CN113513021B - 一种打桩机自动定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种打桩机自动定位系统及方法，系统包括传感器、摄像头、处理模块；传感器以及摄像头设置在打桩机本体上；打桩机本体包括动臂、机头；传感器用于获取动臂对应的运动信息；摄像头用于获取桩体的图像信息；处理模块用于在预先构建的空间模型中，通过运动信息以及机头在空间模型中的第一初始位置信息，确定机头在空间模型中的第一位置信息；在第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的预设区域时，通过对图像信息进行图像分析，确定机头对应的第三位置信息，第三位置信息的精度高于第一位置信息；在第三位置信息与第二位置信息在水平方向上重合时，控制打桩机工作，将桩体固定在桩位上。

Description

一种打桩机自动定位系统及方法

技术领域

本申请涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种打桩机自动定位系统及方法。

背景技术

随着我国国民经济的不断发展,公路、铁路、桥梁等基础设施建设项目也随之增加，应用于基础施工工程的沉拔桩施工机械得到广泛应用。

打桩机是利用冲击力将桩贯入地层的桩工机械，桩位的精确度对整个工程的质量有很大的影响，并且会影响到工程的进程。

但是，目前打桩机进行打桩时，需要人工多次辅助各步骤的操作，才能找到需要打桩的桩位，并且操作过程复杂，导致打桩机打桩效率低。

发明内容

本申请实施例提供一种打桩机自动定位系统及方法，用于解决打桩机打桩效率低的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

一方面，本申请实施例提供了一种打桩机自动定位系统，所述系统包括传感器、摄像头、处理模块；所述传感器以及所述摄像头设置在打桩机本体上；所述打桩机本体包括动臂、机头；所述传感器用于获取所述动臂对应的运动信息，并将所述运动信息发送至所述处理模块；所述摄像头用于获取桩体的图像信息，并将所述图像信息发送至所述处理模块；所述处理模块用于在预先构建的空间模型中，通过所述运动信息以及所述机头在所述空间模型中的第一初始位置信息，确定所述机头在所述空间模型中的第一位置信息；在所述第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的预设区域时，通过对所述图像信息进行图像分析，确定所述机头对应的第三位置信息，所述第三位置信息的精度高于所述第一位置信息；在所述第三位置信息与所述第二位置信息在水平方向上重合时，控制打桩机工作，将所述桩体固定在所述桩位上。

一个示例中，所述打桩机本体包括动臂油缸，所述动臂油缸设置在所述动臂上；所述处理模块还用于在预先构建的空间模型中，确定所述机头在所述空间模型中的所述第一初始位置信息；基于所述第一初始位置信息，通过控制所述动臂油缸伸缩，以使所述动臂带动所述机头运动，将所述机头移动至所述桩体所在的第四位置信息；在所述机头位于所述第四位置信息时，控制所述机头与所述桩体连接。

一个示例中，所述打桩机本体包括车架，所述车架与所述动臂连接；所述处理模块通过预先建立空间坐标系统，根据预先确定的所述动臂的结构尺寸、所述车架的结构尺寸以及所述动臂油缸的长度，在所述空间坐标系统中，建立所述空间模型；在所述空间模型中，确定所述车架在所述空间模型中的第二初始位置信息；基于所述第二初始位置信息，根据所述车架、动臂、机头的尺寸信息，以及所述动臂油缸的初始长度，确定所述机头在所述空间模型中的所述第一初始位置信息。

一个示例中，所述打桩机本体的控制管路上设置有电控比例阀；所述电控比例阀用于控制所述打桩机本体上的电磁阀的输出电流；所述处理模块，还用于控制所述机头移动时，通过所述电磁阀的输出电流控制所述动臂油缸伸缩，以控制所述机头的竖轴坐标不变。

一个示例中，所述处理模块还用于通过控制所述机头移动时，确定所述机头的移动路线；所述机头与所述桩体连接；通过所述摄像头获取所述移动路线上的图像信息；对所述移动路线上的图像信息进行分析，确定在所述移动路线上，没有障碍物能够阻挡所述机头以及所述桩体的移动。

