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[发明专利]一种基于特征物提取的盾构机管片自动拼装方法及系统-CN202310229706.4在审
发明人：王双;甘伟荣;聂辰一;吴志洋;郭素阳;刘铁根;江俊峰 -专利权人：天津大学;中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2023-03-10 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： B23P19/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于特征物提取的盾构机管片自动拼装系统及方法，包括图像采集模块、传输模块、上位机、一阶管片位置调校模块、二阶管片位置调校模块和PLC控制模块；利用结构光技术实现管片边缘状态的测量和特征物凹槽的坐标的提取以完成盾构机管片的位姿检测，结合上位机的判别运算和PLC控制模块的精确控制实现单管片拼装的自动化。与现有技术相比，本发明具有测量精度高、自动化程度高以及抗干扰能力更强，在盾构施工环境中具有更强适用性的优势。
一种基于特征提取盾构管片自动拼装方法系统

[发明专利]一种盾构机管片智能化吊运方法及吊运系统-CN202310334044.7在审
发明人： 郭素阳;刘玲玉;吴志洋;张连昊;杨正凡;殷舒晗 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2023-03-31 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： B66C13/48 文献下载
摘要：本发明公开了一种盾构机管片智能化吊运方法及吊运系统，吊运方法包括扫描当前待吊运的管片的轮廓外形，通过其三维点云数据确定管片空间坐标姿态及生成吊具粗定位动作指令；按照粗定位动作指令调整吊具位置及姿态直至吊具移动至管片的待吊运区域；获取管片的图像信息并识别管片上的特征标志物以及获取管片的高度数据，确定特征标志物的特征点的空间三维坐标；根据特征点的三维坐标数据实时调整吊具的空间姿态直至完成精确定位并抓取管片；根据管片的当前位置信息、待卸载管片的目标区域位置信息以及管片周围空间环境信息规划管片智能化吊运路径；控制吊具根据规划的吊运路径将管片吊运至待卸载管片的目标区域。本发明能够更精确、更高效地自动吊运管片。
一种盾构管片智能化方法系统

[发明专利]盾尾端部间隙测量方法、装置及设备-CN202310348863.7在审
发明人：吴志洋;杨正凡;郭素阳;王龙驹;徐胜;丁晓辉;王慈航;付凯凯 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2023-04-04 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G01B11/14 文献下载
摘要：本公开涉及一种盾尾端部间隙测量方法、装置及设备，包括：通过光栅模组激光器在盾构管片的端部以及盾尾端部间隙投射多条第一激光线，通过线型激光器垂直于第一激光线投射第二激光线；通过工业相机正视采集盾构管片端部图像，得到管片端部图像；在管片端部图像中，根据第二激光线以及各第一激光线中相互平行部分的激光线，构建弧形盾壁曲线；在管片端部图像中，根据弧形盾壁曲线以及各第一激光线中畸变后不平行部分的激光线，确定盾尾端部间隙的上顶点和下顶点；根据第二激光线、上顶点、下顶点以及线型激光器到盾构管片的弧形盾壁的实际距离，确定盾尾端部间隙，从而提高了盾尾端部间隙测量的精度。
尾端间隙测量方法装置设备

[发明专利]用于盾构管片拼装质量的视觉检测方法及管片拼装系统-CN202211388435.9在审
发明人：吴志洋;杨甜甜;付凯凯;郭素阳;徐胜;王龙驹 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2022-11-08 - 公布日： 2023-04-04 - 主分类号： G06T7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于盾构管片拼装质量的视觉检测方法及管片拼装系统，方法包括：采集盾构管片表面包含待测目标的图像计算图像的行投影曲线和列投影曲线；分别对行投影曲线和列投影曲线作预处理，并确定各自的极小值点；根据行投影曲线的极小值点和列投影曲线的极小值点，在图像中确定感兴趣区域；对感兴趣区域以外的外部区域的像素值作区分化设置，使外部区域与感兴趣区域产生分界线；对图像进行算法处理，以确定感兴趣区域内的轮廓，并对其拟合轮廓线；确定拟合到的轮廓线围成的区域的中心，以作为待测目标在图像中的所在位置。本发明基于灰度投影曲线的视觉检测方法将待测目标限制在感兴趣区域内，提高检测精度和识别效率。
用于盾构管片拼装质量视觉检测方法系统

