管片拼裝位姿檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種管片拼裝位姿檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。管片拼裝位姿檢測(cè)裝置包括：基準(zhǔn)標(biāo)志單元及圖像采集單元，基準(zhǔn)標(biāo)志單元用于固定在管片上以確定管片的位姿坐標(biāo)系。圖像采集單元用于采集管片的圖像并分析圖像以得到管片的位姿坐標(biāo)系，從而獲取管片相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置，基準(zhǔn)坐標(biāo)系根據(jù)管片的待安裝位置預(yù)先設(shè)定。上述管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，由于預(yù)先設(shè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系及在管片上設(shè)置基準(zhǔn)標(biāo)志單元，因此可僅采用單個(gè)攝像裝置(即基于單目視覺)采集管片的圖像，通過分析圖像便可得到管片相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)及平移位置，為管片的控制提供參考，從而能夠?qū)崿F(xiàn)管片的準(zhǔn)確拼裝。
【專利說明】
管片拼裝位姿檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及管片拼裝機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種管片拼裝位姿檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)管片拼裝系統(tǒng)根據(jù)人眼的觀察并采用遙控的方式對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行控制從而實(shí)現(xiàn)管片拼裝，然而，采用這種管片拼裝方式進(jìn)行拼裝的過程中定位精度差、施工速度較慢，造成施工總成本比較高。
[0003]另外，國外已經(jīng)采用光截法計(jì)算進(jìn)行自動(dòng)管片拼裝的盾構(gòu)機(jī)，該盾構(gòu)機(jī)的管片自動(dòng)組裝裝置利用光截法結(jié)構(gòu)主動(dòng)視覺技術(shù)探測(cè)組裝管片的位置和形態(tài)，可在光截畫面上顯示已設(shè)管片的定位情況，其組裝升降機(jī)的夾持/回轉(zhuǎn)及組裝定位，可決定粗略定位和細(xì)微定位，這種系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)光主動(dòng)視覺技術(shù)，因此需要有特定的激光源，需要安裝三組激光器和一組攝像機(jī)組，給安裝造成了不便，且所需空間較大。
[0004]近年出現(xiàn)采用電磁感應(yīng)方式和雙目視覺進(jìn)行定位。然而，電磁感應(yīng)方式則存在精度有限，且易于受到環(huán)境干擾的不足;而雙目視覺則由于必須配置至少兩個(gè)圖像傳感器，處理計(jì)算能力要求高，因而體積和成本都不能得到有效降低。而且這些定位裝置，都必須有專用的導(dǎo)航系統(tǒng)軟件和計(jì)算機(jī)，同時(shí)必須事先對(duì)隧道環(huán)境的坐標(biāo)系與定位裝置的坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系三者進(jìn)行配準(zhǔn)，體積龐大，成本高昂，給用戶帶來極大的不方便性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明實(shí)施方式旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明實(shí)施方式需要提供一種管片拼裝位姿檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
[0006]—種管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，包括:基準(zhǔn)標(biāo)志單元及圖像采集單元，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元用于固定在管片上以確定該管片的位姿坐標(biāo)系。該圖像采集單元用于采集該管片的圖像并分析該圖像以得到該管片的位姿坐標(biāo)系，從而獲取該管片相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置，該基準(zhǔn)坐標(biāo)系根據(jù)該管片的待安裝位置預(yù)先設(shè)定。
[0007]本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，由于預(yù)先設(shè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系及在管片上設(shè)置基準(zhǔn)標(biāo)志單元，因此可僅采用單個(gè)攝像裝置(即基于單目視覺)采集管片的圖像，通過分析圖像便可得到管片相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)及平移位置，為管片的控制提供參考，從而能夠?qū)崿F(xiàn)管片的準(zhǔn)確拼裝。而由于基于單目視覺，使管片拼裝位姿檢測(cè)裝置體積小巧、操作簡(jiǎn)單及成本較低。
[0008]在某些實(shí)施方式中，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元通過剛性連接固定在該管片上。
[0009]在某些實(shí)施方式中，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元固定在該管片不受該管片變形影響的部位上。
[0010]在某些實(shí)施方式中，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元包括連接的互不平行的至少兩個(gè)平面，該至少兩個(gè)平面共一條邊，每個(gè)該平面印刷有特征點(diǎn)圖形。[0011 ]在某些實(shí)施方式中，該至少兩個(gè)平面相互正交。
