一种基于Tag码视觉测量的盾构机管片自动拼装方法技术

本发明专利技术提供了一种基于Tag码视觉测量的盾构机管片自动拼装方法，在每片管片设有固定孔的表面打上Tag码，管片拼装时通过安装在盾构机底部相机采集管片上Tag码图像，通过计算机根据采集的Tag码位姿图像计算管片偏移量，再由计算机根据位置偏移量控制盾构机的举升机构、平移机构和回转机构完成管片初调定位、由计算机根据姿态角偏移量控制举升机构、偏转油缸、俯仰油缸得到完成管片微调定位，完成管片的自动拼装。本发明专利技术通过对管片的位姿进行视觉测量，通过计算机控制管片的六自由度可实现管片的自动拼装，方法能提高管片拼装效率与精度，减少了管片错位、缝隙等拼装缺陷，能有效节约资金，降低人力成本，提高施工人员的安全。

An Automatic Segment Assembly Method for Shield Machine Based on Tag Code Visual Measurement

The invention provides an automatic assembly method of shield machine segment based on Tag code visual measurement. Tag code is punched on the surface of each segment with fixed holes. When segment is assembled, the image of Tag code on the segment is collected by a camera installed at the bottom of the shield machine. The segment offset is calculated by a computer according to the acquired image of Tag code position and attitude, and then the shield machine is controlled by a computer according to the position offset. Lifting mechanism, translation mechanism and rotary mechanism complete the initial alignment and positioning of segments, and the computer controls the lifting mechanism, deflection cylinder and pitch cylinder according to the attitude angle offset to complete the fine alignment and positioning of segments, and complete the automatic assembly of segments. The method can improve the efficiency and accuracy of segment assembly, reduce assembly defects such as segment dislocation and cracks, effectively save funds, reduce labor costs, and improve the safety of construction personnel by means of visual measurement of the position and posture of segments and computer control of six degrees of freedom of segments.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Tag码视觉测量的盾构机管片自动拼装方法
本专利技术涉及盾构机
，尤其涉及一种基于Tag码视觉测量的盾构机管片自动拼装方法。
技术介绍
盾构施工法是指在地面下暗挖隧洞的施工方法，目前已成为地铁隧道、公路隧道、铁路隧道、过江隧道和城市市政各种隧道工程施工的主要方法。管片拼装机作为盾构的重要组成部分，其作用是用预先制作的混凝土管片将挖好的隧道支护起来，并防止因开挖所引起的地表沉降和地下水的渗透对隧道的影响，管片拼装速度直接影响整个盾构机掘进速度。目前，国产盾构机在隧道施工中，其挖掘系统和推进系统已基本实现全过程自动化控制，而管片拼装则尚未实现自动化控制，且绝大多数仍采用人工拼装。管片拼装作为盾构施工中最关键的子系统之一，实现自动化控制有重要意义：首先，可以使盾构机管片拼装的效率大大提高，缩短工期；其次，可以保证盾构机管片的拼装精度，使盾构管片的错位、缝隙等拼装缺陷大幅减少，衬砌强度增强，隧道使用寿命延长且更可靠。从长远考虑，采用自动化控制的施工方法能有效节约资金，降低人力成本，同时提高施工人员的安全性。因此，实现管片的自动拼装有着重大的意义。【专利
技术实现思路
】本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Tag码视觉测量的盾构机管片自动拼装方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在每块待拼装管片设有固定孔的位置打上Tag码，Tag码中央与固定孔中间刻线对齐，同时Tag码一侧边与管片一侧边平行，确保Tag码和固定孔之间的位姿恒定；步骤二、在管片抓取装置与举升机构的连接端安装相机，相机可跟随管片抓取装置作平移和回转运动，并对测量平面保持固定的视角；步骤三、以管片拼装系统托梁中心为原点建立世界坐标系0o‑XoWoZo，当管片完成初始环向回转和径向举升后，通过相机获得管片的Tag码和上一环相邻管片的Tag码的图像；步骤四、通过获得的图像分别计算出两Tag码对应的坐标位置XA1YA1ZA1和...

【技术特征摘要】
1.一种基于Tag码视觉测量的盾构机管片自动拼装方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在每块待拼装管片设有固定孔的位置打上Tag码，Tag码中央与固定孔中间刻线对齐，同时Tag码一侧边与管片一侧边平行，确保Tag码和固定孔之间的位姿恒定；步骤二、在管片抓取装置与举升机构的连接端安装相机，相机可跟随管片抓取装置作平移和回转运动，并对测量平面保持固定的视角；步骤三、以管片拼装系统托梁中心为原点建立世界坐标系0o-XoWoZo，当管片完成初始环向回转和径向举升后，通过相机获得管片的Tag码和上一环相邻管片的Tag码的图像；步骤四、通过获得的图像分别计算出两Tag码对应的坐标位置XA1YA1ZA1和XA0YA0ZA0，根据视觉测量结果计算出两坐标偏差量Δx、Δy、Δz，其中Δx＝XA1-XA0，Δy＝YA1-YA0，Δz＝ZA1-ZA0；步骤五、根据偏差量Δx、Δy、Δz来调整举升机构、平移机构和回转机构，并将偏差量调整为预设值，进行管片初调定位；步骤六、通过相机再次获得初调定位后实际姿态下Tag码的图像，得到管片当前状态下的姿态角，以及相对于上一环管片的姿态角差值；步骤七、根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，李平，钟杭，刘理，厉洪浩，韦玉海，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43