[發明專利]一種隧道初期支護鋼拱架安裝裝置及使用方法

有效

• 申請號: 202010105917.3
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111305878B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 王浩;暢翔宇;祝青鑫;梁瑞軍;王飛球;陶雷;李照眾
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;G06N3/00;G06N3/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

1.一種隧道初期支護鋼拱架安裝裝置，其特征在于：包括連接桿(1)、支撐平臺(2)、回轉機構(3)、抓取平臺(4)和監控機構(6)，所述連接桿(1)設置在支撐平臺(2)的后端，連接桿(1)與支撐平臺(2)鉸接，連接桿(1)用于將鋼拱架安裝裝置與液壓挖掘機的吊臂連接；所述支撐平臺(2)用于將回轉機構(3)以及連接桿(1)組合；所述抓取平臺(4)包括抓手機構(5)和電磁機構(402)，抓手機構(5)與抓取平臺(4)前端的滑動塊(403)連接，電磁機構(402)設置在抓取平臺的中部；所述監控機構(6)固定在抓手機構(5)的中部

監控機構(6)包括三維激光掃描儀(601)、處理器(602)和安裝支架(603)，所述三維激光掃描儀(601)固定在抓手機構的中部預留孔內，所述處理器(602)設置在液壓挖掘機的操作室中，所述安裝支架(603)通過安裝槽孔與抓手機構(5)固定；

處理器(602)內置神經網絡算法，采用三維激光掃描儀(601)實時監控鋼拱架位置，經過配準及坐標轉換后形成點云數據，并提取鋼拱架與其安裝位置之間距離數據；然后，將鋼拱架空間位置s作為神經網絡輸入數據，鋼拱架位置與安裝位置之間距離l作為輸出數據，訓練和驗證神經網絡模型；最后，將神經網絡模型作為粒子群優化算法的適應度函數f(s，l)，鋼拱架空間位置改變作為粒子群優化算法的粒子，對粒子群D維解空間里的全部粒子x＝(x₁，x₂，...，x_n)進行初始化，根據適應度函數f(s，l)獲得粒子群D維解空間里的全部粒子的適應度值，通過粒子群D維解空間里的每個粒子位置x_i＝(x_i1，x_i2，...，x_iD)^T、速度v_i＝(v_i1，v_i2，...，v_iD)^T和適應度值的不斷更新迭代，確定全局的最優解，從而確定安裝裝置下一步的調整方向，粒子群D維解空間里的每個粒子每次更新迭代后的速度和位置，如下所示：

x_i＝(x_i1，x_i2，...，x_iD，)^T

v_i＝(v_i1，v_i2，...，v_iD，)^T

d＝1，2，...，D

i＝1，2，...，n

式中，d為維數，i為粒子數，ω為慣性權重系數，k為當前迭代數，c₁、c₂為加速因子，r₁、r₂為獨立隨機數。

2.根據權利要求1所述的一種隧道初期支護鋼拱架安裝裝置，其特征在于：所述支撐平臺(2)包括鉸接桿(201)、水平連桿(202)、箱框(203)和螺栓固定支架(204)，所述鉸接桿(201)設置在箱框(203)的兩側，所述水平連桿(202)設置在螺栓固定支架(204)的位置，與設置在箱框(203)上的螺栓孔以及鉸接桿(201)連接，所述箱框(203)為支撐平臺(2)的外殼，所述螺栓固定支架(204)鉸接于箱框(203)上的預留孔。

3.根據權利要求1所述的一種隧道初期支護鋼拱架安裝裝置，其特征在于：所述回轉機構(3)包括滾動軸承(301)、回轉座圈(302)、固定座圈(303)和回轉油缸(304)，所述滾動軸承(301)設置在回轉機構(3)與箱框(203)接觸的位置，軸承外圈與螺栓固定支架(204)連接，軸承內圈與回轉機構(3)的旋轉軸(305)連接，所述回轉座圈(302)設置在回轉機構(3)的前端，回轉座圈(302)將抓取平臺(4)固定在回轉機構(3)上，所述固定座圈(303)在回轉機構(3)的后端，固定座圈(303)通過固定螺栓和定位銷與螺栓固定支架(204)連接，所述回轉油缸(304)設置在回轉機構(3)內部，回轉油缸(304)與固定座圈(303)連接。