[0012]在某些實(shí)施方式中，該管片拼裝位姿檢測(cè)裝置包括人機(jī)交互單元，該人機(jī)交互單元用于進(jìn)行人機(jī)交互并顯示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0013]在某些實(shí)施方式中，該圖像采集單元包括嵌入式處理系統(tǒng)及圖像采集裝置，該嵌入式處理系統(tǒng)連接該圖像采集裝置及該人機(jī)交互單元。
[0014]在某些實(shí)施方式中，該嵌入式處理系統(tǒng)包括圖像應(yīng)用處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)芯片、存儲(chǔ)器及網(wǎng)絡(luò)接口，該圖像應(yīng)用處理器連接該圖像采集裝置，該隨機(jī)存儲(chǔ)芯片及該存儲(chǔ)器連接該圖像應(yīng)用處理器，該網(wǎng)絡(luò)接口連接該圖像應(yīng)用處理器及該人機(jī)交互單元。
[0015]在某些實(shí)施方式中，該人機(jī)交互單元包括具有觸摸屏的顯示面板，該顯示面板用于顯示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0016]在某些實(shí)施方式中，該人機(jī)交互單元包括語音提示裝置，該語音提示裝置用于提示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0017]—種管片拼裝位姿檢測(cè)方法，包括步驟:
[0018]根據(jù)該管片的待安裝位置預(yù)先設(shè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系；
[0019]將基準(zhǔn)標(biāo)志單元固定在管片上以確定該管片的位姿坐標(biāo)系;及
[0020]采集該管片的圖像并分析該圖像以得到該管片的位姿坐標(biāo)系，從而獲取該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0021]因此，本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，由于預(yù)先設(shè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系及在管片上設(shè)置基準(zhǔn)標(biāo)志單元，因此可僅采用單個(gè)攝像裝置(即基于單目視覺)采集管片的圖像，通過分析圖像便可得到管片相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)及平移位置，為管片的控制提供參考，從而能夠?qū)崿F(xiàn)管片的準(zhǔn)確拼裝。而由于基于單目視覺，使管片拼裝位姿檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)單及成本較低。
[0022]在某些實(shí)施方式中，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元包括連接的互不平行的至少兩個(gè)平面，該至少兩個(gè)平面共一條邊，每個(gè)該平面印刷有特征點(diǎn)圖形。
[0023]在某些實(shí)施方式中，管片拼裝位姿檢測(cè)方法，還包括步驟:
[0024]顯示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0025]在某些實(shí)施方式中，管片拼裝位姿檢測(cè)方法，還包括步驟:
[0026]語音提示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0027]本發(fā)明實(shí)施方式的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明實(shí)施方式的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0028]本發(fā)明實(shí)施方式的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置的模塊示意圖；
[0030]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置的基準(zhǔn)標(biāo)志單元的三維示意圖；
[0031]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置的另一模塊示意圖；
[0032]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置的又一模塊示意圖；
[0033]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置的再一模塊示意圖；
[0034]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)方法的流程示意圖；
[0035]圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)方法的另一流程示意圖；
[0036]圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)方法的再一流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0038]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)所述特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0039]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接或可以相互通信;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0040]下文的公開提供了許多不同的實(shí)施方式或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)定進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或參考字母，這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施方式和/或設(shè)定之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的應(yīng)用和/或其他材料的使用。
