一种盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取系统，涉及隧道掘进设备的技术领域，包括管片抓取机构、视觉平台、中心对准模块和位置计算模块，视觉平台包括第一电机、安装座、第二电机、旋转平台、摄像头和激光测距仪，安装座的底端连接于第一电机，第二电机设置于安装座上，旋转平台连接于第二电机的转轴，摄像头与激光测距仪设置于旋转平台上；中心对准模块用于接收并分析管片螺栓图像和特征点信息、接收来自激光测距仪的测距数据；位置计算模块用于接收对准数据，并计算出管片螺栓相对于管片抓取机构的位置、向管片抓取机构发布控制命令。本发明专利技术还公开了盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取方法。本发明专利技术有利于提高管片拼装精度。

Automatic grasping method and system for visual platform of shield segment assembly machine

The invention discloses a visual platform automatic capture system shield erector machine, and relates to the technical field of tunneling equipment, including segment grabbing mechanism, visual platform, center alignment module and position calculation module, the visual platform comprises a first motor, a second motor, an installation seat, a rotating platform, a camera and a laser range finder, mounting seat the bottom end is connected to the first motor, the second motor is arranged on the mounting seat, the rotating shaft is connected to the second platform of motor, camera and laser range finder is arranged on the rotating platform; center alignment module is used to receive and analyze the bolt segment image and feature point information, receiving data from the range of laser rangefinder; position calculation module for receiving data and calculate the segment alignment, relative to the position of the bolt segment grab mechanism and release to segment grab mechanism Control command. The invention also discloses a visual platform automatic gripping method for a shield segment assembly machine. The invention is beneficial to improve the assembling precision of the segment.

【技术实现步骤摘要】
一种盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取方法及系统
本专利技术涉及隧道掘进设备的
，具体涉及一种盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取方法及系统。
技术介绍
如今盾构管片拼装机在抓取管片的时候，需要依靠2个工人师傅利用人眼对管片螺栓和抓取平台进行定位，这种定位方式不但精度低，而且还严重影响施工速度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提供一种盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取方法及系统，实现对管片螺栓的自动化抓取和调整，提高工程效率。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取系统，包括：管片抓取机构；视觉平台，该视觉平台包括第一电机、安装座、第二电机、旋转平台、摄像头和激光测距仪，该第一电机设置于管片抓取机构上，第一电机的转轴的转动方向垂直于竖直方向，安装座设置于第一电机的上方，安装座的底端连接于第一电机的转轴，第二电机设置于安装座上，第二电机的转轴的转动方向垂直于水平方向，旋转平台连接于第二电机的转轴，摄像头与激光测距仪并列设置于旋转平台上，其中，摄像头用于采集管片螺栓图像并识别管片螺栓的特征点信息，激光测距仪用于测量旋转平台与管片螺栓的直线距离；中心对准模块，该中心对准模块用于接收并分析来自摄像头的管片螺栓图像和特征点信息：当管片螺栓的特征点偏离摄像头的中心位点时，中心对准模块分析特征点位于摄像头的位点位置，并形成面向第一电机和第二电机的控制命令，通过第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上；当管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上时，中心对准模块向激光测距仪发布测距命令；中心对准模块还用于接收来自激光测距仪的测距数据；位置计算模块，该位置计算模块用于接收来自中心对准模块的对准数据，该对准数据包括第一电机和第二电机的运行数据、以及激光测距仪的测距数据，位置计算模块根据对准数据计算出管片螺栓相对于管片抓取机构的位置，位置计算模块还用于向管片抓取机构发布抓取管片的控制命令。