一个示例中，所述处理模块还用于通过所述机头的第一位置信息，以及所述桩位对应的第二位置信息，确定所述打桩机本体对应的位移指令，所述位移指令中，将所述第一位置信息为起点，所述第二位置信息为理论终点；通过所述位移指令，控制所述打桩机本体进行位移，并通过位移过程中产生的运动信息，确定所述机头在所述位移后的实际终点；通过所述实际终点与所述理论终点之间的偏差，确定动臂油缸对应的伸缩指令；通过所述伸缩指令，控制所述动臂油缸伸缩，以使所述机头到达所述理论终点。

一个示例中，所述机头上设置水平传感器，所述水平传感器用于采集所述机头的偏摆角度数据，并将所述偏摆角度数据发送至所述处理模块，以使所述处理模块确定所述桩体竖直时与动态实时位置的偏差。

一个示例中，所述传感器为传感器组，所述传感器组包括多个角度传感器和/或位移传感器；所述动臂包括大臂、小臂、副臂，所述大臂、所述小臂、所述副臂上分别对应设置有大臂油缸、小臂油缸、副臂油缸；所述多个角度传感器分别设置于车架、所述大臂、所述小臂、所述副臂彼此相邻的连接处；所述多个位移传感器分别设置于所述大臂油缸、所述小臂油缸、所述副臂油缸上。

一个示例中，所述摄像头包括双目摄像头，所述双目摄像头设置在所述打桩机本体的驾驶室上，以使所述处理模块通过所述图像信息获取所述机头与所述桩位之间的垂直高度。

另一方面，本申请实施例提供了一种打桩机自动定位方法，应用于打桩机自动定位系统，所述系统包括传感器、摄像头、处理模块；所述传感器以及所述摄像头设置在打桩机本体上；所述打桩机本体包括动臂、机头；所述方法包括：所述处理模块，在预先构建的空间模型中，通过所述动臂对应的运动信息以及所述机头在所述空间模型中的第一初始位置信息，确定所述机头在所述空间模型中的第一位置信息；所述动臂对应的运动信息由所述传感器组获取；在所述第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的预设区域时，通过对桩体的图像信息进行图像分析，确定所述机头对应的第三位置信息，所述第三位置信息的精度高于所述第一位置信息；所述桩体的图像信息由所述摄像头获取；在所述第三位置信息与所述第二位置信息在水平方向上重合时，控制打桩机工作，将所述桩体固定在所述桩位上。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例在打桩机将桩体固定在桩位的过程中，首先通过传感器获取动臂的运动信息，并在预先构建的空间模型中，对机头进行第一次定位，能够及时监控机头在位移过程中的实际位置信息，提高对机头定位的精确性。进一步，在桩体位于桩位附近时，由于图像信息能够直观地反映出桩体与桩位之间的偏差，因此通过对摄像头采集的桩体的图像信息进行图像分析，对机头进行第二次定位，能够准确地调整机头的位置，实现了打桩机将桩体准确地固定在桩位上，从而本申请实施例能够使打桩机自动定位桩位，提高打桩机的打桩效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将结合附图来对本申请的部分实施例进行详细说明，附图中：

图1为本申请实施例提供的一种打桩机自定定位系统的框架示意图；

图2为本申请实施例提供的一种打桩机的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种打桩机自动定位方法的流程示意图；

图中，1车架、2大臂、3小臂、4副臂、5机头、6桩体、7大臂油缸、8小臂油缸、9副臂油缸。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面参照附图来对本申请的一些实施例进行详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种打桩机自动定位系统的框架示意图。

如图1所示，打桩机自动定位系统至少包括传感器、摄像头、处理模块。需要说明的是，打桩机自动定位系统也可以包括打桩机本体。

其中，传感器、摄像头均设置于打桩机本体上，传感器用于获取动臂对应的运动信息，并将运动信息发送至处理模块，摄像头用于获取桩体的图像信息，并将图像信息发送至处理模块。

