CN112253167B - 隧道管片拼装方法、装置、系统及掘进机 - Google Patents

Abstract

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。

Description

隧道管片拼装方法、装置、系统及掘进机

技术领域

本公开涉及隧道建造技术领域，尤其涉及隧道管片拼装方法、装置、系统及掘进机。

背景技术

地铁、高速公路以及高铁建造过程中，往往需要地下或者山体内修建隧道，这就需要使用掘进机。掘进机利用回转刀具破碎土壤中的岩石，并且随着刀具的转动而、将泥土和破碎的岩石等卸到运输带上，形成整个隧道断面，并且在形成的隧道壁上拼装隧道管片，隧道管片拼装在隧洞内，起到初步支撑作用形成隧道，从而可以安全、高效地完成隧道修建工作。

目前，隧道管片采用人工式喂片运输和拼装。人工拼装管片依赖人工技术水平，经常出现隧道管片间接缝较大、隧道管片错位等现象，因此，隧道管片的拼装精度较低，导致隧洞稳定性和安全性较低，并且在隧道管片的吊运、拼装过程中，常发生隧道管片磕碰，造成隧道管片破损，容易导致隧道漏水。同时，人工拼装隧道管片速度较慢，数据显示，人工拼装隧道管片的拼装时间约占隧道掘进时间的1/3-1/2，这浪费大量的人力和时间，降低了隧道施工效率。

因此，隧道修建过程中，提高隧道管片拼装效率和精度，降低人工和时间成本，成为亟待解决的问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种隧道管片拼装方法、装置、系统及掘进机。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种隧道管片拼装方法，应用于掘进机，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。

优选的，所述方法还包括：

通过激光传感器和所述视觉传感器确定所述隧道管片与已安装的相邻隧道管片之间的拼缝尺寸；

确定所述拼缝尺寸是否超过拼缝尺寸阈值；

在确定所述拼缝尺寸超过拼缝尺寸阈值的情况下，确定所述隧道管片的调整信息；

根据所述调整信息控制所述液压执行机构将所述隧道管片调整安装至所述调整信息对应的位置，以使所述隧道管片与所述已安装的相邻隧道管片之间的拼缝尺寸不超过拼缝尺寸阈值。

优选的，所述掘进机安装有扫描装置；

所述根据所述图像信息确定所述隧道管片的类型包括：

根据所述图像信息将所述隧道管片按照预设顺序进行切割，得到所述预设顺序对应的临时图像；

通过所述扫描装置对每一所述临时图像进行逐行扫描，得到扫描图像；

将所述扫描图像与所述隧道管片模板信息进行匹配，得到所述扫描图像的像素匹配率；

根据所述像素匹配率确定所述每一所述扫描图像中像素匹配率最高的目标扫描图像；

确定所述目标扫描图像对应的像素匹配率是否达到预设匹配率阈值；

在确定所述目标扫描图像对应的像素匹配率达到预设匹配率阈值的情况下，从所述目标扫描图像中检测是否存在指定标识，并根据所述指定标识确定所述隧道管片的类型。

优选的，所述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表征的拼接位置，还包括：

通过激光传感器确定所述隧道管片的高度信息，以及通过所述视觉传感器确定所述隧道管片的姿态信息；

根据所述高度信息、所述姿态信息和所述拼接位置信息，确定所述隧道管片的旋转角度信息和旋转方向信息；

根据所述旋转角度信息和所述旋转方向信息，控制所述液压执行机构调整所述隧道管片的拼接姿态。

优选的，所述根据所述高度信息、所述姿态信息和所述拼接位置信息，确定所述隧道管片的旋转角度信息和旋转方向信息，包括：

根据隧洞信息构建所述隧道管片对应的姿态三维数据模型；

根据所述高度信息、所述姿态信息以及所述姿态三维数据模型确定所述隧道管片的空间位置坐标；

根据所述拼接位置信息和所述空间位置坐标，确定所述隧道管片在所述姿态三维数据模型的旋转角度信息和旋转方向信息。

优选的，所述控制管片吊运系统将所述隧道管片吊运至待拼装区域，包括：

确定所述控制管片吊运系统的吊具是否处于初始位置；

在确定所述控制管片吊运系统的吊具处于初始位置的情况下，根据施工隧道设计轴线信息，控制所述吊具将所述隧道管片吊运至目标区域，其中，所述目标区域为喂片机能够抓取所述隧道管片的区域；