[发明专利]基于掘进拼装同步的盾构机推进系统及推力分配方法-CN202211589178.5在审
发明人：徐胜;谭二惠;杨开全;谢春菁;殷舒晗;张涛;梁维;郭素阳 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2022-12-12 - 公布日： 2023-03-14 - 主分类号： E21D9/06 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于掘进拼装同步的盾构机推进系统及推力分配算法，通过压力分配算法使推进油缸压力在设置的压力范围内进行调节，并且算法分区简单，能够根据系统不同的工作阶段，不断优化并精确分配每根油缸推力，使得系统在掘进拼装同步的工作过程中相邻油缸间的压力差能够降到最低，在保证总推力与合力矩的基础上将推进系统中油缸推力分布梯度变得更加平滑，保证掘进同步拼装过程中管片受力均衡从而提高拼装质量，不仅避免了因油缸压力分配不均、油缸压力过高导致的管片破损情况的发生，也保护了液压系统的运行安全，延长液压系统使用寿命。
基于掘进拼装同步盾构推进系统推力分配方法

[发明专利]基于单目视觉和激光的管片自动抓取和运输系统和方法-CN202110615406.0有效
发明人：刘铁根;赖典毅;王双;张连昊;郭素阳;江俊峰;杨正凡;刘琨;吴志洋;傅裕;聂辰一 -专利权人：天津大学;中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2021-06-02 - 公布日： 2023-03-10 - 主分类号： B66C1/12 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于单目视觉和激光的管片吊具自动抓取和运输装置和方法，通过单目视觉智能相机对管片(6)的定位孔(10)进行识别定位进而计算出吊具(5)与管片(6)的相对位置，控制吊具(5)移动以及借助激光测距完成管片(6)自动抓取；再通过单目视觉智能相机对反光三角标志物进行识别并计算出吊具(5)与喂片机(13)的相对位置，控制吊具(5)移动和借助激光测距完成管片(6)的自动运输。本发明在利用相机识别定位的过程中，减少吊具移动过程中由惯性带来的摇摆现象对识别定位精度和精定位速度产生的影响；实现了对吊具平面进行调平，从而保证激光测距传感器测量的准确度。
基于目视激光管片自动抓取运输系统方法

[发明专利]基于深度学习和激光的封顶管片自动拼装系统-CN202211490907.1在审
发明人：王双;聂辰一;吴志洋;郭素阳;刘铁根;江俊峰;甘伟荣 -专利权人：天津大学;中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2022-11-25 - 公布日： 2023-03-03 - 主分类号： E21D11/08 文献下载
摘要：本发明公布了一种基于深度学习和激光的封顶管片自动拼装系统，选择已经训练好的模型YOLOv5s，通过单目视觉智能相机对封顶管片的凹槽目标物进行识别定位进而计算出拼装机与封顶管片的相对位置，控制拼装机移动以及借助激光测距完成拼装机对封顶管片自动抓取；再通过单目视觉智能相机对已拼管片的凹槽目标物进行识别并计算出封顶管片与已拼管片的相对位置，控制拼装机移的自动拼装。最终实现封顶管片的自动抓取和拼装。本发明解决了封顶管片精度要求高的问题，提高了整个系统的鲁棒性，使得封顶管片自动拼装整个过程定位准确、耗时低、安全稳定。
基于深度学习激光封顶管片自动拼装系统

