【技术实现步骤摘要】
基于单目视觉的大尺寸长方体构件抓取装置及方法
本专利技术涉及机械工程
，特别是涉及一种隧道施工的长方体构件空间定位装置与方法。
技术介绍
隧道的盾构法施工一直是一个自动化程度较高的领域，在掘进、泥浆处理等过程均实现了自动化作业，但长方体构件抓取、拼装过程仍依靠人工及远程混合控制的方法进行作业，国内外主要盾构机生产厂商将长方体构件自动拼装技术作为研究重点。1990年，H.Takano等人就实现了盾构拼装机对长方体构件提升、滑动和旋转的粗定位动作的自动化，迈出了长方体构件自动拼装的第一步。随后，研究人员将研究重心放到长方体构件拼装精定位(空间姿态调整)上。H.Tohkairin利用超声波传感器测量长方体构件空间姿态，实现了待拼装长方体构件的精定位自动化。但由于施工环境恶劣，传感器精度有限，此方法难以满足长方体构件拼装精度的要求。1995年Y.Tanaka利用光切法测量长方体构件连接处的长方体构件位置，计算测量位置与预设目标位置差值，通过执行装置调整长方体构件的位置，实现了长方体构件定位。但该方法对拼装机粗定位要求较...
【技术保护点】
1.一种基于单目视觉的大尺寸长方体构件抓取装置，其特征在于，该装置包括图像采集与标识坐标识别系统(100)、控制及显示系统(200)和动作执行机构(300)；/n其中，所述图像采集与标识坐标识别系统(100)包括多组光源(3)、多组广角镜头(4)和单目视觉智能相机(5)，各单目视觉智能相机(5)包括嵌入式图像识别与位置测量单元(6)；所述控制及显示系统(200)包括依序连接的路由器(7)、工控机(8)和油缸动作控制单元；动作执行机构(300)包括抓取头(10)、滑动油缸(11)、旋转电机(12)、偏摇油缸(13)和顶升油缸(14)；所述图像采集与标识坐标识别系统(100)与...
【技术特征摘要】
1.一种基于单目视觉的大尺寸长方体构件抓取装置，其特征在于，该装置包括图像采集与标识坐标识别系统(100)、控制及显示系统(200)和动作执行机构(300)；
其中，所述图像采集与标识坐标识别系统(100)包括多组光源(3)、多组广角镜头(4)和单目视觉智能相机(5)，各单目视觉智能相机(5)包括嵌入式图像识别与位置测量单元(6)；所述控制及显示系统(200)包括依序连接的路由器(7)、工控机(8)和油缸动作控制单元；动作执行机构(300)包括抓取头(10)、滑动油缸(11)、旋转电机(12)、偏摇油缸(13)和顶升油缸(14)；所述图像采集与标识坐标识别系统(100)与所述控制及显示系统(200)的路由器(8)连接；所述路由器(8)固定于所述抓取头(10)上，与所述工控机(9)和所述动作执行机构(300)通过拖链上的通讯线相连；
所述图像采集与标识坐标识别系统(100)，用于采集处理待抓取长方体构件(2)的照片，在待抓取长方体构件抓取过程中实时检测待抓取长方体构件(2)上的标志物(1)的坐标，输出至所述控制及显示系统(200)；
所述控制及显示系统(200)，用于根据标志物(1)的坐标值与标定的坐标值进而得到待抓取长方体构件(2)在隧道轴向和周向的位置姿态，作为油缸控制信号输出至所述动作执行机构(300)；
所述动作执行机构(300)，根据控制信号将抓取头(10)移动到待抓取长方体构件(2)位置，并将待抓取长方体构件(2)放置到正确位置。
2.一种基于单目视觉的大尺寸长方体构件抓取和置位方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
首先，进行长方体构件抓取标定，具体处理包括：
使抓取头(10)以人工方式抓取待抓取长方体构件(2)，不进行任何移动；放下待抓取长方体构件(2)，使抓取头(10)只进行沿隧道径向的移动，直到待抓取长方体构件(2)上表面处于单目视觉智能相机(5)能清晰成像的景深范围内的最远处；
利用多个单目视觉智能相机(5)进行拍照，获得包含待抓取长方体构件(2)上标志物(1)的图像，嵌入式图像识别与位置测量单元(7)对采集到的图像首先进行均值滤波处理，消除相机噪声和环境颗粒污染的干扰；再进行自适应阈值的二值化处理，明显区分出标志物(1)的周围环境的灰度；然后进行开闭运算，除去小噪声块；优化标志物(1)连通域的边界即寻找连通域的边界线，获得包含标志物(1)边界线的集合；对所有边界线进行多边形拟合；对拟合得到的多边形的边数、夹...
【专利技术属性】
技术研发人员：王双，刘铁根，董开先，江俊峰，刘琨，吴志洋，傅裕，赖典毅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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