[发明专利]隔水管自动对接位姿检测与控制方法

权利要求书

1.隔水管自动对接位姿检测与控制方法，其特征在于，本发明提出了隔水管空间姿态检测三维、二维分步对中的检测策略与控制方法，以此实现隔水管多管端面6自由度刚体的空间位姿检测与控制。该方法涉及基于广义霍夫变换的隔水管位姿检测方法、隔水管对位位姿控制方法与临界点模糊自适应控制方法。所述方法包含如下步骤：

步骤 1：前期数据校正，包含倾角传感器校正、获得基准图片；

步骤2：基于倾角传感器的隔水管平行度检测与相应平面法向量角度控制；

步骤 3：基于广义霍夫变换的隔水管两端面之间的位置误差和角度误差检测与相应位姿控制；

步骤 4：对位闭环检测，位姿调节后，控制隔水管前进，进入临界点，进行隔水管法兰端和注水端连接端间隙检测，判断缝隙宽度是否符合要求；

步骤 5：若缝隙宽度不符合要求，则隔水管进行临界点模糊自适应控制。

2.如权利要求1所述的倾角传感器校正方法，其特征在于首先将两个倾角传感器放置在同一水平面进行初始化校正，保证两倾角传感器的参考平面相同。

3.如权利要求1所述的获得基准图片方法，其特征在于首先利用手工校正的方法，控制隔水管法兰端面与隔水管注水端端面对位成功，然后获得当前隔水管法兰端面当前图片，并通过广义霍夫变换算法对当前图片进行检测，得出当隔水管与注水端对位成功时的位姿信息并作为基准信息。

4.如权利要求1所述的隔水管自动对接平行度检测与相应平面法向量角度控制方法，其特征在于，将校正过的倾角传感器分别安装在隔水管和注水端进行两端面的平行度检测，利用隔水管和注水端上的数字倾角传感器获得的相对角度从而获得两端面夹角，隔水管在执行机构的带动下，通过绕x、y、z轴旋转达到轴线平行即消除两端面之间的平面法向量角度误差，率先完成两平面的平行对位，使隔水管自动对位过程中的三维空间姿态检测变换为二维平面上各管位对中问题。

5.如权利要求1所述的基于广义霍夫变换的隔水管两端面之间的角度误差和位置误差检测与相应位姿控制方法，其特征在于两平面平行后，相机获得当前隔水管法兰端面图片，利用广义霍夫变换算法检测出隔水管法兰端面在图像中的位姿，此处的位姿包含端面在图像中的定位坐标点以及端面的方位，实现法兰端面的位姿检测。进一步的将检测出的位姿与基准图像进行比对得出基准偏差；将两组基准偏差进行比对得出最终的移动偏差量，将此移动偏差量输出到运动控制器中，控制隔水管执行机构进行相应的偏差量移动，以实现位姿调节。

6.如权利要求1所述的对位闭环检测方法，其特征在于位姿调节完成后，进一步的控制隔水管沿水平移动，根据电缸反馈电流数据以及力矩数据判断隔水管法兰端面是否与注水端端面接触，接触后停止前进，同时采集隔水管法兰端面与注水端端面连接图像，进行缝隙检测，判断是否在误差范围内，进而判断对位是否成功。

7.如权利要求1所述的临界点模糊自适应控制方法，其特征在于若测得两端面间缝隙宽度不符合要求，则隔水管后退一段距离，同时控制隔水管注水端进行微调，微调结束后，再次控制隔水管前进，待隔水管停止后再次采集缝隙宽度，若宽度变宽则表明调节方向有误；若宽度变窄则表明调节方向正确。继续微调直到对位成功。