[发明专利]全自动盾构机管片拼装方法及系统

权利要求书

1.一种全自动盾构机管片拼装方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供拼装机，将所述拼装机安装在盾构机上；

提供第一双目传感器和第二双目传感器，将所述第一双目传感器和所述第二双目传感器对称的安装在所述拼装机的回转盘上，且所述第一双目传感器和所述第二双目传感器位于所述拼装机的单机械臂的两侧，所述第一双目传感器和所述第二双目传感器为3D视觉传感器；

提供标定球，将所述标定球安装在待拼装管片的两端部处，所提供的标定球为荧光球，且于所述待拼装管片的对应端部处安装至少三个荧光球，所述的至少三个荧光球不在同一直线上；

利用所述拼装机的机械臂抓取所述待拼装管片并将所述待拼装管片运送至拼装范围内；

利用所述第一双目传感器和所述第二双目传感器检测所述待拼装管片上安装的标定球的位置信息；以及

根据检测得到的待拼装管片上的标定球的位置信息计算得出所述待拼装管片的位姿信息，结合所述待拼装管片的目标拼装位姿控制所述拼装机运动以将所述待拼装管片运送到位，从而完成管片的拼装；

利用所述拼装机的机械臂抓取待拼装管片时，利用所述第一双目传感器和所述第二双目传感器检测待拼装管片的初始位置信息；

基于检测得到所述待拼装管片的初始位置信息，结合所述机械臂的当前位置信息计算得出所述机械臂的抓取运动路径；

利用所述抓取运动路径控制所述机械臂运动并实现抓取待拼装管片；

所述待拼装管片的目标拼装位姿通过如下步骤得到：

在所述机械臂运动至拼装范围内时，利用所述第一双目传感器和所述第二双目传感器检测与待拼装管片相邻的已拼装完成的管片的位姿信息；

通过检测得到的与待拼装管片相邻的已拼装完成的管片的位姿信息计算得到所述待拼装管片的目标拼装位姿；

所述第一双目传感器和所述第二双目传感器能够检测到与待拼装管片相邻的已拼装完成的管片上的标定球的位置信息，从而可得到该与待拼装管片相邻的已拼装完成的管片的位姿信息；

在控制所述拼装机运动以将所述待拼装管片运送到位的过程中，利用所述第一双目传感器和所述第二双目传感器实时检测所述待拼装管片的实时位姿信息；

比较检测得到实时位姿信息与所述目标拼装位姿以得到比较结果；

利用得到的比较结果控制所述拼装机运动以使得所述实时位姿信息与所述目标拼装位姿相重合，从而将待拼装管片运送到位；

通过检测相邻的已拼装完成的管片的位姿信息来计算得到目标拼装位姿，结合待拼装管片的当前位姿信息计算出拼装运动路径，利用所述拼装运动路径控制所述拼装机运动，在运动过程中，通过待拼装管片的实时位姿信息对所述拼装运动路径进行实时纠偏。

2.一种全自动盾构机管片拼装系统，用于控制安装在盾构机上的拼装机以完成管片拼装作业，其特征在于，所述拼装系统包括：

安装在待拼装管片的两端部处的标定球，所述标定球为荧光球，且所述待拼装管片的对应端部处安装有至少三个荧光球，所述的至少三个荧光球不在同一直线上；

对称安装在所述拼装机的回转盘上的第一双目传感器和第二双目传感器，所述第一双目传感器和所述第二双目传感器位于所述拼装机的单机械臂的两侧，通过所述第一双目传感器和所述第二双目传感器检测待拼装管片上安装的标定球的位置信息，所述第一双目传感器和所述第二双目传感器为3D视觉传感器；

与所述第一双目传感器和所述第二双目传感器连接的处理单元，所述处理单元还与所述拼装机控制连接，所述处理单元用于根据检测得到的待拼装管片上的标定球的位置信息计算得出所述待拼装管片的位姿信息，结合所述待拼装管片的目标拼装位姿控制所述拼装机运动以将所述待拼装管片运送到位，从而完成管片的拼装；

所述处理单元还用于根据所述第一双目传感器和所述第二双目传感器检测得到的待拼装管片上安装的标定球的位置信息计算得出待拼装管片的初始位置信息；

所述处理单元根据所述待拼装管片的初始位置信息结合所述拼装机的当前位置信息计算得出抓取运动路径，并利用所述抓取运动路径控制所述拼装机运动至待拼装管片的初始位置处并抓取所述待拼装管片；

所述处理单元控制所述拼装机运动至拼装范围内时，通过所述第一双目传感器和所述第二双目传感器检测与待拼装管片相邻的已拼装完成的管片的位姿信息；

通过检测得到的与待拼装管片相邻的已拼装完成的管片的位姿信息计算得到所述待拼装管片的目标拼装位姿；

所述第一双目传感器和所述第二双目传感器能够检测到与待拼装管片相邻的已拼装完成的管片上的标定球的位置信息，从而可得到该与待拼装管片相邻的已拼装完成的管片的位姿信息；

所述处理单元控制所述拼装机运动的过程中，通过所述第一双目传感器和所述第二双目传感器实时检测所述待拼装管片的实时位姿信息；

比较检测得到实时位姿信息与所述目标拼装位姿以得到比较结果；

利用得到的比较结果控制所述拼装机运动以使得所述实时位姿信息与所述目标拼装位姿相重合，从而将待拼装管片运送到位；

通过检测相邻的已拼装完成的管片的位姿信息来计算得到目标拼装位姿，结合待拼装管片的当前位姿信息计算出拼装运动路径，利用所述拼装运动路径控制所述拼装机运动，在运动过程中，通过待拼装管片的实时位姿信息对所述拼装运动路径进行实时纠偏。