[0041]請(qǐng)參圖1，本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100，包括基準(zhǔn)標(biāo)志單元102及圖像采集單元104。
[0042]基準(zhǔn)標(biāo)志單元102用于固定在管片200上以確定管片200的位姿坐標(biāo)系。圖像采集單元104用于采集管片200的圖像并分析圖像以得到管片200的位姿坐標(biāo)系，從而獲取管片200相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置?；鶞?zhǔn)坐標(biāo)系根據(jù)管片200待拼裝位置預(yù)先設(shè)定。
[0043]因此，本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100，由于預(yù)先設(shè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系及在管片200上設(shè)置基準(zhǔn)標(biāo)志單元，因此可僅采用單個(gè)攝像裝置(即基于單目視覺)采集管片200的圖像，通過分析圖像便可得到管片200相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)及平移位置，為管片200的控制提供參考，從而能夠?qū)崿F(xiàn)管片200的準(zhǔn)確拼裝。而由于基于單目視覺，使管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100體積小巧、操作簡(jiǎn)單及成本較低。
[0044]具體地，基準(zhǔn)標(biāo)志單元102通過剛性連接固定在管片200上，如此可保證基準(zhǔn)標(biāo)志單元102固定在管片200上。
[0045]基準(zhǔn)標(biāo)志單元102用于確定基于管片200的位姿坐標(biāo)系，因此，基準(zhǔn)標(biāo)志單元102需與管片200相對(duì)固定連接，避免相對(duì)兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)影響位姿坐標(biāo)系的穩(wěn)定度。在本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)標(biāo)志單元102可通過一個(gè)剛性裝置固定在管片上。
[0046]在本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)標(biāo)志單元102固定在管片200不受管片200變形影響的部位上。
[0047]同樣的，如此可以保證基準(zhǔn)標(biāo)志單元102的穩(wěn)定性，以免基準(zhǔn)標(biāo)志單元102受管片變形的影響，導(dǎo)致位姿坐標(biāo)系的穩(wěn)定度變差，影響到拼裝操作精度。
[0048]基準(zhǔn)坐標(biāo)系可根據(jù)管片200待拼裝位置來預(yù)先設(shè)定。例如，在管片200拼裝到待拼裝位置前，可對(duì)待拼裝位置建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，并將基準(zhǔn)坐標(biāo)系保存在管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100中。
[0049]因此，圖像采集單元104在采集圖像時(shí)，根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)志單元102確定的管片200的位姿坐標(biāo)系及基準(zhǔn)坐標(biāo)系的比較，便能獲取管片200相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0050]在某些實(shí)施方式中，請(qǐng)參圖2，基準(zhǔn)標(biāo)志單元102包括連接的互不平行的至少兩個(gè)平面108，至少兩個(gè)平面共一條邊，每個(gè)平面108印刷有特征點(diǎn)圖形110。
[0051]因此，通過互不平行的至少兩個(gè)平面108，可以確定基于管片200的位姿坐標(biāo)系?；ゲ黄叫械姆钦黄矫?08，雖在一定程度上增加坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)的計(jì)算量，但可提高管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100的適用性。較佳地，基準(zhǔn)標(biāo)志單元102包括連接的互不平行的三個(gè)平面108。
[0052]在某些實(shí)施方式中，請(qǐng)參圖2，至少兩個(gè)平面108相互正交。
[0053]具體地，在本發(fā)明實(shí)施方式中，較佳地，基準(zhǔn)標(biāo)志單元102包括連接的相互正交的三個(gè)平面108。因此，相互正交的三個(gè)平面108，有利于減少管片拼裝時(shí)的計(jì)算量。
[0054]另外，基準(zhǔn)標(biāo)志單元102的特征點(diǎn)圖形110支持編碼，即使存在多個(gè)不同的基準(zhǔn)標(biāo)志單元102時(shí)，也可以正常工作而互不干擾。用戶可以靈活選擇不同大小的基準(zhǔn)標(biāo)志單元102。由于基準(zhǔn)標(biāo)志單元102的體積小巧，操作簡(jiǎn)單，成本較低，必將逐漸取代現(xiàn)有的拼裝定位檢測(cè)模式。在一個(gè)例子中，基準(zhǔn)標(biāo)志單元102可利用至少兩塊鋼平板連接而形成。
