106.步骤d.1、通过抓盘1-15上的中心孔视觉识别系统1-21识别中隔墙抓取孔2-3的中心孔，并确定抓盘1-15中心点与待安装中隔墙抓取孔2-3的中心孔圆心在y轴、z轴方向上的位移偏差。
107.步骤d.2、智能控制系统1-6根据抓盘1-15中心点与待安装中隔墙抓取孔2-3的中心孔圆心在y轴方向上的位移偏差，形成中隔墙安装机纵移油缸1-5的驱动控制指令，驱动安装小车纵移滑块1-4在y轴方向上移动，满足抓盘1-15与待安装中隔墙2-1在y轴方向上定位要求；
108.步骤d.3、智能控制系统1-6根据抓盘1-15中心点与待安装中隔墙抓取孔2-3的中心孔圆心在z轴方向上的位移偏差，形成汽车载运平台3顶升油缸3-4的驱动控制指令，驱动中层顶升平台3-5在z轴方向上移动，满足抓盘1-15与待安装中隔墙2-1在z轴方向上定位要求；
109.步骤d.2、d.3没有先后顺序，可先后调整，亦可同步调整。
110.步骤d.4、经过步骤d.1、d.2、d.3步骤平行度调整后，抓盘1-15中心与待安装中隔墙抓取孔2-3的中心孔可实现对中。通过d.1步骤复核抓盘1-15与待安装中隔墙抓取孔2-3中心孔的对中误差。当对中误差不符合要求时，则重复执行d.1、d.2、d.3步骤；当对中误差符合要求时，方可执行下一步；
111.步骤d.5、抓盘1-15中心与待安装中隔墙抓取孔2-3的中心孔完成对中后，驱动中隔墙安装机1的翻转油缸1-12，通过安装在4个抓取孔识别激光传感器1-19识别4个中隔墙抓取孔2-3。抓取孔识别激光传感器1-19通过探测与待安装中隔墙2-1的距离值突变，识别待安装中隔墙抓取孔2-3。翻转油缸1-12可往复转动，当4个抓取孔识别激光传感器1-19中的1个识别到中隔墙抓取孔2-3边缘后，翻转油缸1-12继续转动设定角度，即可实现托举销轴1-16与中隔墙抓取孔2-3对中。同时其余3个上述抓取孔识别激光传感器1-19可作为上述孔对中的判别条件。
112.通过上述步骤d.1、d.2、d.3、d.4、d.5，可实现托举销轴1-16与中隔墙抓取孔2-3对
中。
113.作为本发明的一种优化或者改进，步骤e待安装中隔墙2-3抓取托举具体包括：
114.步骤e.1、驱动中隔墙安装机1的横移油缸1-17，使安装小车横移内滑套1-10、抓盘1-15、托举销轴1-16一同向待安装中隔墙2-3伸出。托举销轴1-16穿过中隔墙抓取孔2-3后，停止驱动横移油缸1-17；
115.e.2、同步驱动中隔墙安装机1的4个伸缩支腿1-2，通过托举销轴1-16提升待安装中隔墙2-1，脱离下方的汽车运载平台3，并保持一定的安全距离。智能控制系统1-6向汽车运载平台3发出可驶离的信号；
116.步骤e.3、汽车运载平台3接收智能控制系统1-6发出的可驶离的信号，下层横移平台3-1、中层顶升平台3-5和上层旋转平台3-7恢复到初始状态。然后驾驶员可启动汽车运载平台3离开，准备运送下一个待安装中隔墙2-1；
117.步骤e.4、智能控制系统1-6断开中隔墙安装机1与汽车运载平台3之间的通讯，并为中隔墙安装机1后续工作做准备。
技术特征：1.一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统，其特征在于，包括配合作业的汽车运载平台(3)和中隔墙安装机(1)，两者位于隧道(5)内，各位于中线一侧，设定隧道(5)内横向为x向、纵向为y向、竖向为z向；所述汽车运载平台(3)用于承载待安装中隔墙(2-1)，用于放置于运输汽车(3-10)上，并由运输汽车(3-10)将其运抵隧道5内安装位置；所述中隔墙安装机(1)用于检测其与待安装中隔墙(2-1)的横向距离，进行两者的平行度检测，得出其与待安装中隔墙(2-1)的平行度差值，向所述汽车运载平台(3)发出绕z轴的旋转方向和角度信息，以及其自身绕y轴的摆动方向和角度；并进行自身绕y轴的摆动方向和角度的调整；所述汽车运载平台(3)用于接收信息，并进行绕z轴的旋转方向和角度的调整；所述中隔墙安装机(1)还用于：在所述中隔墙安装机(1)和汽车运载平台3平行度相一致时，抓取待安装中隔墙(2-1)。2.如权利要求1所述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统，其特征在于，所述汽车运载平台(3)为三层平台结构，由下到上依次为下层横移平台(3-1)、中层顶升平台(3-5)和上层旋转平台(3-7)；上层旋转平台(3-7)上用于放置待安装中隔墙(2-1)；其中：所述下层横移平台(3-1)，用于调整待安装中隔墙(2-1)在横向方向上的位置；所述中层顶升平台(3-5)设置在下层横移平台(3-1)上方，可沿竖直方向上升或下降；用于调整待安装中隔墙(2-1)在竖直方向上的位置；所述上层旋转平台(3-7)设置在中层顶升平台(3-5)的上方，可沿竖向中轴线旋转；用于调整待安装中隔墙(2-1)在水平向上的位置。