[发明专利]高精度盾构隧道壁注浆检测系统及方法-CN202210419174.6在审
发明人：吴志洋;王龙驹;杨甜甜;朱景山;徐胜;郭素阳;宋琦 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2022-04-21 - 公布日： 2022-07-22 - 主分类号： G01N29/024 文献下载
摘要：本公开涉及高精度盾构隧道壁注浆检测系统及方法，以解决相关技术中盾构隧道壁注浆探测准确性较低的问题，包括：控制模块、与控制模块通信连接的多个探测模块，每一探测模块包括多个声音发射单元和与每一声音发射单元对应设置的声音接收单元；每一探测模块中的多个声音发射单元设置在阶梯状的高度不同的发射基座上；控制模块用于，控制多个声音发射单元向被检测区域发出预设频率的出射声波信号，并控制声音接收单元接收经被检测区域反射的反射声波信号，并根据接收到的相同频率的出射声波信号与反射声波信号的时间差、不同发射平面的高度差以及出射声波信号的传播速度，确定待检测区域的注浆属性信息。可以提高盾构隧道壁注浆探测的准确性。
高精度盾构隧道壁注浆检测系统方法

[发明专利]一种用于竖向掘进机姿态测量的垂直导向系统及导向方法-CN202210489599.4在审
发明人：吴志洋;杨正凡;丁晓辉;杨甜甜;王慈航;王龙驹;郭素阳;徐胜 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2022-05-07 - 公布日： 2022-07-01 - 主分类号： G01C1/00 文献下载
摘要：本发明提出了一种用于竖向掘进机姿态测量的垂直导向系统及导向方法，竖井掘进机上开设有供垂准仪和激光测距仪的发射光线穿过的测量通道，垂准仪的发射方向竖直向下面对激光检测靶，激光测距仪测量导向系统工作平台与垂准仪的竖直距离；激光检测靶和抗震检测仪的X轴与陀螺仪上的指北方向一致，以激光检测靶的X轴逆时针旋转90°定义为Y轴，建立垂直导向系统的坐标系。本发明通过在竖直掘进机上开辟一个测量通道供垂准仪和激光测距仪的发射光线通过，并使用陀螺仪进行掘进机的自转角测量，既可以测得掘进机始发时的绝对位置，也可以根据陀螺仪上的横摇角和俯仰角实现与抗震倾斜仪的X轴和Y轴俯仰角进行复测。
一种用于竖向掘进机姿态测量垂直导向系统方法

[发明专利]隧道管片拼装方法、装置、系统及掘进机-CN202011171859.0有效
发明人： 郭素阳;于毅鹏;朱景山;冯佳磊;戴仲举;王慈航 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2020-10-28 - 公布日： 2022-05-03 - 主分类号： E21D11/08 文献下载
摘要：本公开涉及一种隧道管片拼装方法、装置、系统及掘进机，涉及隧道建造技术领域，以解决隧道管片拼装的效率和精度较低的问题，包括：控制管片吊运系统将所述隧道管片吊运至待拼装区域；在所述隧道管片吊运至所述待拼装区域的情况下，通过视觉传感器获取所述隧道管片的图像信息；根据所述图像信息确定所述隧道管片的类型；根据所述隧道管片的类型以及施工信息，确定所述隧道管片的拼接位置信息；根据所述拼接位置信息，控制液压执行机构将所述隧道管片安装至所述拼接位置信息对应的拼接位置。这样，可以提高隧道管片拼装的效率和精度。
隧道管片拼装方法装置系统掘进机

[发明专利]一种盾构机管片自动化拼装方法及装置-CN202011171866.0有效
发明人：张林;郭素阳;张连昊;王涛;杨正凡;苏浩峰 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2020-10-28 - 公布日： 2022-04-22 - 主分类号： E21D11/08 文献下载
摘要：本公开涉及一种盾构机管片自动化拼装方法及装置，以解决相关技术中人工管片拼装精度较低以及拼装过程中安全性较低的问题，包括：通过传感器技术和图像技术的结合，确定喂片机抓取和运输的参数，以及确定拼装机拼装过程中的工作参数。这样，可以高效、快速、精确的完成盾构机管片自动化拼装，可以提高盾构机管片抓取、运输过程中的安全性，以及提高盾构机管片的拼装精度，进而可以有效的提高施工效率，以及提升盾构机施工行业的智能化水平。
一种盾构管片自动化拼装方法装置