需要说明的是，处理模块可以设置打桩机本体上，比如，在车架中驾驶室内的监控计算机，也可以设置在远程控制设备上，在此不作具体限定。

也就是说，打桩机本体至少包括动臂、机头，更直观地，图2为本申请实施例提供的一种打桩机的结构示意图，如图2所示。

打桩机至少包括桩体6、打桩机本体，打桩机本体包括车架1、与车架1连接的大臂2、与大臂2连接的小臂3、与小臂连接的副臂4、与副臂4连接的机头5、能够与机头5可拆卸连接的桩体6、设置在大臂2的大臂油缸7、设置在小臂3的小臂油缸8、设置在副臂4的副臂油缸9。

其中，动臂包括大臂2、小臂3、副臂4，并且大臂油缸7连接车架1与大臂2，并用于控制大臂2、小臂3、副臂4的运动，小臂油缸8连接大臂2与小臂3，并用于控制小臂3、副臂4的运动，副臂油缸9连接小臂3与副臂4，并用于控制副臂4的运动。

进一步地，传感器为传感器组包括多个角度传感器和/或位移传感器；多个角度传感器分别设置于所述车架1、大臂2、小臂3、副臂4彼此相邻的连接处；多个位移传感器分别设置于大臂油缸7、小臂油缸8、副臂油缸9上。

需要说明的是，设置两个及两个以上的传感器时，计算结果能够更为精确。但是，传感器的数量也可以为一个，根据实际需要设置在动臂上，或者位移传感器上，在此不作具体限定。

更进一步地，车架1的驾驶室上设置有摄像头，用于获取桩体1的图像信息，并将图像信息发送至处理模块。其中，机头5上也可以设置摄像头。也就是说，摄像头可以同时设置在机头5、车架1上，也可以只设置在车架1上。

比如，摄像头包括双目摄像头，双目摄像头设置在车架1上的驾驶室顶部外侧，用于拍摄桩体6的图像信息，以使处理模块通过图像信息获取机头5与桩位之间的垂直高度。同时，双目摄像头设置在机头5上时，且视野采集范围垂直向下，以使处理模块通过图像信息用于获取机头5与桩位之间的垂直高度。因此，可以最终参考两者的计算结果，得到机头5与桩位之间的垂直高度，以便调整机头5的第三位置信息。

另外，需要说明的是，摄像头不仅可以用于获取桩体6的图像信息，也可以根据实际需要获取其他的图像信息，在此不作限定，比如，通过摄像头获取移动路线上的图像信息。

接下来对处理模块获取到动臂对应的运动信息与桩体的图像信息之后，继续解释说明。

当处理模块获取到动臂对应的运动信息与桩体的图像信息之后，将会在预先构建的空间模型中，通过动臂对应的运动信息以及机头5在空间模型中的第一初始位置信息，确定机头5在空间模型中的第一位置信息。

其中，在构建空间模型时，工作人员首先通过结构相机对打桩机本体进行三维扫描，获取打桩机本体的图像信息，并将图像信息上传至处理模块，处理模块通过图像信息获取打桩机本体的大臂2、小臂3、副臂4、车架1的结构尺寸，以及大臂油缸7、小臂油缸8、副臂油缸9的长度，并在预先建立的空间坐标系统中，基于打桩机本体的各动臂、车架以及动臂油缸的尺寸信息，建立空间模型。

其中，结构相机能够通过角度的计算形成成对影像图像的相机，当处理模块通过运算建立三维空间模型的时候能够基于结构相机的图像锁定耗费最少计算量的同名点从而确立每个图像在空间的位置。

需要说明的是，在处理模块确定机头5的第一位置信息时，机头5已经与桩体6连接，即打桩机控制桩体6正在向待打桩的桩位附近移动，也就是说，机头5的第一位置信息是动态可变的。