3.如权利要求2所述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统，其特征在于，所述下层横移平台(3-1)用于设置在运输汽车(3-10)平板上，在所述下层横移平台(3-1)的底部设置有横移导向装置(3-3)所述下层横移平台(3-1)和运输汽车(3-10)平板间连接有横向设置的横移驱动油缸(3-2)，所述横移驱动油缸(3-2)用于推动所述下层横移平台(3-1)横向往复运动。4.如权利要求3所述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统，其特征在于，所述中层顶升平台(3-5)设置在下层横移平台(3-1)上方，两者间连接设置有多套竖直向的顶升油缸(3-4)，所述顶升油缸(3-4)用于推动中层顶升平台(3-5)在竖直方向上升降。5.如权利要求4所述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统，其特征在于，所述上层旋转平台(3-7)设置在中层顶升平台(3-5)的上方，两者的中心位置通过旋转轴(3-9)相连接，在所述旋转轴(3-9)和中层顶升平台(3-5)间连接有旋转驱动油缸(3-8)，所述有旋转驱动油缸(3-8)用于驱动上层旋转平台(3-7)以旋转轴(3-9)为中轴旋转。6.如权利要求5所述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统，其特征在于，在中层顶升平台(3-5)的上壁面设置有多个支撑轮(3-6)，且多个所述支撑轮(3-6)环绕于所述中层顶升平台(3-5)一周间隔排布，用于支撑上层旋转平台(3-7)。7.如权利要求5所述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统，其特征在于，所述中隔墙安装机(1)包括：抓盘(1-15)、作动装置、矩形架和智能控制系统(1-6)，定位激光传感器(1-18)、抓取孔识别激光传感器和抓盘测距激光传感器(1-20)，其中：
所述抓盘(1-15)设置在靠近中线侧，为一板体，且竖直设置，其外侧朝向中线侧，外侧用于承接待安装中隔墙(2-1)；在其靠近中线一侧的壁面上，且成矩形设置有四个托举销轴(1-16)；所述作动装置设置于矩形架上，用于控制所述抓盘(1-15)的作动；定位激光传感器(1-18)，为两套，分别布置在矩形架靠近隧道中线一侧的支腿的下方，通过探测x向距离，识别汽车运载平台(3)驻车位置。抓取孔识别激光传感器，四套，内置在四个托举销轴(1-16)的前端，用于识别待安装中隔墙(2-1)抓取孔的位置；抓盘测距激光传感器(1-20)，为四套，设置在抓盘(1-20)靠近中线一侧的壁面，在y向和z向上成十字交叉状，用于探测抓盘(1-15)与待安装中隔墙2-1的距离；中心孔视觉识别系统(1-21)，设置在所述抓盘(1-15)靠近中线一侧的壁面，用于识别待安装中隔墙抓取孔(2-3)的中心孔；所述智能控制系统(1-6)，用于接收所述抓取孔识别激光传感器、抓盘测距激光传感器(1-20)和中心孔视觉识别系统(1-21)的信息，并控制作动装置动作；还用于向所述汽车运载平台(3)传输信息。8.如权利要求1-7中任一项所述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举自动化控制方法，其特征在于，该控制方法如下：步骤c、待安装中隔墙(2-1)平行姿态调整，具体为：步骤c.1、抓盘测距激光传感器检测(1-20)抓盘(1-15)与待安装中隔墙(2-1)的距离，确定待安装中隔墙(2-1)驻车位置是否满足抓盘(1-15)x向抓取距离要求，当上述距离不满足要求时，智能控制系统(1-6)向汽车运载平台(3)发出重新调整驻车位置信号；当上述距离满足要求时，进行下一步；步骤c.2、抓盘测距激光传感器(1-20)检测抓盘(1-15)与待安装中隔墙(2-1)的距离，并将距离值输入智能控制系统(1-6)；智能控制系统(1-6)得出抓盘(1-15)与待安装中隔墙(2-1)的平