【技术实现步骤摘要】
本公开涉及隧道施工，尤其涉及一种隧道施工设备的臂架末端误差测量、控制的方法及系统。
技术介绍
1、随着隧道施工无人化、智能化相关方面的研究越来越多，出现了用于钻爆法施工的全电脑凿岩台车。相比于上一代半电脑凿岩台车，虽然减少了操作手的数量，提高了操作手的安全性，但存在着因全电脑凿岩台车的臂架较长较重，导致臂架挠度过大，末端执行器定位精度较低的问题。尤其是在使用凿岩台车等大型机械臂架进行自动对孔施工时，往往出现对孔偏差较大，爆破后出现欠爆和过爆的情况，影响施工效率。
技术实现思路
1、专利技术人经研究发现，在一些凿岩台车的相关技术中，由于凿岩台车整体尺寸较大，且其臂架较长，并受限于比较恶劣的使用环境，普通测量仪器难以进行准确的测量，在进行施工的过程中，需要频繁地人工使用全站仪检测机械臂的臂架末端位姿以进行误差校正，使得施工效率较低；而在一些机器人相关技术中，涉及到机械臂的末端执行器的位姿误差检测，这些相关技术通常用于工业机器人的使用场景，其但不适合在具有大型臂架的隧道施工设备的使用场景下应用。
2、有鉴于此，本公开实施例提供一种隧道施工设备的臂架末端误差测量、控制的方法及系统，能够满足隧道施工设备的使用场景下的应用需求，并提高效率。
3、在本公开的一个方面，提供一种隧道施工设备的臂架末端误差测量方法，所述隧道施工设备包括底盘和臂架，其中，所述臂架末端误差测量方法包括：
4、通过安装在所述臂架的臂架末端上的图像采集单元获取独立于所述隧道施工设备的测量桩
5、将所述可识别目标相对于所述图像采集单元的位姿信息转换为所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息；
6、根据位姿参考信息和所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息和确定所述臂架末端的误差信息。
7、在一些实施例中，所述臂架末端误差测量方法还包括：
8、在所述臂架前方设置具有所述可识别目标的所述测量桩；
9、通过测绘装置获取所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息作为所述位姿参考信息。
10、在一些实施例中，将所述可识别目标相对于所述图像采集单元的位姿信息转换为所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息的步骤包括：
11、根据所述可识别目标相对于所述图像采集单元的位姿信息、所述图像采集单元相对于所述臂架末端的位姿信息以及所述臂架末端相对于所述底盘的位姿信息，计算所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息。
12、在一些实施例中，所述隧道施工设备还包括臂架驱动机构，所述臂架驱动机构用于驱动所述臂架相对于所述底盘运动，其中，所述臂架末端误差测量方法还包括：
13、通过所述臂架驱动机构驱动所述臂架运动到使设置在所述臂架前方的测量桩处于所述图像采集单元的取景范围的位置。
14、在一些实施例中，在通过所述臂架驱动机构驱动所述臂架运动到使所述臂架前方的测量桩处于所述图像采集单元的取景范围的位置时，所述臂架末端误差测量方法还包括：
15、获取所述臂架的各个关节的关节角；
16、根据所述各个关节的关节角确定所述臂架末端相对于所述底盘的位姿信息。
17、在一些实施例中，所述臂架末端误差测量方法还包括：
18、根据所述图像采集单元在所述臂架末端上的预设安装位置确定所述图像采集单元相对于所述臂架末端的位姿信息。
19、在一些实施例中，根据位姿参考信息和所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息和确定所述臂架末端的误差信息的步骤包括：
20、计算所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息中的位置信息和所述位姿参考信息中的位置信息的差值，来确定所述臂架末端的位置误差。
21、在一些实施例中，所述测绘装置包括全站仪，通过测绘装置获取所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息作为所述位姿参考信息的步骤包括：
22、通过所述全站仪获取所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息作为所述位姿参考信息。
23、在一些实施例中，所述可识别目标为设置在所述测量桩表面上的图像编码。
24、在一些实施例中，所述图像编码为二维码。
25、在一些实施例中，所述图像采集单元包括深度相机。
26、在本公开的一个方面，提供一种臂架末端误差控制方法，包括：
27、通过前述的臂架末端误差测量方法确定所述臂架末端的误差信息；
28、根据所述臂架末端的误差信息进行误差补偿；
29、在误差补偿后，通过所述臂架末端误差测量方法对所述臂架末端进行精度验证。
30、在本公开的一个方面，提供一种隧道施工设备的臂架末端误差测量系统，所述隧道施工设备包括底盘和臂架，其中，所述臂架末端误差测量系统包括：
31、图像采集单元，安装在所述臂架的臂架末端上；
32、测量桩，独立于所述隧道施工设备设置，且具有可识别目标；
33、上位机，与所述图像采集单元信号连接，被配置为：
34、通过所述图像采集单元获取所述测量桩上的可识别目标的图像；
35、将所述可识别目标相对于所述图像采集单元的位姿信息转换为所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息；
36、根据位姿参考信息和所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息和确定所述臂架末端的误差信息。
37、在一些实施例中，所述臂架末端误差测量系统还包括：
38、测绘装置，与所述上位机信号连接，被配置为获取所述可识别目标相对于所述底盘的位姿信息作为所述位姿参考信息。
39、在一些实施例中，所述可识别目标为设置在所述测量桩表面上的图像编码。
40、在一些实施例中，所述图像采集单元包括深度相机。
41、在一些实施例中，所述隧道施工设备还包括臂架驱动机构，所述臂架驱动机构用于驱动所述臂架相对于所述底盘运动，其中，所述上位机与所述臂架驱动机构信号连接，被配置为：
42、通过所述臂架驱动机构驱动所述臂架运动到使设置在所述臂架前方的测量桩处于所述图像采集单元的取景范围的位置。
43、在本公开的一个方面，提供一种臂架末端误差控制系统，包括：
44、前述的臂架末端误差测量系统；