进一步地，视觉平台包括相对地设置于管片螺栓两侧的第一视觉平台和第二视觉平台，视觉平台包括分别对应于第一视觉平台和第二视觉平台的两组第一电机、安装座、第二电机和旋转平台，视觉平台还包括并列设置于第一视觉平台上的第一摄像头和第一激光测距仪、并列设置于第二视觉平台上的第二摄像头和第二激光测距仪，该第一摄像头和第二摄像头相对设置，该第一激光测距仪和第二激光测距仪相对设置；该中心对准模块用于接收并分析来自第一摄像头和第二摄像头的管片螺栓图像和特征点信息：当管片螺栓的特征点偏离第一摄像头或第二摄像头的中心位点时，中心对准模块并形成分别面向两组第一电机和第二电机的控制命令，通过两组第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点同时位于第一摄像头和第二摄像头的中心位点上；当管片螺栓的特征点同时位于第一摄像头和第二摄像头的中心位点上时，中心对准模块向第一激光测距仪和第二激光测距仪发布测距命令；中心对准模块还用于接收来自第一激光测距仪和第二激光测距仪的测距数据；该对准数据包括两组第一电机和第二电机的运行数据、以及第一激光测距仪和第二激光测距仪的测距数据。更进一步地，自动抓取系统还包括人工干预模块；该中心对准模块还用于录入并存储第一电机和第二电机的行程范围，并在发布面向第一电机和第二电机的控制命令前将该控制命令与设定的行程范围相比较：当控制命令在行程范围内时，中心对准模块向第一电机和第二电机发布控制命令，并通过第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上；当控制命令存在超出行程范围的情况时，中心对准模块中止发布该控制命令、并将控制命令超出行程范围的信息传送至计算机中的人工干预模块，人工干预模块发出需要人工干预的通知。进一步地，人工干预模块以声光警示的形式发出需要人工干预的通知。进一步地，管片抓取机构包括径向油缸、轴向油缸和抓取头。一种盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取方法，包含有以下步骤：S1、设置于视觉平台上的摄像机采集管片螺栓图像并识别管片螺栓的特征点信息，摄像机将采集到的管片螺栓图像和特征点信息传送至中心对准模块；S21、中心对准模块接收并分析管片螺栓图像和特征点信息，当管片螺栓的特征点偏离摄像头的中心位点时，中心对准模块分析管片螺栓的特征点位于摄像头上的位点位置，并分别向第一电机和第二电机发布控制命令、通过第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上，当管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上时，中心对准模块向激光测距仪发布测距命令；S22、激光测距仪测量旋转平台与管片螺栓的直线距离，并向中心对准模块返回测距数据，中心对准模块将对准数据发送至位置计算模块，该对准数据包括第一电机和第二电机的运行数据、以及激光测距仪的测距数据；S3、位置计算模块根据对准数据计算得管片螺栓的位置，并向管片抓取机构发布抓取管片的控制命令，管片抓取机构抓取管片。进一步地，视觉平台包括相对地设置于管片螺栓两侧的第一视觉平台和第二视觉平台，视觉平台包括分别对应于第一视觉平台和第二视觉平台的两组第一电机、安装座、第二电机和旋转平台，视觉平台还包括并列设置于第一视觉平台上的第一摄像头和第一激光测距仪、并列设置于第二视觉平台上的第二摄像头和第二激光测距仪，该第一摄像头和第二摄像头相对设置，该第一激光测距仪和第二激光测距仪相对设置；S1中，该第一摄像机和第二摄像机同时采集管片螺栓图像并识别管片螺栓的特征点信息，第一摄像机和第二摄像机将采集到的管片螺栓图像和特征点信息传送至中心对准模块；S21中，中心对准模块接收并分析来自第一摄像头和第二摄像头的管片螺栓图像和特征点信息：当管片螺栓的特征点偏离第一摄像头或第二摄像头的中心位点时，中心对准模块形成分别面向两组第一电机和第二电机的控制命令，通过两组第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点同时位于第一摄像头和第二摄像头的中心位点上；当管片螺栓的特征点同时位于第一摄像头和第二摄像头的中心位点上时，中心对准模块向第一激光测距仪和第二激光测距仪发布测距命令；S22中，第一激光测距仪和第二激光测距仪分别测量对应的旋转平台与管片螺栓的直线距离，并向中心对准模块返回测距数据，中心对准模块将对准数据发送至位置计算模块，该对准数据包括第一电机和第二电机的运行数据、以及第一激光测距仪和第二激光测距仪的测距数据。进一步地，中心对准模块中存储有第一电机和第二电机的行程范围；S21中，中心对准模块在发布面向第一电机和第二电机的控制命令前将该控制命令与设定的行程范围相比较：当控制命令在行程范围内时，中心对准模块向第一电机和第二电机发布控制命令，并通过第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上；当控制命令存在超出行程范围的情况时，中心对准模块中止发布该控制命令、并将控制命令超出行程范围的信息传送至计算机中的人工干预模块，人工干预模块发出需要人工干预的通知。进一步地，人工干预模块以声光警示的形式发出需要人工干预的通知。进一步地，管片抓取机构包括径向油缸、轴向油缸和抓取头。本专利技术的有益效果在于：通过第一电机和第二电机的调整使管片螺栓的特征点位于摄像机的中心点上，再由激光测距仪进行测距，从而提高激光测距仪所得测距数据的精确性，有利于提高管片抓取和拼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取系统，其特征在于，包括：管片抓取机构；视觉平台，所述视觉平台包括第一电机、安装座、第二电机、旋转平台、摄像头和激光测距仪，所述第一电机设置于管片抓取机构上，第一电机的转轴的转动方向垂直于竖直方向，安装座设置于第一电机的上方，安装座的底端连接于第一电机的转轴，第二电机设置于安装座上，第二电机的转轴的转动方向垂直于水平方向，旋转平台连接于第二电机的转轴，摄像头与激光测距仪并列设置于旋转平台上，其中，摄像头用于采集管片螺栓图像并识别管片螺栓的特征点信息，激光测距仪用于测量旋转平台与管片螺栓的直线距离；中心对准模块，所述中心对准模块用于接收并分析来自摄像头的管片螺栓图像和特征点信息：当管片螺栓的特征点偏离摄像头的中心位点时，中心对准模块分析特征点位于摄像头的位点位置，并形成面向第一电机和第二电机的控制命令，通过第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上；当管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上时，中心对准模块向激光测距仪发布测距命令；中心对准模块还用于接收来自激光测距仪的测距数据；位置计算模块，所述位置计算模块用于接收来自中心对准模块的对准数据，所述对准数据包括第一电机和第二电机的运行数据、以及激光测距仪的测距数据，位置计算模块根据对准数据计算出管片螺栓相对于管片抓取机构的位置，位置计算模块还用于向管片抓取机构发布抓取管片的控制命令。...

【技术特征摘要】
1.一种盾构管片拼装机用视觉平台自动抓取系统，其特征在于，包括：管片抓取机构；视觉平台，所述视觉平台包括第一电机、安装座、第二电机、旋转平台、摄像头和激光测距仪，所述第一电机设置于管片抓取机构上，第一电机的转轴的转动方向垂直于竖直方向，安装座设置于第一电机的上方，安装座的底端连接于第一电机的转轴，第二电机设置于安装座上，第二电机的转轴的转动方向垂直于水平方向，旋转平台连接于第二电机的转轴，摄像头与激光测距仪并列设置于旋转平台上，其中，摄像头用于采集管片螺栓图像并识别管片螺栓的特征点信息，激光测距仪用于测量旋转平台与管片螺栓的直线距离；中心对准模块，所述中心对准模块用于接收并分析来自摄像头的管片螺栓图像和特征点信息：当管片螺栓的特征点偏离摄像头的中心位点时，中心对准模块分析特征点位于摄像头的位点位置，并形成面向第一电机和第二电机的控制命令，通过第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上；当管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上时，中心对准模块向激光测距仪发布测距命令；中心对准模块还用于接收来自激光测距仪的测距数据；位置计算模块，所述位置计算模块用于接收来自中心对准模块的对准数据，所述对准数据包括第一电机和第二电机的运行数据、以及激光测距仪的测距数据，位置计算模块根据对准数据计算出管片螺栓相对于管片抓取机构的位置，位置计算模块还用于向管片抓取机构发布抓取管片的控制命令。2.如权利要求1所述的自动抓取系统，其特征在于，所述视觉平台包括相对地设置于管片螺栓两侧的第一视觉平台和第二视觉平台，视觉平台包括分别对应于第一视觉平台和第二视觉平台的两组第一电机、安装座、第二电机和旋转平台，视觉平台还包括并列设置于第一视觉平台上的第一摄像头和第一激光测距仪、并列设置于第二视觉平台上的第二摄像头和第二激光测距仪，所述第一摄像头和第二摄像头相对设置，所述第一激光测距仪和第二激光测距仪相对设置；所述中心对准模块用于接收并分析来自第一摄像头和第二摄像头的管片螺栓图像和特征点信息：当管片螺栓的特征点偏离第一摄像头或第二摄像头的中心位点时，中心对准模块并形成分别面向两组第一电机和第二电机的控制命令，通过两组第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点同时位于第一摄像头和第二摄像头的中心位点上；当管片螺栓的特征点同时位于第一摄像头和第二摄像头的中心位点上时，中心对准模块向第一激光测距仪和第二激光测距仪发布测距命令；中心对准模块还用于接收来自第一激光测距仪和第二激光测距仪的测距数据；所述对准数据包括两组第一电机和第二电机的运行数据、以及第一激光测距仪和第二激光测距仪的测距数据。3.如权利要求1所述的自动抓取系统，其特征在于，所述自动抓取系统还包括人工干预模块；所述中心对准模块还用于录入并存储第一电机和第二电机的行程范围，并在发布面向第一电机和第二电机的控制命令前将该控制命令与设定的行程范围相比较：当控制命令在行程范围内时，中心对准模块向第一电机和第二电机发布控制命令，并通过第一电机和第二电机的运动使管片螺栓的特征点位于摄像头的中心位点上；当控制命令存在超出行程范围的情况时，中心对准模块中止发布该控制命令、并将控制命令超出行程范围的信息传送至计算机中的人工干预模块，人工干预模块发出需要人工干预的通知。4.如权利要求3所述的动抓取系统，其特征在于，所述人工干预模块以声光警示的形式发出需要人工干预的通知。5.如权利要求1所述的自动抓取系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志，李穗婷，蔡洪斌，何伟健，
申请(专利权)人：中船重型装备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44