基于此，虽然对于动臂的控制指令，都是由处理模块下发的，但是考虑到打桩机在运动过程中的一些道路颠簸，或者是机械老化，导致处理模块下发的控制指令所需要完成的目标，与实际上完成的目标，有差距，因此需要获取传感器组采集动臂的运动信息，可以更加准确地监控动臂的运动状况。

进一步地，在机头5的第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的预设区域时，通过对摄像头采集的桩体的图像信息进行图像分析，确定机头5对应的第三位置信息。

其中，预设区域指的是桩位对应的第二位置信息的附近范围内，比如，机头5的第一位置信息在地面上的投影位置，位于以桩位为圆心，并以预设距离为半径的圆内。比如，机头5的x轴、y轴坐标位置信息，落在以桩位为圆心，并以预设距离为半径的圆内。

也就是说，当机头的第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的预设区域时，桩体6可能已经准确移动至桩位的第二位置，也可能与桩位的第二位置存在细小的偏移，又可能与桩位的第二位置存在较大的偏移。

因此，处理模块通过摄像头采集桩体6的图像信息，比如，双目摄像头设置在车架1上的驾驶室顶部外侧，用于拍摄桩体6的图像，然后处理模块通过图像信息中桩体6与桩位的位置信息，获取到桩体6与桩位的偏移量，同时，参考机头5与桩位之间的垂直高度，从而将机头的第一位置调整至第三位置，消除桩体6与桩位的第二位置之间的偏移，并将桩体6移动至桩位的第二位置。即在将桩体6移动至桩位的第二位置时，机头5的第三位置信息的精度要高于第一位置信息。

也就是说，通过传感器采集的动臂对应的运动信息确定的机头的位置信息，为第一位置信息，通过摄像头采集的桩体的图像信息确定的机头的位置信息，为机头的第三位置信息。

基于此，由于在对机头5进行定位时，摄像头采集的图像信息相比较于传感器组采集的位置信息，更加精确，但如果全部采用摄像头采集的图像信息对机头进行定位，处理模块处理大量图像信息，需要具有较强的处理能力，因此采用在桩体6位于桩位附近范围时，通过对图像信息进行图像分析，调整机头的位置，能够既保证将桩体6准确地固定在桩位上，又能减少处理模块的计算压力。

需要说明的是，在机头5的第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的预设区域时，通过对图像信息进行图像分析，调整机头的位置时，同时，也通过获取动臂对应的运动信息，计算机头5的位置信息，最终通过参考两者的计算结果，确定最终的机头5的位置信息。

更进一步地，在机头5的第三位置信息与桩位的第二位置信息在水平方向上重合时，比如，机头5的第三位置信息的x轴、y轴坐标，与桩位的第二位置信息的的x轴、y轴坐标重合，处理模块控制打桩机工作，并将桩体6固定在桩位上。

需要说明的是，重合指的是在第三位置信息与第二位置信息在水平方向完全重合，或部分重合，其中，部分重合指的是第三位置信息与第二位置信息在水平方向的误差，处于预设误差阈值内。

通过图1的系统，本申请实施例在打桩机将桩体固定在桩位的过程中，首先通过传感器获取动臂的运动信息，并在预先构建的空间模型中，对机头进行第一次定位，能够及时监控机头在位移过程中的实际位置信息，提高对机头定位的精确性。进一步，在桩体位于桩位附近时，由于图像信息能够直观地反映出桩体与桩位之间的偏差，因此通过对摄像头采集的图像信息进行图像分析，对机头进行第二次定位，能够准确地调整机头的位置，实现了打桩机将桩体准确地固定在桩位上，从而本申请实施例能够使打桩机自动定位桩位，提高打桩机的打桩效率。

基于图1的系统，本申请实施例还提供了该系统的一些具体实施方案和扩展方案，下面继续进行说明。

在本申请的一些实施例中，由于机头5最初并未与桩体6连接，因此处理模块首先需要控制机头5与桩体6连接。其中，此时打桩机已经位于桩体6的附近范围，即桩机操作人员已经将打桩机驾驶至桩体6附近，准备将机头5与桩体6连接。

