[發(fā)明專利]全自動(dòng)盾構(gòu)機(jī)管片拼裝方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011446520.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN112610231B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊欠偉;楊正;孫駿;蔣宏亮;施慧俊;翟一欣;袁瑋皓;彭世寶;張弛;徐天明;李欽;陳琦;陸杰;鄭敏潔;張成杰;李炎龍;黃志紅;顏洪宇;李若涵;桂詩玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海隧道工程有限公司;上海盾構(gòu)設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究中心有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/087
• 分類號(hào): E21D9/087;E21D11/08;E21D11/40;E21F17/00;E21F17/18
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 宋小光

1.一種全自動(dòng)盾構(gòu)機(jī)管片拼裝方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供拼裝機(jī)，將所述拼裝機(jī)安裝在盾構(gòu)機(jī)上；

提供第一雙目傳感器和第二雙目傳感器，將所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器對(duì)稱的安裝在所述拼裝機(jī)的回轉(zhuǎn)盤上，且所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器位于所述拼裝機(jī)的單機(jī)械臂的兩側(cè)，所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器為3D視覺傳感器；

提供標(biāo)定球，將所述標(biāo)定球安裝在待拼裝管片的兩端部處，所提供的標(biāo)定球?yàn)闊晒馇颍矣谒龃囱b管片的對(duì)應(yīng)端部處安裝至少三個(gè)熒光球，所述的至少三個(gè)熒光球不在同一直線上；

利用所述拼裝機(jī)的機(jī)械臂抓取所述待拼裝管片并將所述待拼裝管片運(yùn)送至拼裝范圍內(nèi)；

利用所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器檢測(cè)所述待拼裝管片上安裝的標(biāo)定球的位置信息；以及

根據(jù)檢測(cè)得到的待拼裝管片上的標(biāo)定球的位置信息計(jì)算得出所述待拼裝管片的位姿信息，結(jié)合所述待拼裝管片的目標(biāo)拼裝位姿控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)以將所述待拼裝管片運(yùn)送到位，從而完成管片的拼裝；

利用所述拼裝機(jī)的機(jī)械臂抓取待拼裝管片時(shí)，利用所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器檢測(cè)待拼裝管片的初始位置信息；

基于檢測(cè)得到所述待拼裝管片的初始位置信息，結(jié)合所述機(jī)械臂的當(dāng)前位置信息計(jì)算得出所述機(jī)械臂的抓取運(yùn)動(dòng)路徑；

利用所述抓取運(yùn)動(dòng)路徑控制所述機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)抓取待拼裝管片；

所述待拼裝管片的目標(biāo)拼裝位姿通過如下步驟得到：

在所述機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至拼裝范圍內(nèi)時(shí)，利用所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器檢測(cè)與待拼裝管片相鄰的已拼裝完成的管片的位姿信息；

通過檢測(cè)得到的與待拼裝管片相鄰的已拼裝完成的管片的位姿信息計(jì)算得到所述待拼裝管片的目標(biāo)拼裝位姿；

所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器能夠檢測(cè)到與待拼裝管片相鄰的已拼裝完成的管片上的標(biāo)定球的位置信息，從而可得到該與待拼裝管片相鄰的已拼裝完成的管片的位姿信息；

在控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)以將所述待拼裝管片運(yùn)送到位的過程中，利用所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述待拼裝管片的實(shí)時(shí)位姿信息；

比較檢測(cè)得到實(shí)時(shí)位姿信息與所述目標(biāo)拼裝位姿以得到比較結(jié)果；

利用得到的比較結(jié)果控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)以使得所述實(shí)時(shí)位姿信息與所述目標(biāo)拼裝位姿相重合，從而將待拼裝管片運(yùn)送到位；

通過檢測(cè)相鄰的已拼裝完成的管片的位姿信息來計(jì)算得到目標(biāo)拼裝位姿，結(jié)合待拼裝管片的當(dāng)前位姿信息計(jì)算出拼裝運(yùn)動(dòng)路徑，利用所述拼裝運(yùn)動(dòng)路徑控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，通過待拼裝管片的實(shí)時(shí)位姿信息對(duì)所述拼裝運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏。

2.一種全自動(dòng)盾構(gòu)機(jī)管片拼裝系統(tǒng)，用于控制安裝在盾構(gòu)機(jī)上的拼裝機(jī)以完成管片拼裝作業(yè)，其特征在于，所述拼裝系統(tǒng)包括：

安裝在待拼裝管片的兩端部處的標(biāo)定球，所述標(biāo)定球?yàn)闊晒馇颍宜龃囱b管片的對(duì)應(yīng)端部處安裝有至少三個(gè)熒光球，所述的至少三個(gè)熒光球不在同一直線上；

對(duì)稱安裝在所述拼裝機(jī)的回轉(zhuǎn)盤上的第一雙目傳感器和第二雙目傳感器，所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器位于所述拼裝機(jī)的單機(jī)械臂的兩側(cè)，通過所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器檢測(cè)待拼裝管片上安裝的標(biāo)定球的位置信息，所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器為3D視覺傳感器；

與所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器連接的處理單元，所述處理單元還與所述拼裝機(jī)控制連接，所述處理單元用于根據(jù)檢測(cè)得到的待拼裝管片上的標(biāo)定球的位置信息計(jì)算得出所述待拼裝管片的位姿信息，結(jié)合所述待拼裝管片的目標(biāo)拼裝位姿控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)以將所述待拼裝管片運(yùn)送到位，從而完成管片的拼裝；

所述處理單元還用于根據(jù)所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器檢測(cè)得到的待拼裝管片上安裝的標(biāo)定球的位置信息計(jì)算得出待拼裝管片的初始位置信息；

所述處理單元根據(jù)所述待拼裝管片的初始位置信息結(jié)合所述拼裝機(jī)的當(dāng)前位置信息計(jì)算得出抓取運(yùn)動(dòng)路徑，并利用所述抓取運(yùn)動(dòng)路徑控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)至待拼裝管片的初始位置處并抓取所述待拼裝管片；

所述處理單元控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)至拼裝范圍內(nèi)時(shí)，通過所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器檢測(cè)與待拼裝管片相鄰的已拼裝完成的管片的位姿信息；

通過檢測(cè)得到的與待拼裝管片相鄰的已拼裝完成的管片的位姿信息計(jì)算得到所述待拼裝管片的目標(biāo)拼裝位姿；

所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器能夠檢測(cè)到與待拼裝管片相鄰的已拼裝完成的管片上的標(biāo)定球的位置信息，從而可得到該與待拼裝管片相鄰的已拼裝完成的管片的位姿信息；

所述處理單元控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)的過程中，通過所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述待拼裝管片的實(shí)時(shí)位姿信息；

比較檢測(cè)得到實(shí)時(shí)位姿信息與所述目標(biāo)拼裝位姿以得到比較結(jié)果；

利用得到的比較結(jié)果控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)以使得所述實(shí)時(shí)位姿信息與所述目標(biāo)拼裝位姿相重合，從而將待拼裝管片運(yùn)送到位；

通過檢測(cè)相鄰的已拼裝完成的管片的位姿信息來計(jì)算得到目標(biāo)拼裝位姿，結(jié)合待拼裝管片的當(dāng)前位姿信息計(jì)算出拼裝運(yùn)動(dòng)路徑，利用所述拼裝運(yùn)動(dòng)路徑控制所述拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，通過待拼裝管片的實(shí)時(shí)位姿信息對(duì)所述拼裝運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏。