[发明专利]一种基于Tag码视觉测量的盾构机管片自动拼装方法

摘要

本发明提供了一种基于Tag码视觉测量的盾构机管片自动拼装方法，在每片管片设有固定孔的表面打上Tag码，管片拼装时通过安装在盾构机底部相机采集管片上Tag码图像，通过计算机根据采集的Tag码位姿图像计算管片偏移量，再由计算机根据位置偏移量控制盾构机的举升机构、平移机构和回转机构完成管片初调定位、由计算机根据姿态角偏移量控制举升机构、偏转油缸、俯仰油缸得到完成管片微调定位，完成管片的自动拼装。本发明通过对管片的位姿进行视觉测量，通过计算机控制管片的六自由度可实现管片的自动拼装，方法能提高管片拼装效率与精度，减少了管片错位、缝隙等拼装缺陷，能有效节约资金，降低人力成本，提高施工人员的安全。

主权项

1.一种基于Tag码视觉测量的盾构机管片自动拼装方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在每块待拼装管片设有固定孔的位置打上Tag码，Tag码中央与固定孔中间刻线对齐，同时Tag码一侧边与管片一侧边平行，确保Tag码和固定孔之间的位姿恒定；步骤二、在管片抓取装置与举升机构的连接端安装相机，相机可跟随管片抓取装置作平移和回转运动，并对测量平面保持固定的视角；步骤三、以管片拼装系统托梁中心为原点建立世界坐标系0_o‑X_oW_oZ_o，当管片完成初始环向回转和径向举升后，通过相机获得管片的Tag码和上一环相邻管片的Tag码的图像；步骤四、通过获得的图像分别计算出两Tag码对应的坐标位置X_A1Y_A1Z_A1和X_A0Y_A0Z_A0，根据视觉测量结果计算出两坐标偏差量Δx、Δy、Δz，其中Δx＝X_A1‑X_A0，Δy＝Y_A1‑Y_A0，Δz＝Z_A1‑Z_A0；步骤五、根据偏差量Δx、Δy、Δz来调整举升机构、平移机构和回转机构，并将偏差量调整为预设值，进行管片初调定位；步骤六、通过相机再次获得初调定位后实际姿态下Tag码的图像，得到管片当前状态下的姿态角，以及相对于上一环管片的姿态角差值；步骤七、根据姿态角差值控制盾构机上的举升机构、偏转油缸、俯仰油缸伸缩微调管片姿态角，进行管片微调定位，实现与上一环管片的固定孔对齐；步骤八、将管片间的联接螺栓拧紧，完成一片管片的自动拼装，重复步骤三‑七，直至完成一环管片的自动拼装。