具体地，处理模块首先确定此时车架1在空间模型中的第二初始位置信息，然后通过预先确定的车架1、动臂、机头5的尺寸信息，以及各动臂油缸的初始长度，最后计算得出机头5在空间模型中的第一初始位置信息。

当然，桩机操作人员也可以手动输入机头5第一初始位置信息，但是由于机头5悬挂在空中，不容易得到机头5的第一初始位置信息，而车架1位于平面上，比较容易得到车架1的第二初始位置信息，然后通过车架1的第二初始位置信息计算得出机头5的第一初始位置信息。因此，相比较于人工输入机头5的第一初始位置信息，能够为操作人员提供极大的便利性。

进一步地，处理模块在确定机头5对应的第一初始位置信息之后，通过控制动臂油缸伸缩，以使动臂带动机头5运动，将机头5移动至桩体6所在的第四位置信息，然后在机头5位于第四位置信息时，处理模块控制机头5与桩体6连接。

在本申请的一些实施例中，由于计算机头5的位置信息所需要的算力比较高，因此可以通过控制机头5的竖轴坐标不变，只在水平方向上进行位移，减少处理模块的计算压力。

比如，当桩体6竖直放置时，若机头5的竖轴坐标与桩体6的竖轴坐标的差值较大时，则会导致机头5不易与桩体6连接，比如，机头5的竖轴坐标小于桩体6的竖轴坐标时，则会导致机头5撞击桩体6，或机头5的竖轴坐标大于桩体6的竖轴坐标时，则会导致机头5还未接触到桩体6，已经执行连接桩体的相关动作，所以将机头5移动至桩体6所在的第四位置信息时，需要机头5的竖轴坐标与桩体6的竖轴坐标的差值，保持在预设阈值内。

具体地，在打桩机本体的控制管路上设置有电控比例阀，电控比例阀用于控制打桩机本体上的电磁阀的输出电流，以使处理模块通过调整电磁阀的输出电流控制动臂油缸伸缩的程度，从而控制动臂的移动。

然后，处理模块在确定机头5的第一初始位置信息后，将会确定第一初始位置信息与桩体6的第四位置信息的相对位置，然后根据确定的相对位置，调整各电磁阀的输出电流，已到达控制相应动臂油缸的目的，从而能够控制相应动臂的动作，以保证机头5的竖轴坐标不变。

同时，也可以在保证机头5的竖轴坐标不变的情况下，使机头5只沿一个方向移动，比如，需要机头5在Y轴方向上移动，则通过控制大臂油缸7伸长的同时控制小臂油缸8伸长，以确定机头在X和Z方向没有位移。

进一步地，在处理模块控制机头5与桩体6连接后，由于道路上可能存在一些障碍物，阻挡机头5以及桩体6的移动，从而导致机头5的竖轴坐标不变。比如，将桩体6移动至桩位对应的第二位置信息附近，并且在移动的过程中，机头的移动路线中，具有可能阻挡桩体6移动的石头。

因此，处理模块将桩体6移动至桩位对应的第二位置信息附近时，通过摄像头获取移动路线上的图像信息，对移动路线上的图像信息进行分析，确定在移动路线上，没有障碍物能够阻挡机头5以及桩体6的移动。

在本申请的一些实施例中，基于上面的说明，在处理模块控制机头5与桩体6连接后，将会将桩体6移动至桩位对应的第二位置信息附近。此外，在移动的过程中，处理模块将监控机头5的动态的第一位置。但是，打桩机在运动过程中的一些道路颠簸，或者是机械老化，导致处理模块下发的控制指令所需要完成的目标，与实际上完成的目标，有差距，因此，处理模块需要确定机头在位移后的实际终点。

具体地，处理模块通过机头5的第一位置信息，以及桩位对应的第二位置信息，确定打桩机本体对应的位移指令，在位移指令中，将第一位置信息为起点，第二位置信息为理论终点。其中，位移指令包括旋转指令、平移指令等，