行度差值，得出汽车运载平台(3)的上层旋转平台(3-7)绕z轴的旋转方向和角度、抓盘(1-15)绕y轴的摆动方向和角度信息；步骤c.3、智能控制系统(1-6)给出旋转驱动油缸3-8的驱动控制指令，使得上层旋转平台(3-7)转动，完成待安装中隔墙(2-1)绕z轴的平行度调整；步骤c.4、智能控制系统(1-6)给出摆动油缸(1-8)的驱动控制指令，驱动抓盘(1-15)摆动，完成抓盘(1-15)绕y轴的平行度调整；步骤c.5、通过步骤c.2复核抓盘(1-15)与待安装中隔墙(2-1)平行度误差，当平行度不符合要求时，则重复执行步骤c.2、c.3、c.4；当平行度符合要求时，执行下一步；步骤c.6、智能控制系统(1-6)向汽车载运平台(3)发送横移驱动油缸3-2的驱动指令，使得下层横移平台(3-1)向隧道(5)中线靠近，使待安装中隔墙2-1向隧道(5)中线靠近；步骤d、待安装中隔墙抓取孔(2-3)及中心孔识别，具体如下：步骤d.1、中心孔视觉识别系统1-21识别中隔墙抓取孔(2-3)的中心孔，并确定抓盘(1-15)中心点与待安装中隔墙抓取孔(2-3)的中心孔圆心在y轴、z轴方向上的位移偏差；步骤d.2、智能控制系统1-6根据抓盘(1-15)中心点与待安装中隔墙抓取孔(2-3)的中心孔圆心在y轴方向上的位移偏差，形成中隔墙安装机纵移油缸(1-5) 的驱动控制指令，驱
动抓盘(1-15)在y轴方向上移动，完成抓盘(1-15)与待安装中隔墙(2-1)在y轴方向上定位；步骤d.3、智能控制系统1-6根据抓盘(1-15)中心点与待安装中隔墙抓取孔(2-3)的中心孔圆心在z轴方向上的位移偏差，形成汽车载运平台3顶升油缸(3-4)的驱动控制指令，驱动中层顶升平台(3-5)在z轴方向上移动，完成抓盘(1-15)与待安装中隔墙(2-1)在z轴方向上定位要求；步骤d.4、重复步骤d.1，复核抓盘(1-15)与待安装中隔墙抓取孔(2-3)中心孔的对中误差；当对中误差不符合要求时，则重复执行步骤d.1、d.2、d.3；当对中误差符合要求时，执行下一步；步骤d.5、作动装置动作，驱动抓盘(1-15)，抓取孔识别激光传感器(1-19)识别四个中隔墙抓取孔(2-3)，实现托举销轴(1-16)与中隔墙抓取孔(2-3)对中；步骤e、对待安装中隔墙(2-3)抓取托举。9.如权利要求8所述的一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举自动化控制方法，其特征在于，所述步骤e具体为：步骤e.1、作动装置动作，使抓盘(1-15)向待安装中隔墙(2-3)伸出，托举销轴(1-16)穿过中隔墙抓取孔(2-3)后，作动装置停止；步骤e.2、矩形架上升，通过托举销轴(1-16)提升待安装中隔墙(2-1)，脱离下方的汽车运载平台(3)；智能控制系统(1-6)向汽车运载平台(3)发出可驶离的信号。10.如权利要求9所述的一种x，其特征在于，在所述步骤c前还包括步骤b、中隔墙安装机(1)就位，具体为：步骤b.1、智能控制系统(1-6)接受到汽车运输平台(3)驻车到位信息；步骤b.2、智能控制系统(1-6)启动中隔墙安装机(1)的行走机构，向待安装中隔墙(2-1)移动；步骤b.3、通过横向测距依次识别到汽车运输平台(3)后，设定中隔墙安装机(1)继续前进一定距离后自动停止前进，中隔墙安装机(1)完成就位，抓盘(1-15)初步与待安装中隔墙抓取孔(2-3)x向对中。
技术总结本发明公开了一种盾构隧道预制中隔墙姿态调整及抓取托举系统及其自动化控制方法，包括配合作业的汽车运载平台和中隔墙安装机，两者位于隧道内，各位于中线一侧，汽车运载平台用于承载待安装中隔墙，用于放置于运输汽车上，并由运输汽车将其运抵隧道内安装位置；所述中隔墙安装机用于检测其与待安装中隔墙的横向距离，进行两者的平行度检测，得出其与待安装中隔墙的平行度差值，向所述汽车运载平台发出绕Z轴的旋转方向和角度信息，以及其自身绕Y轴的摆动方向和角度；并进行自身绕Y轴的摆动方向和角度的调整。该系统实现了自动化、精准抓取预制待安装中隔墙，保证了大吨位预制件的抓取和卸载过程的无人工化，提高了工作效率和安全性。和安全性。和安全性。
技术研发人员：王华 林春刚 崔志斌 王百泉 谢韬 邹翀 尚伟 夏站辉 杨露伟 李荆 彭怀炀 胡辰翔 王春玲 洪侨亨 牛富生
受保护的技术使用者：中铁隧道勘察设计研究院有限公司
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/7/5