45、误差补偿模块，与所述上位机信号连接，被配置为根据所述臂架末端的误差信息进行误差补偿；
46、精度验证模块，与所述上位机信号连接，被配置为在所述误差补偿模块进行误差补偿后，调用所述臂架末端误差测量系统对所述臂架末端进行精度验证。
47、因此，根据本公开实施例，通过设置在臂架末端的图像采集单元对独立于隧道施工设备的测量桩上的可识别目标的图像进行获取，并根据该图像来确定出可识别目标相对于图像采集单元的位姿信息，然后通过位姿转换来获得可识别目标相对于底盘的位姿信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道施工设备(10)的臂架末端误差测量方法，其特征在于，所述隧道施工设备(10)包括底盘(11)和臂架(12)，其中，所述臂架末端误差测量方法包括：
2.根据权利要求1所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1或2所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，将所述可识别目标(21)相对于所述图像采集单元(30)的位姿信息转换为所述可识别目标(21)相对于所述底盘(11)的位姿信息的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，所述隧道施工设备(10)还包括臂架驱动机构(13)，所述臂架驱动机构(13)用于驱动所述臂架(12)相对于所述底盘(11)运动，其中，所述臂架末端误差测量方法还包括：
5.根据权利要求4所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，在通过所述臂架驱动机构(13)驱动所述臂架(12)运动到使所述臂架(12)前方的测量桩(20)处于所述图像采集单元(30)的取景范围的位置时，所述臂架末端误差测量方法还包括：
6.根据权利要求3所述的臂架末端误差测量方法，其
7.根据权利要求2所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，根据位姿参考信息和所述可识别目标(21)相对于所述底盘(11)的位姿信息和确定所述臂架末端(12e)的误差信息的步骤包括：
8.根据权利要求2或7所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，所述测绘装置包括全站仪，通过测绘装置获取所述可识别目标(21)相对于所述底盘(11)的位姿信息作为所述位姿参考信息的步骤包括：
9.根据权利要求1所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，所述可识别目标(21)为设置在所述测量桩(20)表面上的图像编码。
10.根据权利要求9所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，所述图像编码为二维码。
11.根据权利要求1所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，所述图像采集单元(30)包括深度相机。
12.一种臂架末端误差控制方法，其特征在于，包括：
13.一种隧道施工设备(10)的臂架末端误差测量系统，其特征在于，所述隧道施工设备(10)包括底盘(11)和臂架(12)，其中，所述臂架末端误差测量系统包括：
14.根据权利要求13所述的臂架末端误差测量系统，其特征在于，还包括：
15.根据权利要求13所述的臂架末端误差测量系统，其特征在于，所述可识别目标(21)为设置在所述测量桩(20)表面上的图像编码。
16.根据权利要求13所述的臂架末端误差测量系统，其特征在于，所述图像采集单元(30)包括深度相机。
17.根据权利要求13所述的臂架末端误差测量系统，其特征在于，所述隧道施工设备(10)还包括臂架驱动机构(13)，所述臂架驱动机构(13)用于驱动所述臂架(12)相对于所述底盘(11)运动，其中，所述上位机(50)与所述臂架驱动机构(13)信号连接，被配置为：
18.一种臂架末端误差控制系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道施工设备(10)的臂架末端误差测量方法，其特征在于，所述隧道施工设备(10)包括底盘(11)和臂架(12)，其中，所述臂架末端误差测量方法包括：
2.根据权利要求1所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1或2所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，将所述可识别目标(21)相对于所述图像采集单元(30)的位姿信息转换为所述可识别目标(21)相对于所述底盘(11)的位姿信息的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，所述隧道施工设备(10)还包括臂架驱动机构(13)，所述臂架驱动机构(13)用于驱动所述臂架(12)相对于所述底盘(11)运动，其中，所述臂架末端误差测量方法还包括：
5.根据权利要求4所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，在通过所述臂架驱动机构(13)驱动所述臂架(12)运动到使所述臂架(12)前方的测量桩(20)处于所述图像采集单元(30)的取景范围的位置时，所述臂架末端误差测量方法还包括：
6.根据权利要求3所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求2所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，根据位姿参考信息和所述可识别目标(21)相对于所述底盘(11)的位姿信息和确定所述臂架末端(12e)的误差信息的步骤包括：
8.根据权利要求2或7所述的臂架末端误差测量方法，其特征在于，所述测绘装置包括全站仪，通过测绘装置获取所述可识别目...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈坤杰，牛孔肖，荆留杰，万红军，魏晓龙，李鹏宇，孟祥波，
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：
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