进一步地，通过位移指令，控制打桩机本体进行位移的过程中，同时获取传感器采集的动臂所产生的运动信息，通过位移过程中产生的运动信息，确定机头5在位移后的实际终点。也就是说，通过运动信息能够监控打桩机本体的实际位移量。

更进一步地，通过实际终点与理论终点之间的偏差，确定动臂油缸对应的伸缩指令，然后通过伸缩指令，控制所述动臂油缸伸缩，最终使得机头5到达理论终点。

也就是说，即使存在打桩机在运动过程中的一些道路颠簸，或者是机械老化的不可控性，处理模块也可以通过伸缩指令，控制所述动臂油缸伸缩，使得机头5实际到达桩位对应的第二位置信息的附近范围。

本申请实施例通过位移过程中产生的运动信息，确定机头5在位移后的实际终点，并通过实际终点与理论终点之间的偏差，确定动臂油缸对应的伸缩指令，能够提高机头的定位精度。

在本申请的一些实施例中，处理模块在控制打桩机工作，将桩体6固定在桩位上时，由于打桩机的夹持端处于桩机操作人员的视野盲区，因此不容易看到桩体的垂直程度。

因此，通过摄像头采集的桩体的图像信息的基础上，并在机头5上设置水平传感器，水平传感器用于采集机头5的偏摆角度数据，并将偏摆角度数据发送至处理模块，然后处理模块通过偏摆角度数据确定桩体竖直时与动态实时位置的偏差，能够进一步保证将桩体6垂直固定在桩位上，避免由于桩体倾斜，造成施工失败。

进一步地，根据上面的说明，本申请实施例提供了打桩机自动定位系统在一种应用场景下的工作流程图，如图3所示，具体比如通过图1、图2中的结构实现。

图3中的流程包括以下步骤：

S301：处理模块，在预先构建的空间模型中，通过动臂对应的运动信息以及机头在空间模型中的第一初始位置信息，确定机头在空间模型中的第一位置信息。

其中，系统包括传感器、摄像头、处理模块；传感器以及摄像头设置于打桩机本体上，打桩机本体至少包括动臂、机头5。

进一步地，动臂对应的运动信息由传感器获取，并将运动信息发送至处理模块。

具体地，在构建空间模型时，处理模块预先建立空间坐标系统，然后根据根据事先确定的大臂2、小臂3、副臂4的结构尺寸，以及大臂油缸7、小臂油缸8、副臂油缸9的长度，建立空间模型。

需要说明的是，在处理模块确定机头5的第一位置信息时，机头5已经与桩体6连接，即打桩机控制桩体6正在向待打桩的桩位附近移动，也就是说，机头5的第一位置信息是动态可变的。

基于此，虽然对于动臂的控制指令，都是由处理模块下发的，但是考虑到打桩机在运动过程中的一些道路颠簸，或者是机械老化，导致处理模块下发的控制指令所需要完成的目标，与实际上完成的目标，有差距，因此需要获取传感器组采集动臂的运动信息，可以更加准确地监控动臂的运动状况。

S302：在第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的预设区域时，通过对桩体的图像信息进行图像分析，确定机头对应的第三位置信息，第三位置信息的精度高于第一位置信息。

具体地，摄像头，设置在车架1和/或机头5上，用于获取桩体6的图像信息，并将图像信息发送至处理模块。

其中，预设区域指的是桩位对应的第二位置信息的附近范围内，比如，机头5的第一位置信息在地面上的投影位置，位于以桩位为圆心，并以预设距离为半径的圆内。比如，机头5的x轴、y轴坐标位置信息，落在以桩位为圆心，并以预设距离为半径的圆内。

也就是说，当机头的第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的附近范围时，桩体6可能已经准确移动至桩位的第二位置，也可能与桩位的第二位置存在细小的偏移，又可能与桩位的第二位置存在较大的偏移。