控制所述喂片机的拖拉油缸进行伸动作直到触发拖拉油缸限位信号，并控制所述喂片机的顶升油缸进行伸动作直到触发顶升油缸限位信号，将所述隧道管片运载至所述待拼装区域。

优选的，所述隧道管片的类型为普通块类型或者封顶块类型。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种一种隧道管片拼装装置，包括：

存储器，其上存储有可编程控制指令；

处理器，用于执行所述存储器中的所述可编程控制指令，以实现第一方面所述方法的步骤。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种隧道管片拼装系统，包括：第二方面所述的隧道管片拼装装置，与所述隧道管片拼装装置通信连接的管片吊运系统，与所述隧道管片拼装装置通信连接的喂片机，与所述隧道管片拼装装置通信连接的激光传感器，与所述隧道管片拼装装置通信连接的视觉传感器，与所述隧道管片拼装装置通信连接的扫描装置，与所述隧道管片拼装装置通信连接的液压执行机构；

其中，所述管片吊运系统，用于将所述隧道管片吊运至目标区域，其中，目标区域为喂片机能够抓取所述隧道管片的区域；

所述喂片机，用于装载所述隧道管片，并将所述隧道管片运载至待拼装区域；

所述激光传感器，用于采集所述隧道管片的高度信息，采集所述隧道管片与所述目标区域的第一距离，以及采集所述隧道管片与拼接位置信息对应的拼接位置的第二距离；

所述视觉传感器，用于采集所述隧道管片的图像信息以及采集所述隧道管片的姿态信息；

所述扫描装置，用于对每一临时图像进行逐行扫描，得到扫描图像；

所述液压执行机构，用于将所述隧道管片安装至拼接位置信息对应的拼接位置。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种掘进机，所述掘进机包括第三方面所述的隧道管片拼装系统。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过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，可以实现隧道管片的自动化运输和拼装，保障了隧道管片拼装的效率和精度，进而，降低了人力和时间成本，提高了隧道建造过程中的施工效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种隧道管片拼接方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种隧道管片拼接方法的流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种实现步骤S103的方法的流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的另一种实现步骤S103的方法的流程图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种实现步骤S105的方法的流程图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种实现步骤S1052的方法的流程图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种实现步骤S101的方法的流程图。

图8是根据一示例性实施例示的另一种隧道管片拼接方法的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种隧道管片拼接方法的流程图，如图1所示，所述方法应用于掘进机，包括以下步骤。

S101、控制管片吊运系统将所述隧道管片吊运至待拼装区域；

S102、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；

S103、根据所述图像信息确定所述隧道管片的类型；

S104、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；

S105、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。

具体地，管片吊运系统安装有行走编码器、吊具升降减速装置、落料区减速停止装置和无线I/O通讯模块。编码器可以基于激光传感器和视觉传感器实时检测隧道管片的吊运状态，并根据隧道管片与带拼装区域的距离，确定减速限位位置和落料限位位置。

进一步地，在隧道管片到达减速限位位置的时候，控制吊具升降减速装置减速，是运输小车减速行驶，并在运输小车到达落料位置时，控制落料区减速停止装置工作，使隧道管片放置在待拼装区域。

可选地，掘进机可以基于可编程控制器控制管片吊运系统抓取和释放隧道管片，也可以控制相应装置的自动化行走、自动化升降，达到隧道管片自动化吊运目的。

可选地，视觉传感器可以为固定的光学透镜系统，也可以为具有焦距和光学变焦能力的工业摄像机。

上述技术方案通过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，可以实现隧道管片的自动化运输和拼装，保障了隧道管片拼装的效率和精度，进而，降低了人力和时间成本，提高了隧道建造过程中的施工效率。

优选的，图2是根据一示例性实施例示出的另一种隧道管片拼接方法的流程图，如图2所示，在图1所示的流程图的基础上，所述方法还包括以下步骤：

S201、通过激光传感器和所述视觉传感器确定所述隧道管片与已安装的相邻隧道管片之间的拼缝尺寸；

S202、确定所述拼缝尺寸是否超过拼缝尺寸阈值；

S203、在确定所述拼缝尺寸超过拼缝尺寸阈值的情况下，确定所述隧道管片的调整信息；

S204、根据所述调整信息控制所述液压执行机构将所述隧道管片调整安装至所述调整信息对应的位置，以使所述隧道管片与所述已安装的相邻隧道管片之间的拼缝尺寸不超过拼缝尺寸阈值。

