本发明专利技术涉及一种基于线激光传感器的管片自动拼装系统、方法和拼装机，该系统包括：用于向被抓取管片和目标管片之间发射激光并反馈激光线信息的若干个线激光传感器，若干个线激光传感器分散架设在用于抓取管片的抓手上并位于被抓取管片的圆心侧；用于实时获取各激光线信息并基于预设的判断逻辑判断出被抓取管片相对于目标管片的位姿状态的位姿判断模块接；用于实时获取被抓取管片的位姿状态并基于位姿状态输出管片调整方案至拼装机后台，以控制抓手动态调整被抓取管片直至拼装就位的位姿调整模块。本发明专利技术解决了传统拼装方式需要人工目测判断、末端误差大，且需要不断进行微调动作、效率低下等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道管片施工，特别涉及一种基于线激光传感器的管片自动拼装系统、方法和拼装机。
技术介绍
1、在现有盾构技术中，隧道管片由管片拼装机的抓取机构进行钳取，运送至拼装机位置后进行拼装。在现有拼装机结构中，拼装机的回转、抓取等动作均由操作人员通过遥控器人工操作。通常拼装机抓取管片后，需要回转到拼装位置附近进行大致定位，并通过人工观察不断进行微调，才能到达指定的最终拼装位置，这种操作模式不但对操作人员经验、熟练度要求高，也大大影响了管片拼装的整体质量和效率。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于线激光传感器的管片自动拼装系统、方法和拼装机，解决了传统拼装方式需要人工目测判断、末端误差大，且需要不断进行微调动作、效率低下等问题。
2、本专利技术通过如下方案实现，一种基于线激光传感器的管片自动拼装系统，装设于拼装机上，所述拼装机包括用于抓取管片的抓手，所述管片自动拼装系统包括：
3、用于向被抓取管片和目标管片之间发射激光并反馈激光线信息的若干个线激光传感器，若干个所述线激光传感器分散架设在所述抓手上并位于被抓取管片的圆心侧，所述激光线信息包括激光线上任意两点之间的长度、激光线上任意一段的斜率、激光线所对应线激光传感器至被抓取管片内弧面和至目标管片内弧面的距离；
4、用于实时获取各所述激光线信息并基于预设的判断逻辑判断出被抓取管片相对于所述目标管片的位姿状态的位姿判断模块，所述位姿判断模块与所有所述线激光传感器连接；
5、用于实时获取被抓取管片的位姿状态并基于所述位姿状态输出管片调整方案至拼装机后台，以控制所述抓手动态调整被抓取管片直至拼装就位的位姿调整模块，所述位姿调整模块与所述位姿判断模块和所述拼装机后台连接。
6、本专利技术基于线激光传感器的管片自动拼装系统的进一步改进在于，若干个所述线激光传感器包括从左至右依次排列并用于沿隧道轴线方向发射激光的1号、2号、3号传感器、用于沿垂直于隧道轴线方向且向左发射激光的4号传感器、以及用于沿垂直于隧道轴线方向且向右发射激光的5号传感器；其中，2号传感器对位于所述抓手的中轴线，4号和5号传感器分别位于1号和3号传感器的相对外侧。
7、本专利技术基于线激光传感器的管片自动拼装系统的进一步改进在于：
8、被抓取管片为标准管片或邻接管片，目标管片选自前一环管片和同一环相邻管片，设1号、2号和3号传感器发射的激光线沿隧道轴线方向的长度分别为l1、l2和l3，设4号和5号传感器发射的激光线沿垂直于隧道轴线方向的长度分别为l4和l5，设同一环相邻管片的标准距离已知且表示为d，设1号、2号和3号传感器投射至被抓取管片内弧面的距离分别为z1、z2、z3，投射至目标管片内弧面的距离分别为z1’、z2’、z3’；
9、所述位姿判断模块的判断逻辑包括：
10、左右偏转位姿判断逻辑：若l1>l2>l3，则判断被抓取管片相对于前一环管片的位姿为右偏转位姿；若l1<l2<l3，则判断被抓取管片相对于前一环管片的位姿为左偏转位姿；
11、左右摆转位姿判断逻辑：若z1>z1’、z3<z3’且z2＝z2’，则被抓取管片相对于前一环管片的位姿为右摆转位姿；若z1<z1’、z3>z3’且z2＝z2’，则被抓取管片相对于前一环管片的位姿为左摆转位姿；
12、内外翻转位姿判断逻辑：若l1>l2，且l3>l2，则判断被抓取管片相对于前一环管片的位姿为内翻转位姿；若l1<l2，且l3<l2，则被抓取管片相对于前一环管片的位姿为外翻转位姿；
13、内外偏移位姿判断逻辑：若z2<z2’，则被抓取管片相对于前一环管片的位姿为内偏移位姿；若z2>z2’，则被抓取管片相对于前一环管片的位姿为外偏移位姿；
14、左右偏移位姿判断逻辑：若l4>d且l1＝l2＝l3，则判断被抓取管片相对于同一环相邻管片的位姿为右偏移位姿；若l5>d且l1＝l2＝l3，则判断被抓取管片相对于同一环相邻管片的位姿为左偏移位姿。
15、本专利技术基于线激光传感器的管片自动拼装系统的进一步改进在于，所述抓手的中部设置有用于拼装k型管片的活动块，若干个所述线激光传感器还包括位于1号和2号之间并用于沿隧道轴线方向发射激光的7号传感器、用于沿垂直于隧道轴线方向且向左发射激光的6号传感器、以及用于沿垂直于隧道轴线方向且向右发射激光的8号传感器；其中，6号传感器位于1号和7号传感器之间，8号传感器位于2号和3号传感器之间，且6号、7号和8号传感器均对位于所述活动块。
16、本专利技术基于线激光传感器的管片自动拼装系统的进一步改进在于：
17、被抓取管片为k型管片，目标管片选自前一环管片和同一环相邻管片，设2号和7号传感器发射的激光线沿隧道轴线方向的长度分别为l2和l7，设6号和8号传感器发射的激光线沿垂直于隧道轴线方向的长度分别为l6和l8，设各激光线投射在被抓取管片上的线段斜率为k1、投射在相应的目标管片上的线段斜率为k2，设2号和7号传感器投射至被抓取管片内弧面的距离分别为z2和z7，投射至目标管片内弧面距离分别为z2’和z7’；
18、所述位姿判断模块的判断逻辑包括：
19、左右偏转位姿判断逻辑：若l6<l8，且l7>l2，则判断被抓取管片相对于前一环管片的位姿为右偏转位姿；若l6>l8，且l7<l2，则判断被抓取管片相对于前一环管片的位姿为左偏转位姿；
20、左右摆转位姿判断逻辑：若z7>z7’且z2＝z2’，则被抓取管片相对于前一环管片的位姿为右摆转位姿；若z7<z7’且z2＝z2’，则被抓取管片相对于前一环管片的位姿为左摆转位姿；
21、内外翻转位姿判断逻辑：若k1<k2，则判断被抓取管片相对于相应的目标管片的位姿为内翻转位姿；若k1>k2，则判断被抓取管片相对于相应的目标管片的位姿为外翻转位姿；
22、内外偏移位姿判断逻辑：若z2<z2’，则被抓取管片相对于前一环管片的位姿为内偏移位姿；若z2>z2’，则被抓取管片相对于前一环管片的位姿为外偏移位姿；
23、左右偏移位姿判断逻辑：若l6>l8且l2＝l7，则判断被抓取管片相对于同一环相邻管片的位姿为右偏移位姿；若l6<l8且l2＝l7，则判断被抓取管片相对于同一环相邻管片的位姿为左偏移位姿。
24、本专利技术还提供了一种基于线激光传感器的管片自动拼装方法，包括步骤：
25、s1、将如上任一项所述的基于线激光传感器的管片自动拼装系统装设于拼装机上；
26、s2、利用抓手抓取管片，并将被抓取管片移动至已拼接管片处；
27、s3、基于被抓取管片的类型启动适配位置的线激光传感器，并从已拼接管片中选择目标管片，利用线激光传感器向被抓取管片和相应的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于线激光传感器的管片自动拼装系统，装设于拼装机上，所述拼装机包括用于抓取管片的抓手，其特征在于，所述管片自动拼装系统包括：
2.如权利要求1所述的基于线激光传感器的管片自动拼装系统，其特征在于，若干个所述线激光传感器包括从左至右依次排列并用于沿隧道轴线方向发射激光的1号、2号、3号传感器、用于沿垂直于隧道轴线方向且向左发射激光的4号传感器、以及用于沿垂直于隧道轴线方向且向右发射激光的5号传感器；其中，2号传感器对位于所述抓手的中轴线，4号和5号传感器分别位于1号和3号传感器的相对外侧。
3.如权利要求2所述的基于线激光传感器的管片自动拼装系统，其特征在于：
4.如权利要求2所述的基于线激光传感器的管片自动拼装系统，其特征在于，所述抓手的中部设置有用于拼装K型管片的活动块，若干个所述线激光传感器还包括位于1号和2号之间并用于沿隧道轴线方向发射激光的7号传感器、用于沿垂直于隧道轴线方向且向左发射激光的6号传感器、以及用于沿垂直于隧道轴线方向且向右发射激光的8号传感器；其中，6号传感器位于1号和7号传感器之间，8号传感器位于2号和3号传感器之间，且6号、7号和8号传感器均对位于所述活动块。
5.如权利要求4所述的基于线激光传感器的管片自动拼装系统，其特征在于：
6.一种基于线激光传感器的管片自动拼装方法，其特征在于，包括步骤：
7.如权利要求6所述的基于线激光传感器的管片自动拼装方法，其特征在于，步骤S4～步骤S6为交替循环步骤，其中：
8.一种管片拼装机，其特征在于，利用如权利要求6或7所述的基于线激光传感器的管片自动拼装方法进行管片拼装。
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【技术特征摘要】
1.一种基于线激光传感器的管片自动拼装系统，装设于拼装机上，所述拼装机包括用于抓取管片的抓手，其特征在于，所述管片自动拼装系统包括：
2.如权利要求1所述的基于线激光传感器的管片自动拼装系统，其特征在于，若干个所述线激光传感器包括从左至右依次排列并用于沿隧道轴线方向发射激光的1号、2号、3号传感器、用于沿垂直于隧道轴线方向且向左发射激光的4号传感器、以及用于沿垂直于隧道轴线方向且向右发射激光的5号传感器；其中，2号传感器对位于所述抓手的中轴线，4号和5号传感器分别位于1号和3号传感器的相对外侧。
3.如权利要求2所述的基于线激光传感器的管片自动拼装系统，其特征在于：
4.如权利要求2所述的基于线激光传感器的管片自动拼装系统，其特征在于，所述抓手的中部设置有用于拼装k型管片的活动块，...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴文斐，庄欠伟，蒋之阳，屠垒，袁向华，顾旭莹，琚俊，张雅澜，徐晓磊，陈柳锋，张敏，杨晨平，陈鼎，张成杰，王秋平，陆杰，张闵庆，
申请(专利权)人：上海隧道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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