[发明专利]盾构机管片非接触式空间姿态的测量方法及系统

权利要求书

1.一种盾构机管片非接触式空间姿态的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供第一线激光传感器和第二线激光传感器，将所述的第一线激光传感器和第二线激光传感器安装在管片拼装机的抓取板上，且所述的第一线激光传感器和第二线激光传感器对应设于所述抓取板上的同一侧；

以水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，盾构机的机尾向机头的方向为Z轴建立空间坐标系，并获得所述的第一线激光传感器和第二线激光传感器的安装位置的坐标；

将所述管片拼装机的抓取板移动至待安装的管片的位置处，通过所述第一线激光传感器获得所述的待安装的管片上相交的第一边缘线和第二边缘线上的第一位置点和第二位置点的坐标，通过所述第二线激光传感器获得所述的待安装的管片上相交的第一边缘线和第三边缘线上的第三位置点和第四位置点的坐标，所述第一位置点和所述第三位置点均位于所述第一边缘线上；以及

通过所获得的第一位置点至第四位置点的坐标和所述的待安装的管片的几何形状计算得出所述的待安装的管片的空间姿态。

2.如权利要求1所述的盾构机管片非接触式空间姿态的测量方法，其特征在于，通过所获得的第一位置点至第四位置点的坐标和所述的待安装的管片的几何形状计算得出所述的待安装的管片的空间姿态，包括：

利用所述第一位置点和所述第三位置点的坐标计算得出所述第一边缘线的表达式；

基于所述的待安装的管片的几何形状，得到所述第一边缘线与所述第二边缘线和所述第三边缘线的夹角，进而利用所述第二位置点和所述第四位置点计算出所述第二边缘线和所述第三边缘线的表达式，从而得到了所述待安装的管片的空间姿态。

3.如权利要求1所述的盾构机管片非接触式空间姿态的测量方法，其特征在于，还包括：

提供第三线激光传感器，将所述第三线激光传感器安装在所述抓取板上与所述第一线激光传感器相对的一侧；

利用所述第三线激光传感器获得所述待安装的管片上相交的第三边缘线和第四边缘线上的第五位置点和第六位置点的坐标，所述第五位置点与所述第四位置点均位于所述第三边缘线上；

基于所述的待安装的管片的几何形状，利用所述第一位置点、所述第三位置点、所述第五位置点和所述第六位置点计算得出所述的待安装的管片的四个顶点的坐标；

利用所述的待安装的管片的四个顶点的坐标确定得出所述的待安装的管片在所述空间坐标系中的空间姿态。

4.如权利要求1所述的盾构机管片非接触式空间姿态的测量方法，其特征在于，通过所述第一线激光传感器获得所述第一边缘线上的第一位置点的坐标，包括：

通过所述第一线激光传感器测得其距所述第一位置点的距离，并利用所述第一线激光传感器的安装位置的坐标、安装位置与所述空间坐标系中基准面的夹角和所述第一线激光传感器发出的激光面与所述基准面的夹角计算得出所述第一位置点所在的三个相互垂直的第一平面、第二平面以及第三平面的表达式，所述第一平面与所述第一线激光传感器的安装位置所在的平面平行，所述第二平面和所述第三平面与所述第一线激光传感器的安装位置所在的平面垂直；

通过所述第一平面、所述第二平面以及所述第三平面的表达式计算得出所述第一位置点的坐标。

5.如权利要求1所述的盾构机管片非接触式空间姿态的测量方法，其特征在于，还包括：

利用待安装的管片的空间姿态计算得出所述的待安装的管片上的抓取点的坐标，并将所述抓取点的坐标发送给所述管片拼装机。