采用上述技术方案，可以尽量保证隧道管片之间的拼缝尺寸，从而减少漏水等事故的发生，提高了隧道管片安装的精度，保证了隧道修建的质量。

优选的，所述掘进机安装有扫描装置；

参考图3所示出的一种示例性实现步骤S103的方法的流程图，在步骤S103，所述根据所述图像信息确定所述隧道管片的类型包括：

S1031、根据所述图像信息将所述隧道管片按照预设顺序进行切割，得到所述预设顺序对应的临时图像；

S1032、通过所述扫描装置对每一所述临时图像进行逐行扫描，得到扫描图像；

S1033、将所述扫描图像与所述隧道管片模板信息进行匹配，得到所述扫描图像的像素匹配率；

S1034、根据所述像素匹配率确定所述每一所述扫描图像中像素匹配率最高的目标扫描图像；

S1035、确定所述目标扫描图像对应的像素匹配率是否达到预设匹配率阈值；

S1036、在确定所述目标扫描图像对应的像素匹配率达到预设匹配率阈值的情况下，从所述目标扫描图像中检测是否存在指定标识，并根据所述指定标识确定所述隧道管片的类型。

具体地，可以通过视觉传感器获取隧道管片的图像标识，该图像标识是在生产隧道管片时，在图像标识符块区为每一隧道管片作出的唯一标识，并采用模板匹配的方式确定管片型号。

具体实施时，在生产隧道管片时，通过系统生成唯一标识，并且在图像标识符块区为每一隧道管片作出的唯一标识，同时将该标识存储到系统中。例如，可以在系统中预先生成B1/B2/B3…/L1/L2/K等字符串，并在图像标识符块区为每一隧道管片作出该字符串，该图像标识符块区为最佳匹配区域。

示例地，在系统预先定义将隧道管片图像信息表征的隧道管片图像划分为100x100的图像，将该100x100的隧道管片图像作为输入图像，而系统中隧道管片模板信息为定义10x10的标识符模板图像。

具体地，隧道管片图像信息与隧道管片模板信息匹配识别过程如下：

（1）将隧道管片的图像信息表征的隧道管片图像以左上角为坐标原点，并确定左上角坐标为（0，0），进而一次按照10×10的面积大小进行隧道管片图像切割，得到（0，0）至（10，10）的临时图像，以此类推；

（2）将（0，0）至（10，10）的临时图像和标识符模板图像进行对比，对比结果记为C，其中，对比结果C为图像（0，0）处的像素，得到（0，0）至（10，10）的临时图像的像素匹配率；

（3）相应地，将其他临时图像依次与标识符模板图像进行对比，直到隧道管片的图像信息表征的隧道管片图像的右下角，得到每一临时图像的像素匹配率；

（4）确定像素匹配率找那个的最大值，并判断该最大值是否达到预设匹配率阈值；

（5）在确定所述目标扫描图像对应的像素匹配率达到预设匹配率阈值的情况下，从所述目标扫描图像中检测是否存在指定标识，并根据所述指定标识确定所述隧道管片的类型。

可选地，在存在指定标识的情况下，根据指定标识确定管片类型，在不存在指定标识的情况下，可以排除该像素匹配率最大值，利用像素匹配率次最大值进行指定标识识别，进而确定隧道管片的类型。

可选地，在确定所述目标扫描图像对应的像素匹配率达到预设匹配率阈值的情况下，重新对图片信息表征的隧道管片图像进行切割。

参考图4所示出的流程图S410，通过视觉传感器获取图像信息；并将该图像信息作为输入信息输入到系统中，进而执行步骤S420，从系统中读取模板图像信息；进一步地，执行步骤S430，切割图像信息表针的隧道管片图像，并逐行扫描得到临时图像，并与模板图像信息进行比对，获得每一临时图像对应的像素匹配率。

并且，执行步骤S440，判断逐行扫描以及比对是否完成；若逐行扫描未完成或者临时图像与模板信息比对未完成，继续执行步骤S430；若逐行扫描完成并且临时图像与模板信息比对完成，继续执行步骤S450，确定像素匹配率中的最大值。

进一步地，在得到确定像素匹配率中的最大值后，执行步骤S460，判断该最大值的像素匹配率是否达到预设匹配率阈值；并在该最大值的像素匹配率达到预设匹配率阈值的情况下，执行步骤S470，检测到指定字符确定隧道管片类型；在该最大值的像素匹配率未达到预设匹配率阈值的情况下，执行步骤S480，重新对图片信息表征的隧道管片图像进行切割，进而重新执行步骤S410~S480，直至确定隧道管片的类型为止。

优选的，参考图5所示出的一种示例性实现步骤S105的方法的流程图，在步骤S105中，所述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表征的拼接位置，还包括：

S1051、通过激光传感器确定所述隧道管片的高度信息，以及通过所述视觉传感器确定所述隧道管片的姿态信息；

S1052、根据所述高度信息、所述姿态信息和所述拼接位置信息，确定所述隧道管片的旋转角度信息和旋转方向信息；

S1053、根据所述旋转角度信息和所述旋转方向信息，控制所述液压执行机构调整所述隧道管片的拼接姿态。

采用上述技术方案，可以实时地获取隧道管片的高度信息和姿态信息，进而确定隧道管片在拼装前的旋转角度信息和旋转方向信息，进而实时调整隧道管片在拼装前的姿态。

隧道管片拼装时，可以通过PLC逻辑控制器自动化抓取，在拼装前可以粗精度定位，将拼装机调节至激光测距传感器及视觉传感器可识别管片特征信息的位置。粗定位过程结束精定位过程介入管片自动化抓取动作，精定位过程依靠激光测距技术、光学图像处理技术等建立管片姿态数据反馈机制，动态调节管片姿态信息。激光测距传感器实时监测管片高度姿态数据，数据信息反馈至PLC逻辑控制器实现动态调整管片姿态。这样，可以提高拼装的精确度。

优选的，参考图6所示出的一种示例性实现步骤S1052的方法的流程图，在步骤S1052中，所述根据所述高度信息、所述姿态信息和所述拼接位置信息，确定所述隧道管片的旋转角度信息和旋转方向信息，包括：

S10521、根据隧洞信息构建所述隧道管片对应的姿态三维数据模型；

S10522、根据所述高度信息、所述姿态信息以及所述姿态三维数据模型确定所述隧道管片的空间位置坐标；

S10523、根据所述拼接位置信息和所述空间位置坐标，确定所述隧道管片在所述姿态三维数据模型的旋转角度信息和旋转方向信息。

具体地，可以通过视觉传感器实时采集隧洞信息，隧洞信息是指隧洞内的环境信息，进而建立相应的姿态三维数据模型，进而基于分析高度信息、所述姿态信息可以确定隧道管片在姿态三维数据模型中的空间位置坐标，并且可以根据拼接位置信息和所述空间位置坐标生成相应的动作指令，该动作指令可以发送至液压执行机构，以指示液压执行机构实时调整管片姿态直至完成管片拼装工作。

优选的，参考图7所示出的一种示例性实现步骤S101的方法的流程图，在步骤S101中，所述控制管片吊运系统将所述隧道管片吊运至待拼装区域，包括：

S1011、确定所述控制管片吊运系统的吊具是否处于初始位置；

S1012、在确定所述控制管片吊运系统的吊具处于初始位置的情况下，根据施工隧道设计轴线信息，控制所述吊具将所述隧道管片吊运至目标区域。

其中，所述目标区域为喂片机能够抓取所述隧道管片的区域；

S1013、控制所述喂片机的拖拉油缸进行伸动作直到触发拖拉油缸限位信号，并控制所述喂片机的顶升油缸进行伸动作直到触发顶升油缸限位信号，将所述隧道管片运载至所述待拼装区域。

具体地，在隧道管片吊运系统将隧道管片运送至目标区域后，隧道管片吊运系统可以通过无线I/O模块反馈到达信息，掘进机在收到该达到信息后，可以生成向喂片机动作许可指令，并将该喂片机动作许可指令发送到喂片机，喂片机在接收到该喂片机动作许可指令的情况下，进入装在模式。

进一步地，喂片机进入装载模式，依次运输隧道管片至待拼装区域。装载模式下，喂片机的拖拉油缸进行伸动作，直到触发限位停止动作，将隧道管片运送至指定区域，进而顶升油缸进行伸动作将隧道管片提升，并在触发限位后动作停止，同时，拖拉油缸进行缩动作直至触发缩停止限位。之后顶升油缸进行缩动作触发限位后停止，完成单个管片装载动作，多管片交替运输至拼装机待抓取区域，直至整环管片自动化喂片完成。

采用上述技术方案，可以减少隧道管片的运输成本，也可以减少运输过程中的碰撞等，进而可以保证隧道管片的质量，从而提高隧道修建的质量，自动化运输也可以提高隧道建造的施工效率。

优选的，所述隧道管片的类型为普通块类型或者封顶块类型。

下面通过一个具体的实施例来说明本公开所提供的技术方案：参考图7所示的隧道管片拼装方法的流程图。隧道管片自动化拼装启动，判断各装置是否在初始位置，包括：管片吊运系统的吊具是否在相应的初始位置；喂片机是否在相应的初始位置；拼装机是否在相应的初始位置。

进一步地，在管片吊运系统的吊具未在相应的初始位置的情况下，执行吊具自动初始化的步骤，包括：吊具行走/升降等动作，进而使管片吊运系统的吊具在相应的初始位置；在拼装机未在相应的初始位置的情况下，执行拼装机自动初始化的步骤，包括：拼装机滑动/旋转/伸缩等动作，直至拼装机在相应的初始位置。

进一步地，在管片吊运系统的吊具在相应的初始位置的情况下，执行吊具抓取隧道管片的步骤，并控制吊具自动化行走，直到运输小车运输隧道管片动作至目标区域。在运输小车运输隧道管片动作至目标区域的情况下，控制吊具自动化升降，并确定隧道管片处于有效区域，包括：吊具微调，并判断隧道管片是否在有效区域。在运输小车运输隧道管片动作未至目标区域，或者隧道管片未处于有效区域，继续执行控制吊具自动化行走的步骤。

进一步地，隧道管片处于有效区域的情况下，确定隧道管片运送完成。进而控制喂片机进入装载模式，包括：喂片机自动装载/喂片，将隧道管片送到待拼装区域，进而通过无线I/O发送到位信号。

进一步地，控制拼装机对隧道管片自动化抓取，在抓取和拼装过程中，通过视觉传感器/激光传感器确定高度等，并且实时对管片角度解算和判断管片旋转到位，进而，确定隧道管片与相邻已安装隧道管片的拼缝尺寸是否合格，在拼缝尺寸不合格的情况下，继续执行管片自动化拼装，移动隧道管片的位置和调整角度。在拼缝尺寸合格的情况下，自动化拼装结束。

根据本公开实施例还提供一种一种隧道管片拼装装置，包括：

存储器，其上存储有可编程控制指令；

处理器，用于执行所述存储器中的所述可编程控制指令，以实现所述隧道管片拼接方法的步骤。

关于上述实施例中的装置，其执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可编程控制指令，该可编程控制指令被处理器执行时实现本公开提供的隧道管片拼接方法的步骤。

基于相同的发明构思，根据本公开实施例还提供一种隧道管片拼装系统，包括：所述的隧道管片拼装装置，与所述隧道管片拼装装置通信连接的管片吊运系统，与所述隧道管片拼装装置通信连接的喂片机，与所述隧道管片拼装装置通信连接的激光传感器，与所述隧道管片拼装装置通信连接的视觉传感器，与所述隧道管片拼装装置通信连接的扫描装置，与所述隧道管片拼装装置通信连接的液压执行机构；

其中，所述管片吊运系统，用于将所述隧道管片吊运至目标区域，其中，目标区域为喂片机能够抓取所述隧道管片的区域；

所述喂片机，用于装载所述隧道管片，并将所述隧道管片运载至待拼装区域；

所述激光传感器，用于采集所述隧道管片的高度信息，采集所述隧道管片与所述目标区域的第一距离，以及采集所述隧道管片与拼接位置信息对应的拼接位置的第二距离；

所述视觉传感器，用于采集所述隧道管片的图像信息以及采集所述隧道管片的姿态信息；

所述扫描装置，用于对每一临时图像进行逐行扫描，得到扫描图像；

所述液压执行机构，用于将所述隧道管片安装至拼接位置信息对应的拼接位置。

基于相同的发明构思，根据本公开实施例还提供一种掘进机，所述掘进机包括所述的隧道管片拼装系统。因此，本公开实施例所提供的掘进机不仅可以实现隧洞的掘进工作，还可以自动化地实现隧洞隧道管片的拼装，可以实现隧道管片的自动化运输和拼装，保障了隧道管片拼装的效率和精度，进而，降低了人力和时间成本，提高了隧道建造过程中的施工效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种隧道管片拼装方法，应用于掘进机，其特征在于，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；

