[發明專利]全自動盾構機管片拼裝方法及系統

有效

• 申請號: 202011446520.7
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112610231B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）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（專利權）人: 上海隧道工程有限公司;上海盾構設計試驗研究中心有限公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: 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

本發明涉及一種全自動盾構機管片拼裝方法及系統，該方法包括如下步驟：將拼裝機安裝在盾構機上；將第一雙目傳感器和第二雙目傳感器對稱的安裝在拼裝機的回轉盤上；將標定球安裝在待拼裝管片的兩端部處；利用拼裝機的機械臂抓取待拼裝管片并將待拼裝管片運送至拼裝范圍內；利用第一雙目傳感器和第二雙目傳感器檢測待拼裝管片上安裝的標定球的位置信息；根據檢測得到的待拼裝管片上的標定球的位置信息計算得出待拼裝管片的位姿信息，結合待拼裝管片的目標拼裝位姿控制拼裝機運動以將待拼裝管片運送到位，從而完成管片的拼裝。本發明通過設置的雙目傳感器和標定球提高檢測精度，實現精確拼裝管片，提高自動化程度。

技術領域

本發明涉及盾構機管片拼裝技術領域，特指一種全自動盾構機管片拼裝方法及系統。

背景技術

盾構機管片拼裝機是盾構法隧道掘進技術中一種重要的機械設備，傳統的盾構機管片拼裝一般是由人工完成的，不但效率、可靠性和精確度都相對較低，而且難以滿足盾構機系統數字化，自動化的發展趨勢。

為此，申請人研發出一種用于矩形盾構的單機械臂管片拼裝機，其包括平移系統、回轉系統、機械臂系統、機械手系統以及管片夾取裝置，能夠實現自動的抓取管片并將管片運送至拼裝范圍處，由此解決了人工拼裝存在的上述問題。但是，該管片拼裝機在檢測待拼裝管片所處的位置時，是通過其上設置的距離傳感器來實現檢測的，使得檢測到的待拼裝管片的位置精確性較差，進而導致拼裝機難以將待拼裝管片準確的運送到位，在實際施工中，仍需要人工配合才能順利的完成管片安裝，其自動化程度較低。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種全自動盾構機管片拼裝方法及系統，解決現有的管片拼裝機對待拼裝管片位置檢測的精確性較低而使得難以將拼裝管片準確運送到位的問題以及自動化程度較低的問題。

實現上述目的的技術方案是：

本發明提供了一種全自動盾構機管片拼裝方法，包括如下步驟：

提供拼裝機，將所述拼裝機安裝在盾構機上；

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稱的安裝在所述拼裝機的回轉盤上，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的機械臂的兩側；

提供標定球，將所述標定球安裝在待拼裝管片的兩端部處；

利用所述拼裝機的機械臂抓取所述待拼裝管片并將所述待拼裝管片運送至拼裝范圍內；

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

根據檢測得到的待拼裝管片上的標定球的位置信息計算得出所述待拼裝管片的位姿信息，結合所述待拼裝管片的目標拼裝位姿控制所述拼裝機運動以將所述待拼裝管片運送到位，從而完成管片的拼裝。

本發明的管片拼裝方法通過設置的兩個雙目傳感器來實現待拼裝管片的位置檢測，并且為配合雙目傳感器的位置檢測，在待拼裝管片上安裝了標定球，設置的標定球的外表面在任何角度下均呈圓形，能夠提高雙目傳感器檢測結果的精確度，從而可以得到待拼裝管片的精確的位姿信息，使得控制拼裝機將待拼裝管片精確的運送到位成為可能，如此就能實現管片拼裝全過程的自動化，提高了自動化程度。

本發明全自動盾構機管片拼裝方法的進一步改進在于，利用所述拼裝機的機械臂抓取待拼裝管片時，利用所述第一雙目傳感器和所述第二雙目傳感器檢測待拼裝管片的初始位置信息；

基于檢測得到所述待拼裝管片的初始位置信息，結合所述機械臂的當前位置信息計算得出所述機械臂的抓取運動路徑；

利用所述抓取運動路徑控制所述機械臂運動并實現抓取待拼裝管片。

本發明全自動盾構機管片拼裝方法的進一步改進在于，所述待拼裝管片的目標拼裝位姿通過如下步驟得到：