因此，处理模块通过摄像头采集桩体6的图像信息，比如，双目摄像头设置在车架1上的驾驶室顶部外侧，用于拍摄桩体6的图像，然后处理模块通过图像信息中桩体6与桩位的位置信息，获取到桩体6与桩位的偏移量，从而将机头的第一位置调整至第三位置，消除桩体6与桩位的第二位置之间的偏移，并将桩体6移动至桩位的第二位置。即在将桩体6移动至桩位的第二位置时，机头5的第三位置信息的精度要高于第一位置信息。

基于此，由于在对机头5进行定位时，摄像头采集的图像信息相比较于传感器组采集的位置信息，更加精确，但如果全部采用摄像头采集的图像信息对机头进行定位，处理模块处理大量图像信息，需要具有较强的处理能力，因此采用在桩体6位于桩位附近范围时，通过对图像信息进行图像分析，调整机头的位置，能够既保证将桩体6准确地固定在桩位上，又能减少处理模块的计算压力。

需要说明的是，在机头5的第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的附近范围时，通过对图像信息进行图像分析，调整机头的位置时，同时，也通过获取动臂对应的运动信息，计算机头5的位置信息，最终通过参考两者的计算结果，确定最终的机头5的位置信息。

S303：在第三位置信息与第二位置信息在水平方向上重合时，控制打桩机工作，将桩体固定在桩位上。

需要说明的是，重合指的是在第三位置信息与第二位置信息在水平方向完全重合，或部分重合，其中，部分重合指的是第三位置信息与第二位置信息在水平方向的误差，处于预设误差阈值内。

比如，在机头5的第三位置信息的x轴、y轴坐标，与桩位的第二位置信息的的x轴、y轴坐标重合时，控制打桩机工作，将桩体6固定在桩位上。

需要说明的是，虽然本申请实施例是参照图3来对步骤S301至步骤S303依次进行介绍说明的，但这并不代表步骤S301至步骤S303必须按照严格的先后顺序执行。本申请实施例之所以按照图3中所示的顺序对步骤S301至步骤S303依次进行介绍说明，是为了方便本领域技术人员理解本申请实施例的技术方案。换句话说，在本申请实施例中，步骤S301至步骤S303之间的先后顺序可以根据实际需要进行适当调整。

通过图3中的方法，本申请实施例在打桩机将桩体固定在桩位的过程中，首先通过传感器获取动臂的运动信息，并在预先构建的空间模型中，对机头进行第一次定位，能够及时监控机头在位移过程中的实际位置信息，提高对机头定位的精确性。进一步，在桩体位于桩位附近时，由于图像信息能够直观地反映出桩体与桩位之间的偏差，因此通过对摄像头采集的图像信息进行图像分析，对机头进行第二次定位，能够准确地调整机头的位置，实现了打桩机将桩体准确地固定在桩位上。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的系统和方法是一一对应的，因此，方法也具有与其对应的系统类似的有益技术效果，由于上面已经对系统的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再详细赘述方法的有益技术效果。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请技术原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种打桩机自动定位系统，其特征在于，所述系统包括传感器、摄像头、处理模块；

所述传感器以及所述摄像头设置在打桩机本体上；所述打桩机本体包括动臂、机头；

所述传感器用于获取所述动臂对应的运动信息，并将所述运动信息发送至所述处理模块；

所述摄像头用于获取桩体的图像信息，并将所述图像信息发送至所述处理模块；

所述处理模块用于在预先构建的空间模型中，通过所述运动信息以及所述机头在所述空间模型中的第一初始位置信息，确定所述机头在所述空间模型中的第一位置信息；

在所述第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的预设区域时，通过对所述图像信息进行图像分析，确定所述机头对应的第三位置信息，所述第三位置信息的精度高于所述第一位置信息；其中，所述预设区域指的是所述桩位对应的第二位置信息的附近范围内；

在所述第三位置信息与所述第二位置信息在水平方向上重合时，控制打桩机工作，将所述桩体固定在所述桩位上。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述打桩机本体包括动臂油缸，所述动臂油缸设置在所述动臂上；