所述掘进机安装有扫描装置；所述根据所述图像信息确定所述隧道管片的类型包括：根据所述图像信息将所述隧道管片按照预设顺序进行切割，得到所述预设顺序对应的临时图像；通过所述扫描装置对每一所述临时图像进行逐行扫描，得到扫描图像；将所述扫描图像与所述隧道管片模板信息进行匹配，得到所述扫描图像的像素匹配率；根据所述像素匹配率确定所述每一所述扫描图像中像素匹配率最高的目标扫描图像；确定所述目标扫描图像对应的像素匹配率是否达到预设匹配率阈值；在确定所述目标扫描图像对应的像素匹配率达到预设匹配率阈值的情况下，从所述目标扫描图像中检测是否存在指定标识，并根据所述指定标识确定所述隧道管片的类型；

所述方法还包括：通过激光传感器和所述视觉传感器确定所述隧道管片与已安装的相邻隧道管片之间的拼缝尺寸；确定所述拼缝尺寸是否超过拼缝尺寸阈值；在确定所述拼缝尺寸超过拼缝尺寸阈值的情况下，确定所述隧道管片的调整信息；根据所述调整信息控制所述液压执行机构将所述隧道管片调整安装至所述调整信息对应的位置，以使所述隧道管片与所述已安装的相邻隧道管片之间的拼缝尺寸不超过拼缝尺寸阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述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表征的拼接位置，还包括：通过激光传感器确定所述隧道管片的高度信息，以及通过所述视觉传感器确定所述隧道管片的姿态信息；根据所述高度信息、所述姿态信息和所述拼接位置信息，确定所述隧道管片的旋转角度信息和旋转方向信息；根据所述旋转角度信息和所述旋转方向信息，控制所述液压执行机构调整所述隧道管片的拼接姿态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述高度信息、所述姿态信息和所述拼接位置信息，确定所述隧道管片的旋转角度信息和旋转方向信息，包括：根据隧洞信息构建所述隧道管片对应的姿态三维数据模型；根据所述高度信息、所述姿态信息以及所述姿态三维数据模型确定所述隧道管片的空间位置坐标；根据所述拼接位置信息和所述空间位置坐标，确定所述隧道管片在所述姿态三维数据模型的旋转角度信息和旋转方向信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制管片吊运系统将所述隧道管片吊运至待拼装区域，包括：确定所述控制管片吊运系统的吊具是否处于初始位置；在确定所述控制管片吊运系统的吊具处于初始位置的情况下，根据施工隧道设计轴线信息，控制所述吊具将所述隧道管片吊运至目标区域，其中，所述目标区域为喂片机能够抓取所述隧道管片的区域；控制所述喂片机的拖拉油缸进行伸动作直到触发拖拉油缸限位信号，并控制所述喂片机的顶升油缸进行伸动作直到触发顶升油缸限位信号，将所述隧道管片运载至所述待拼装区域。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述隧道管片的类型为普通块类型或者封顶块类型。

6.一种隧道管片拼装装置，其特征在于，包括：存储器，其上存储有可编程控制指令；处理器，用于执行所述存储器中的所述可编程控制指令，以实现权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。

7.一种隧道管片拼装系统，其特征在于，包括：权利要求6所述的隧道管片拼装装置，与所述隧道管片拼装装置通信连接的管片吊运系统，与所述隧道管片拼装装置通信连接的喂片机，与所述隧道管片拼装装置通信连接的激光传感器，与所述隧道管片拼装装置通信连接的视觉传感器，与所述隧道管片拼装装置通信连接的扫描装置，与所述隧道管片拼装装置通信连接的液压执行机构；其中，所述管片吊运系统，用于将所述隧道管片吊运至目标区域，其中，目标区域为喂片机能够抓取所述隧道管片的区域；所述喂片机，用于装载所述隧道管片，并将所述隧道管片运载至待拼装区域；所述激光传感器，用于采集所述隧道管片的高度信息，采集所述隧道管片与所述目标区域的第一距离，以及采集所述隧道管片与拼接位置信息对应的拼接位置的第二距离；所述视觉传感器，用于采集所述隧道管片的图像信息以及采集所述隧道管片的姿态信息；所述扫描装置，用于对每一临时图像进行逐行扫描，得到扫描图像；所述液压执行机构，用于将所述隧道管片安装至拼接位置信息对应的拼接位置。

8.一种掘进机，其特征在于，所述掘进机包括权利要求7所述的隧道管片拼装系统。

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