【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工工程领域，特指一种基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法及系统。
技术介绍
1、盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，盾构管片是由盾构机中的拼装机来完成拼装，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。
2、现有的盾构隧道中，由于管片施工周期较长，在狭窄的隧道空间内不便施工，故管片拼装容易产生误差，进而因管片拼装误差而造成很多管片在拼装中的损伤，如管片的局部破坏、管片开裂等。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法及系统，解决现有的盾构隧道中，由于管片施工周期较长，在狭窄的隧道空间内不便施工，故管片拼装容易产生误差，进而因管片拼装误差而造成很多管片在拼装中的损伤，如管片的局部破坏、管片开裂的问题。
2、实现上述目的的技术方案是：
3、本专利技术提供了一种基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，包括如下步骤：
4、s1：在利用管片拼装机拼装管片时，对待拼装管片上的锁孔及前一环已拼装管片的锁孔进行拍摄形成图像数据；
5、s2：对所述图像数据进行识别以得到所述待拼装管片的锁孔的位置信息及所述已拼装管片的锁孔的位置信息；
6、s3：判断所述待拼装管片的锁孔的位置与所述已拼装管片的锁孔的位置是否
7、本专利技术基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的进一步改进在于，锁孔的位置信息包括锁孔的平面位置；
8、在判断所述待拼装管片的锁孔的位置与所述已拼装管片的锁孔的位置是否对齐时，基于待拼装管片的锁孔的平面位置与已拼装管片的锁孔的平面位置，计算锁孔平面的角度偏差；
9、根据计算得到的锁孔平面的角度偏差控制调节所述管片拼装机的位置，以使得所述待拼装管片的锁孔的平面位置与所述已拼装管片上的锁孔的平面位置相平行。
10、本专利技术基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的进一步改进在于，计算锁孔平面的角度偏差包括如下步骤：
11、s2.1：以所述图像数据的拍摄视角为z轴建立空间直角坐标系；
12、s2.2：取所述待拼装管片的锁孔的圆心为起点的法向量p1；
13、s2.3：根据所述图像数据获取所述已拼装管片的锁孔边界的位置信息，计算得出所述已拼装管片的锁孔的平面的法向量p2；
14、s2.4：将所述法向量p1和所述法向量p2投影到xoy平面、xoz平面、yoz平面上，根据所述法向量p1和所述法向量p2的对应的投影向量得到所述已拼装管片和所述待拼装管片的角度偏差。
15、本专利技术基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的进一步改进在于，s2.3中计算所述法向量p2包括如下步骤：
16、s2.31：根据所述已拼装管片的锁孔边界的坐标参数计算得出所述已拼装管片的锁孔平面的倾斜角和旋转轴夹角；
17、s2.32根据所述倾斜角和所述旋转轴夹角计算得出所述已拼装管片的锁孔平面的法向量p2。
18、本专利技术基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的进一步改进在于，s2.31中计算所述倾斜角包括如下步骤：
19、所述已拼装管片的锁孔的边界的方程为:
20、
21、r为锁孔的边界上一点与坐标轴原点的距离；
22、将所述已拼装管片的锁孔的边界的坐标值(x,y)代入所述方程，可得所述已拼装管片的锁孔的平面的倾斜角。
23、本专利技术基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的进一步改进在于，s2.31中计算所述旋转轴夹角包括如下步骤：
24、连接所述方程的长轴端点与所述已拼装管片的锁孔的中心点得到所述已拼装管片的锁孔的平面的旋转轴，所述旋转轴与x轴的夹角即为所述旋转轴夹角。
25、本专利技术基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的进一步改进在于，锁孔的位置信息还包括锁孔圆心坐标信息；
26、在判断所述待拼装管片的锁孔的位置与所述已拼装管片的锁孔的位置是否对齐时，基于锁孔圆心坐标信息，计算两个锁孔的同轴度偏差；
27、根据计算得到同轴度偏差控制调节所述管片拼装机的位置，以使得所述待拼装管片的锁孔的圆心与所述已拼装管片上的锁孔的圆心相重合。
28、本专利技术基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的进一步改进在于，计算同轴度偏差包括如下步骤：
29、s2.5：以所述图像数据的拍摄视角为z轴建立空间直角坐标系；
30、s2.6：取所述待拼装管片的锁孔的中心的坐标值；
31、s2.7：根据所述图像数据获取所述已拼装管片的锁孔边界的坐标值，计算得出所述已拼装管片的锁孔的中心的坐标值；
32、s2.8：计算所述待拼装管片的锁孔的中心的坐标值与所述已拼装管片的锁孔的中心的坐标值的距离得到所述同轴度偏差。
33、本专利技术还提供一种应用基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的系统，包括：
34、架设于管片拼装机上的视觉传感器，所述视觉传感器用于待拼装管片上的锁孔及前一环已拼装管片的锁孔进行拍摄形成图像数据；
35、与所述管片拼装机和所述视觉传感器连接的处理器，所述处理器用于接收所述视觉传感器拍摄形成的图像数据，还用于识别所述图像以得到所述待拼装管片的锁孔的位置信息及所述已拼装管片的锁孔的位置信息，进而判断所述待拼装管片的锁孔的位置和所述已拼装管片的锁孔的位置是否对齐，在判断得到不对齐时，控制调节所述管片拼装机的位置，直至所述待拼装管片的锁孔的位置与所述已拼装管片的锁孔的位置相对齐。
36、本专利技术应用基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的系统的进一步改进在于，还包括可转动地连接于所述管片拼装机上的机械臂；
37、所述视觉传感器设置于所述机械臂远离所述管片拼装机的端部；
38、所述处理器可控制所述机械臂将所述视觉传感器移动至所述待拼装管片的锁孔的拍摄位置。
39、本专利技术的有益效果是：通过对待拼装管片和已拼装管片对应的锁孔进行视觉识别，获取待拼装管片和已拼装管片的相对位置，得到待拼装管片和已拼装管片的距离，并以已拼装管片为基础，调节待拼装管片至与已拼装管片对齐，降低了管片拼装时相邻管片之间的误差，避免了因管片拼装误差而造成管片在拼装中的损伤，提高了管片拼装的安全性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，锁孔的位置信息包括锁孔的平面位置；
3.如权利要求2所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，计算锁孔平面的角度偏差包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，S2.3中计算所述法向量P2包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，S2.31中计算所述倾斜角包括如下步骤：
6.如权利要求4所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，S2.31中计算所述旋转轴夹角包括如下步骤：
7.如权利要求1所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，锁孔的位置信息还包括锁孔圆心坐标信息；
8.如权利要求7所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，计算同轴度偏差包括如下步骤：
9.一种应用
10.如权利要求9所述的应用基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法的系统，其特征在于，还包括可转动地连接于所述管片拼装机上的机械臂；
...【技术特征摘要】
1.一种基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，锁孔的位置信息包括锁孔的平面位置；
3.如权利要求2所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，计算锁孔平面的角度偏差包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，s2.3中计算所述法向量p2包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的基于管片间锁孔视觉识别的管片精确拼装方法，其特征在于，s2.31中计算所述倾斜角包括如下步骤：
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄欠伟，朱雁飞，黄德中，杨正，袁玮皓，曾语，彭世宝，吴文斐，顾旭莹，闵锐，朱叶艇，翟一欣，张弛，袁一翔，黄健，琚俊，沈辉，孙骏，颜洪宇，严浪，
申请(专利权)人：上海隧道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。