[发明专利]隧道管片及管片模具的外形尺寸快速自动检测方法及装置

说明书

本申请提供了一种隧道管片及管片模具的外形尺寸快速自动检测方法与装置，该装置包括桁架式机械框架、工位台、上位机；所述工位台上设有管片定位小车或管片模具；采用将工位台两侧定位的四角标定点的坐标作为参考点进行机械坐标系与测量坐标系的匹配；实现了测量数据与三维点云数据的匹配融合，为每个管片型号进行了量身定制的扫描路线，当实际检测时，输入管片或管片模型的型号集合实现匹配，在测试过程中，省时省力，方便快捷。

技术领域

本发明涉及轨道交通隧道管片检测技术领域，具体涉及一种隧道管片及管片模具的外形尺寸快速自动检测方法及装置。

背景技术

近年来，随着我国高速铁路与城市轨道交通的快速发展，基础构件的生产需求越来越大，隧道盾构管片是主要的基础构件之一，采用工厂化模板预制、一次成型生产。为保证轨道交通建设期间的质量与运维期的安全，我国对隧道盾构管片检测制定了相应的国家标准和行业标准《CJJT 164-2011 盾构隧道管片质量检测技术标准》、《TBT 3353-2014 铁路隧道钢筋混凝土管片》，其中规定管片的外形尺寸是主控检测项。传统检测方法一般采用游标卡尺和钢卷尺等，不仅检测效率低，检测精度低，检测结果与检测人员的熟练程度有关，而且耗费大量的人力，传统检测方法已难以满足越来越高的生产需求与检测需求。另外，随着我国提出的“智能制造”规划，目前很多基础构件生产厂都在大力推动建设智能制造工厂，建设自动化的生产线和智能化的管理平台，减少人力成本投入，提高生产效率，提升产品质量。因此，采用高精度、高效率的智能检测系统，对新时期的轨道交通建设的高质量发展具有重要的作用。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种隧道管片及管片模具的外形尺寸快速自动检测方法及装置，将工位台两侧定位的四角标定点的坐标作为参考点进行运动坐标系与测量坐标系的匹配；实现了测量数据与三维点云数据的匹配融合，为每个管片型号进行了量身定制的扫描路线，当实际检测时，输入管片或管片模型的型号集合实现匹配，在测试过程中，省时省力，方便快捷。

本发明一方面的实施例提供一种隧道管片及管片模具的外形尺寸快速自动检测方法，包括：获取隧道管片及管片模具的型号，按照每个型号对应的预设检测路径，对隧道管片及管片模具进行检测，获取三维桁架机械手测量坐标系下的检测数据；从检测数据中提取隧道管片定位小车及管片模具的四角标定点的坐标，对测量坐标系进行标定；利用三维扫描设备获取隧道管片及管片模具在测量坐标系下的三维表面数据；在三维表面数据中提取四角标定点的坐标作为参考点对标定后的测量坐标系与测量坐标系进行匹配，完成坐标系纠正；根据坐标系纠正后的三维点云数据和输入的标准参数，形成隧道管片或管片模具的外形尺寸，并自动输出检测成果表。

在上述任意一项实施例中优选的，在对测量坐标系进行标定时，以隧道管片定位小车及管片模具的长边作为X轴，短边作为Y轴，Z轴方向向上进行标定。

在上述任意一项实施例中优选的，在输出检测成果表时，包括以下方法：

根据坐标系纠正后的三维点云数据和输入的标准参数，进行角点点云分类、弧线方向分类以及宽度方向分类；利用分类结果进行模型拟合，在拟合模型中进行尺寸计算，形成隧道管片或管片模具的外形尺寸。

在上述任意一项实施例中优选的，所述标准参数包括对隧道管片及管片模具的处理参数和工件的模型参数。

在上述任意一项实施例中优选的，在进行角点点云分类时，包括按照如下方法对角点点云进行两次定位： 根据输入的处理参数和工件的模型参数，确定隧道管片定位小车及管片模具的四角的初始点云分割范围，基于三维角点提取算法，提取四个角点。基于提取的四个角点，对点云数据进行旋转平移，实现第一次定位；再次调整输入的处理参数和工件的模型参数分割点云，提取角点，实现第二次定位。

在上述任意一项实施例中优选的，利用分类结果在拟合模型中进行尺寸计算时，包括根据分类得出的分割角点云、弧线点云、侧边点云，对分割的点云进行粗差剔除和最小二乘模型拟合，计算角点处的平面和曲面参数、侧面的平面参数、以及弧线的曲线参数。