【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于盾构施工控制，更具体地，涉及一种全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法和系统。
技术介绍
1、盾构掘进机是集机、电、液、光及计算机技术为一体的大型地下工程施工装备，其技术水平是衡量一个国家地下施工装备制造水平的重要标志。管片拼装机是盾构掘进机的重要组成部件之一，它在开挖的隧道上安装预制好的管片作为永久性支护，而管片拼装的效率直接影响了整个隧道施工的质量和安全性。
2、目前，随着盾构隧道直径的增加，更大，更重的管片需要被运输到更高的地方进行拼装，这就意味着人们需要攀爬到更高的地方去观察管片之间的位姿关系，从而通过遥控器控制拼装机进行大范围移动完成管片拼装工作，这将工人们置于极高的安全风险之中，包括但不限于高空坠落、重型机械意外碰撞等潜在危险源，这些无疑对工人的生命安全构成了严重威胁。此外，频繁地上下移动以查看管片之间的位姿关系，导致人工管片拼装操作的质量和工人安全性难以保证，这已成为制约盾构施工效率的主要瓶颈。因此，探索并应用新技术以辅助管片更安全、高效的拼装，已成为保障施工人员生命安全、推动盾构隧道建设行业可持续发展的迫切需求。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法和系统，其目的在于，解决现有的管片拼装过程查看难度大导致管片拼装操作的质量和工人安全性难以保证的技术问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，
3、s1：获取fbx文件格式的全自动管片拼装机的三维模型及待拼装管片的三维模型；
4、s2：利用webgl应用中的three.js开发库将所述全自动管片拼装机和所述待拼装管片各自的fbx文件格式的三维模型分别加载成所述全自动管片拼装机的初始模型和所述待拼装管片的初始模型；
5、s3：从各个数据平台获取管片拼装任务相关的多源数据，所述多源数据包括：所述待拼装管片的相关数据、所述全自动管片拼装机的运行状态数据和所述全自动管片拼装机的动力系统状态数据；
6、s4：利用所述管片拼装任务相关的多源数据实时调整所述全自动管片拼装机的初始模型和所述待拼装管片的初始模型各自对应的位姿信息，并实时模拟展示管片拼装全过程、所述全自动管片拼装机的执行状态参数以及所述待拼装管片的成型状态参数。
7、在其中一个实施例中，所述s1包括：
8、s11：构建立体光刻格式的所述全自动管片拼装机和所述待拼装管片的三维模型；
9、s12：对所述立体光刻文件格式的所述全自动管片拼装机和所述待拼装管片的三维模型分别进行轻量化，得到fbx文件格式的全自动管片拼装机的三维模型及待拼装管片的三维模型。
10、在其中一个实施例中，所述s12包括：利用3ds max软件中的优化修改器对所述立体光刻文件格式的所述全自动管片拼装机和所述待拼装管片的三维模型分别进行轻量化，以减少对象中的顶点数同时保持对象的外观，得到fbx文件格式的全自动管片拼装机的三维模型及待拼装管片的三维模型。
11、在其中一个实施例中，所述轻量化的优化模式包括：压碎边界、保护边界和排除边界。
12、在其中一个实施例中，所述s12包括：将所述立体光刻文件格式的所述全自动管片拼装机和所述待拼装管片的三维模型导入3ds max软件进行处理，通过使用prooptimizer修改器减少对象中的顶点数，同时保持对象的外观，得到fbx文件格式的全自动管片拼装机的三维模型及待拼装管片的三维模型。
13、在其中一个实施例中，所述s3包括：利用websocket通信协议从各个数据平台获取管片拼装任务相关的多源数据。
14、在其中一个实施例中，所述s3之前包括：
15、利用多个面结构光相机采集所述待拼装管片的相关数据，并传输给所述数据平台；
16、利用行程传感器、压力传感器和真空度传感器采集所述全自动管片拼装机的运行状态数据，并传输给所述数据平台；
17、利用盾构机平台采集所述全自动管片拼装机的动力系统状态数据，并传输给所述数据平台。
18、按照本专利技术的另一方面，提供了一种全自动管片拼装机工作过程的实时可
19、建模模块，用于获取fbx文件格式的全自动管片拼装机的三维模型及待拼装管片的三维模型；
20、优化模块，用于利用webgl应用中的three.js开发库将所述全自动管片拼装机和所述待拼装管片各自的fbx文件格式的三维模型分别加载成所述全自动管片拼装机的初始模型和所述待拼装管片的初始模型；
21、传输模块，用于从各个数据平台获取管片拼装任务相关的多源数据，所述多源数据包括：所述待拼装管片的相关数据、所述全自动管片拼装机的运行状态数据和所述全自动管片拼装机的动力系统状态数据；
22、展示模块，用于利用所述管片拼装任务相关的多源数据实时调整所述全自动管片拼装机的初始模型和所述待拼装管片的初始模型各自对应的位姿信息，并实时模拟展示管片拼装全过程、所述全自动管片拼装机的执行状态参数以及所述待拼装管片的成型状态参数。
23、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
24、（1）本专利技术提供一种全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其利用webgl应用中的three.js开发库将全自动管片拼装机和待拼装管片各自的fbx文件格式的三维模型加载成全自动管片拼装机的初始模型和待拼装管片的初始模型；再利用管片拼装任务相关的多源数据实时调整两种初始模型的位姿信息，并实时模拟展示管片拼装全过程、全自动管片拼装机的执行状态参数以及待拼装管片的成型状态参数；进一步地，通过实时获取拼装机末端位姿以及管片位姿数据，驱动拼装机油缸、拼装机末端与管片模型的实时动态更新，使施工人员便捷的通过屏幕查看整个管片拼装任务的过程，从而提高整个管片拼装操作的质量和工人安全性。
25、（2）本方案先构建立体光刻文件格式的所述全自动管片拼装机和所述待拼装管片的三维模型，在进行轻量化和格式转换，该方式操作简单。
26、（3）本方案利用3ds max软件中的优化修改器对所述立体光刻文件格式的所述全自动管片拼装机和所述待拼装管片的三维模型分别进行轻量化，该方式的好处在于，通过使用prooptimizer修改器减少对象中的顶点数（减少面数），同时保持对象的外观。
27、（4）本方案中轻量化的优化模式包括：压碎边界、保护边界和排除边界，如此设计，其好处在于，通过减少不必要的几何细节，降低模型的多边形数量，减少了计算机图形渲染和计算时的资源消耗，从而提升了仿真和分析的计算速度，在实际的工程应用中，轻量化的模型能够加快实时数据更新与处理速度，增强系统的响应能力，尤其是在多任务或并行作业的情况下，提高了整体操作流畅性。
28、（5）本方案将所述立体光刻文件格式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，所述S1包括：
3.如权利要求2所述的全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，所述S12包括：
4.如权利要求3所述的全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，所述轻量化的优化模式包括：压碎边界、保护边界和排除边界。
5.如权利要求3所述的全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，所述S12包括：
6.如权利要求1所述的全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，所述S3包括：利用WebSocket通信协议从统一的数据平台获取管片拼装任务相关的多源数据。
7.如权利要求6所述的全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，所述S3之前包括：
8.一种全自动管片拼装机工作过程的实时可视化系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，所述s1包括：
3.如权利要求2所述的全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，所述s12包括：
4.如权利要求3所述的全自动管片拼装机工作过程的实时可视化方法，其特征在于，所述轻量化的优化模式包括：压碎边界、保护边界和排除边界。
5.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：方伟立，陈柯宇，骆汉宾，沈辉，谢佳杰，颜洪宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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