盾构机管片拼装方法、装置、系统和存储介质制造方法及图纸

本公开提供了一种盾构机管片拼装方法、装置、系统和存储介质，涉及隧道施工技术领域。该方法包括：建立已拼装管片的空间模型；根据空间模型，计算待拼装管片的目标拼装位置；在检测到待拼装管片吊运到位后，获取待拼装管片的第一点云信息；根据第一点云信息，确定待拼装管片的螺栓位置信息；以及根据待拼装管片的螺栓位置信息，控制拼装机抓取待拼装管片，并将待拼装管片吊运至对应的目标拼装位置，以完成管片拼装。本公开在无需对管片进行改造的前提下，能够快速实现对管片的定位，进而提高了管片的抓取和拼接效率。片的抓取和拼接效率。片的抓取和拼接效率。

【技术实现步骤摘要】
盾构机管片拼装方法、装置、系统和存储介质


[0001]本公开涉及隧道施工
，尤其涉及一种盾构机管片拼装方法、装置、系统和存储介质。

技术介绍

[0002]盾构施工过程中，通常需要使用管片对隧道进行衬砌，起到对隧道的支撑防护的作用。管片的拼装通常使用管片拼装机，并由人工操作，完成管片的抓取、运动、拼装等动作。但隧道内环境恶劣，空间狭窄，狭小空间内人机协同作业实现管片拼装的安全风险极大。另外，人工拼装管片依赖经验，拼装效率低，拼装质量差，因此，发展盾构机管片自动拼装技术势在必行。
[0003]相关管片识别和自动拼装方法，算法复杂且需要对管片设置标志物，对管片改造较大，增加了施工难度。

技术实现思路

[0004]本公开要解决的一个技术问题是，提供一种盾构机管片拼装方法、装置、系统和存储介质，能够提高管片定位和拼装的效率。
[0005]根据本公开一方面，提出一种盾构机管片拼装方法，包括：建立已拼装管片的空间模型；根据空间模型，计算待拼装管片的目标拼装位置；在检测到待拼装管片吊运到位后，获取待拼装管片的第一点云信息；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构机管片拼装方法，包括：建立已拼装管片的空间模型；根据所述空间模型，计算待拼装管片的目标拼装位置；在检测到所述待拼装管片吊运到位后，获取所述待拼装管片的第一点云信息；根据所述第一点云信息，确定所述待拼装管片的螺栓位置信息；以及根据所述待拼装管片的螺栓位置信息，控制拼装机抓取所述待拼装管片，并将所述待拼装管片吊运至对应的目标拼装位置，以完成管片拼装。2.根据权利要求1所述的盾构机管片拼装方法，其中，所述待拼装管片包括待拼装的一环管片中的每一块管片，所述已拼装管片包括所述待拼装的一环管片的上一环已拼装管片。3.根据权利要求2所述的盾构机管片拼装方法，其中，建立已拼装管片的空间模型包括：利用测距传感器对所述上一环已拼装管片扫描一周，获取所述上一环已拼装管片的第二点云信息；以及根据所述第二点云信息，建立所述空间模型。4.根据权利要求3所述的盾构机管片拼装方法，其中，计算待拼装管片的目标拼装位置包括：获取所述上一环已拼装管片的边缘点的集合，以得到所述上一环已拼装管片的边缘轮廓；在所述空间模型中提取所述上一环已拼装管片中每一块管片的螺栓孔位置信息；以及根据所述上一环已拼装管片的边缘轮廓、所述上一环已拼装管片中每一块管片的螺栓孔位置信息，以及所述待拼装的一环管片的拼装点位，计算出所述待拼装的一环管片中的每一块管片的目标拼装位置。5.根据权利要求4所述的盾构机管片拼装方法，其中，在所述空间模型中提取所述上一环已拼装管片中每一块管片的螺栓孔位置信息包括：根据所述上一环已拼装管片的拼装点位，计算出所述上一环已拼装管片中每一块管片的粗略位置信息；以及根据所述粗略位置信息，在所述空间模型中提取所述上一环已拼装管片中每一块管片的螺栓孔位置。6.根据权利要求2所述的盾构机管片拼装方法，其中，检测到所述待拼装管片吊运到位包括：在所述待拼装管片吊运未到位之前，利用三维测量传感器获取所述三维测量传感器与管片吊运位置之间的第三点云信息；根据所述第三点云信息，确定所述管片吊运位置到所述三维测量传感器的高度信息；在高于所述高度信息的一定空间范围内的点云数量大于数量阈值的情况下，确定所述管片吊运位置存在所述待拼装管片；以及在所述空间范围内的点云位置稳定的情况下，确定所述待拼装管片吊运到位。7.根据权利要求2所述的盾构机管片拼装方法，其中，确定所述待拼装管片的螺栓位置信息包括：
对所述第一点云信息进行聚类处理，得到所述多个不同类别的点云数据；统计每一种类别的点云数据对应的数量和边界尺寸；根据螺栓对应的点云数量阈值和边界尺寸阈值，确定所述第一点云信息中的螺栓点云数据；以及根据所述螺栓点云数据，确定所述待拼装管片的螺栓位置信息。8.根据权利要求7所述的盾构机管片拼装方法，其中，对所述第一点云信息进行聚类处理，得到所述多个不同类别的点云数据包括：遍历所述第一点云信息中的每一个点云，得到点云在三维空间的边界；根据所述边界，对所述第一点云信息中的点云进行空间网格划分；以及对每个空间网格进行聚类，得到多个连通区域，其中，每个连通区域内的点云对应一个类别的点云数据。9.根据权利要求8所述的盾构机管片拼装方法，其中，对所述第一点云信息进行聚类处理，得到所述多个不同类别的点云数据还包括：根据管片吊运后的放置范围，对所述第一点云信息进行过滤。10.根据权利要求8所述的盾构机管片拼装方法，其中，对每个空间网格进行聚类，得到多个连通区域包括：为当前空间网格赋予标签，并加入到队列中；将所述当前空间网格所有邻域中包含点云的空间网格加入到所述队列中；将所述队列中的最末尾的空间网格删除，并赋予相同的标签，并将所述最末尾的空间网格所有邻域中包含点云的空间网格加入到所述队列中；遍历所述队列中的最末尾的空间网格，直到所述队列中的空间网格数为空；将具有相同标签的空间网格作为一个连通区域；以及遍历每个空间网格，得到多个连通区域。11.根据权利要求1至10任意一项所述的盾构机管片拼装方法，其中，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜礼杰，贾连辉，张凯磊，张培，文勇亮，张洪雷，王珩，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：