所述处理模块还用于在预先构建的空间模型中，确定所述机头在所述空间模型中的所述第一初始位置信息；

基于所述第一初始位置信息，通过控制所述动臂油缸伸缩，以使所述动臂带动所述机头运动，将所述机头移动至所述桩体所在的第四位置信息；

在所述机头位于所述第四位置信息时，控制所述机头与所述桩体连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述打桩机本体包括车架，所述车架与所述动臂连接；

所述处理模块通过预先建立空间坐标系统，根据预先确定的所述动臂的结构尺寸、所述车架的结构尺寸以及所述动臂油缸的长度，在所述空间坐标系统中，建立所述空间模型；

在所述空间模型中，确定所述车架在所述空间模型中的第二初始位置信息；

基于所述第二初始位置信息，根据所述车架、所述动臂以及所述机头的尺寸信息，以及所述动臂油缸的初始长度，确定所述机头在所述空间模型中的所述第一初始位置信息。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述打桩机本体的控制管路上设置有电控比例阀；所述电控比例阀用于控制所述打桩机本体上的电磁阀的输出电流；

所述处理模块还用于控制所述机头移动时，通过所述电磁阀的输出电流控制动臂油缸伸缩，以控制所述机头的竖轴坐标不变。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理模块还用于通过控制所述机头移动时，确定所述机头的移动路线；所述机头与所述桩体连接；

通过所述摄像头获取所述移动路线上的图像信息；

对所述移动路线上的图像信息进行分析，确定在所述移动路线上，没有障碍物能够阻挡所述机头以及所述桩体的移动。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理模块还用于通过所述机头的第一位置信息，以及所述桩位对应的第二位置信息，确定所述打桩机本体对应的位移指令，所述位移指令中，将所述第一位置信息为起点，所述第二位置信息为理论终点；

通过所述位移指令，控制所述打桩机本体进行位移，并通过位移过程中产生的运动信息，确定所述机头在所述位移后的实际终点；

通过所述实际终点与所述理论终点之间的偏差，确定动臂油缸对应的伸缩指令；

通过所述伸缩指令，控制所述动臂油缸伸缩，以使所述机头到达所述理论终点。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机头上设置水平传感器，所述水平传感器用于采集所述机头的偏摆角度数据，并将所述偏摆角度数据发送至所述处理模块，以使所述处理模块确定所述桩体竖直时与动态实时位置的偏差。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器为传感器组，所述传感器组包括多个角度传感器和/或位移传感器；所述动臂包括大臂、小臂、副臂，所述大臂、所述小臂、所述副臂上分别对应设置有大臂油缸、小臂油缸、副臂油缸；

所述多个角度传感器分别设置于车架、所述大臂、所述小臂、所述副臂彼此相邻的连接处；所述多个位移传感器分别设置于所述大臂油缸、所述小臂油缸、所述副臂油缸上。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像头包括双目摄像头，所述双目摄像头设置在所述打桩机本体的驾驶室上，以使所述处理模块通过所述图像信息获取所述机头与所述桩位之间的垂直高度。

10.一种打桩机自动定位方法，其特征在于，应用于打桩机自动定位系统，所述系统包括传感器、摄像头、处理模块；所述传感器以及所述摄像头设置在打桩机本体上；所述打桩机本体包括动臂、机头；

所述方法包括：

所述处理模块，在预先构建的空间模型中，通过所述动臂对应的运动信息以及所述机头在所述空间模型中的第一初始位置信息，确定所述机头在所述空间模型中的第一位置信息；所述动臂对应的运动信息由所述传感器获取；

在所述第一位置信息位于桩位对应的第二位置信息的预设区域时，通过对桩体的图像信息进行图像分析，确定所述机头对应的第三位置信息，所述第三位置信息的精度高于所述第一位置信息；所述桩体的图像信息由所述摄像头获取；其中，所述预设区域指的是所述桩位对应的第二位置信息的附近范围内；

在所述第三位置信息与所述第二位置信息在水平方向上重合时，控制打桩机工作，将所述桩体固定在所述桩位上。

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