[发明专利]一种用于盾构机出土密度的实时检测仪器及方法-CN202111393521.4在审
发明人：吴志洋;张阳;万坤;徐胜;郭素阳;张连昊 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2021-11-23 - 公布日： 2022-04-15 - 主分类号： G01N9/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于盾构机出土密度的实时检测仪器及方法，包括第一太赫兹源、第二太赫兹源和相干探测系统，相干探测系统设有参考路入口和探测路入口，参考路入口与第一太赫兹源的发射端通过金属管连通，第一太赫兹源发射的太赫兹波通过金属管进入参考路入口；探测路入口与第二太赫兹源的发射端相对，渣土样品放置在探测路入口与第二太赫兹源之间，第二太赫兹源发射的太赫兹波穿过渣土样品进入探测路入口；第一太赫兹源和第二太赫兹源发出的太赫兹波在相干探测系统内发生干涉并显示出相应的电平变化情况。本发明提供的用于盾构机出土密度的实时检测仪器及方法测量速度快且准确，不涉及有害及放射性射线，对操作人员安全。
一种用于盾构出土密度实时检测仪器方法

[实用新型]一种管片自动化吊运系统-CN202121727627.9有效
发明人： 郭素阳;吴志洋;刘玲玉;杨正凡;朱景山 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2021-07-28 - 公布日： 2022-01-18 - 主分类号： E21D11/08 文献下载
摘要：本实用新型公开了盾构机技术领域的一种盾构机管片自动化吊运系统，包括识别检测控制单元、无线通信装置和运载装置，识别检测控制单元可以检测管片空间姿态信息，用于吊运装置姿态调整和动作逻辑控制。无线通信装置可以实现管片吊装设备和管片运载设备的通信，该装置可以自动完成盾构机管片的吊运，缩短了人工吊运周期，节约了盾构机施工成本，该管片自动化吊运系统能够有效检测吊运管片姿态信息，吊运装置与装载装置建立无线通信链路，实时传递管片状态信息，更高效安全地进行自动化吊运工作，能够解决操作施工安全和吊运风险问题。
一种管片自动化系统

[实用新型]电磁控空间光调制器、光源装置、激光垂准仪-CN202121570959.0有效
发明人：吴志洋;郭素阳;高迎可;杨正凡;徐胜;刘玲玉 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2021-07-12 - 公布日： 2021-12-10 - 主分类号： G02F1/09 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种电磁控空间光调制器、光源装置、激光垂准仪，电磁控空间光调制器包括透镜、导电层、电调制层、磁调制层，透镜为直三棱柱，导电层涂覆在通光区域所处的三棱柱的两个侧面的表面；电调制层由拓扑半金属材料制成，电调制层涂覆在导电层表面，电调制层的边缘还涂覆有电极层，电极层与导电层分别与外部电源连接以形成电调制回路；磁调制层由磁性半导体材料制成，磁调制层涂覆在电调制层表面，在外部磁场发生器的作用下，磁调制层用于对激光光束进行磁调制。本实用新型提供的技术方案利用电场和磁场改变拓扑半金属和磁性半导体材料中的载流子浓度，可以调控光场中不同空间位置的透过率，产生可主动调制的结构光场，调制速度快。
电磁空间调制器光源装置激光垂准仪

[发明专利]一种盾构机操作工培训考评系统-CN201911354649.2在审
发明人：杨顺东;郭宏浩;杨开全;郭素阳;于毅鹏;徐胜 -专利权人：中交天和机械设备制造有限公司
申请日： 2019-12-25 - 公布日： 2020-05-19 - 主分类号： G09B9/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种盾构机操作工培训考评系统，包括操作培训与考评单元、三维仿真单元、环境仿真与主控单元、导向测量单元，还可以包括综合管理系统。操作培训与考评单元用于供操作工进行操作并生成对应操作信号。三维仿真单元用于模拟盾构机的运动和展示模拟盾构机运动状态的三维模型并根据操作信号驱动三维模型变化。环境仿真与主控单元用于模拟和展示盾构机的工作环境、控制操作培训与考评单元并接收操作信号。导向测量单元用于实时反馈模拟盾构机运动过程中的姿态数据。本发明可以对盾构机操作工实现更加灵活、高效地培训和考评，可以大大降低硬件成本，具有较高的经济效益和推广价值。
一种盾构操作工培训考评系统

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