[0055]在某些實(shí)施方式中，請(qǐng)參圖1，該管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100包括人機(jī)交互單元106，人機(jī)交互單元106用于進(jìn)行人機(jī)交互并顯示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0056]因此，這樣能夠使操作人員快速了解管片的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置，為管片的快速安裝及精確控制提供了參考。人機(jī)交互單元106例如是移動(dòng)終端，可由操作人員400隨身攜帶或固著于操作室內(nèi)。
[0057]在某些實(shí)施方式中，請(qǐng)參圖3，圖像采集單元104包括嵌入式處理系統(tǒng)112及圖像采集裝置114，嵌入式處理系統(tǒng)112連接圖像采集裝置114及人機(jī)交互單元106。
[0058]具體地，嵌入式處理系統(tǒng)112包括圖像應(yīng)用處理器116、隨機(jī)存儲(chǔ)芯片118、存儲(chǔ)器120及網(wǎng)絡(luò)接口 122，圖像應(yīng)用處理器116連接圖像采集裝置114，隨機(jī)存儲(chǔ)芯片118及存儲(chǔ)器120連接圖像應(yīng)用處理器116，網(wǎng)絡(luò)接口 122連接圖像應(yīng)用處理器116及人機(jī)交互單元106。因此，應(yīng)用嵌入式處理系統(tǒng)112，可保證管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100的低成本及小體積。
[0059]圖像應(yīng)用處理器116例如是嵌入式處理器。存儲(chǔ)器120可用于存放程序固件及圖像采集所得的數(shù)據(jù)，如管片200拼裝的精確位姿。
[0060]網(wǎng)絡(luò)接口122例如是設(shè)置在局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡上的網(wǎng)絡(luò)接口，也可以是其它類型的網(wǎng)絡(luò)接口。
[0061]圖像采集裝置114可包括CMOS數(shù)字圖像傳感器，圖像采集裝置114例如可通過螺孔剛性連接到管片拼裝裝置300上，管片拼裝裝置300—般包括抓取管片200的機(jī)械手，圖像采集裝置114可固定到在管片200拼裝過程中，管片拼裝裝置300保持不動(dòng)的部位上。在管片200的拼裝過程中，圖像采集裝置114實(shí)時(shí)采集管片200的圖像，嵌入式處理系統(tǒng)112根據(jù)采集到的圖像，獲取管片200相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0062]在某些實(shí)施方式中，請(qǐng)參圖4，人機(jī)交互單元106包括具有觸摸屏的顯示面板124，顯示面板124用于顯示管片200相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0063]具體地，在一個(gè)例子中，顯示面板124為具有觸摸屏的液晶顯示屏。因此，具有觸控屏的液晶顯示屏，其操作位置可變化，以方便了操作人員400的拼裝操作。例如，操作人員400可將液晶顯示屏放置在容易操作的地方，并通過觸控屏輸入用戶指令以控制相關(guān)圖像的顯示及管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100的控制。
[0064]在某些實(shí)施方式中，請(qǐng)參圖5，人機(jī)交互單元106包括語音提示裝置126，語音提示裝置126用于提示管片200相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0065]具體地，語音提示裝置126可包括揚(yáng)聲器。語音提示裝置126可方便操作人員400操作管片拼裝裝置。例如，操作人員400可聽到語音提示裝置126的提示后，對(duì)管片的位置進(jìn)行調(diào)整，因此，在管片的位置調(diào)整過程中，操作人員400無需觀察管片200的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置的顯示，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)管片位置的調(diào)整，極大地降低了操作人員的工作強(qiáng)度和操作難度。
[0066]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100，因?yàn)槭褂昧藞D像采集基準(zhǔn)標(biāo)志單元102的光學(xué)定位取代傳統(tǒng)的機(jī)械定位，并進(jìn)一步使用單目視覺和嵌入式處理系統(tǒng)112取代電磁定位和雙目視覺定位裝置及與其配套使用的大型拼裝導(dǎo)航系統(tǒng)，使得管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100的體積和重量大幅降低。
[0067]由于在導(dǎo)航過程中，管片拼裝裝置300與基準(zhǔn)標(biāo)志單元102沒有物理接觸，從而避免對(duì)基準(zhǔn)標(biāo)志單元102的物理干擾，提高導(dǎo)航裝置的穩(wěn)定性。
[0068]同時(shí)使用數(shù)字圖像傳感器采集圖像并經(jīng)圖像應(yīng)用處理器116處理后，可以得到管片200拼裝的精確位姿，管片拼裝的精確位姿可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器120中，極大地增加了導(dǎo)航裝置的靈活性和便捷性。
[0069]在操作過程中，管片拼裝位姿檢測(cè)裝置100具有聲音和圖像雙重提示功能，也極大地降低了操作人員400的工作強(qiáng)度和操作難度。小巧的體積和簡(jiǎn)單的操作流程，則更降低了使用者的學(xué)習(xí)難度和對(duì)拼裝環(huán)境的要求。
[0070]請(qǐng)參圖6，本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種管片拼裝位姿檢測(cè)方法，包括步驟:
[0071 ] SO，根據(jù)該管片的待安裝位置預(yù)先設(shè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系；
[0072]SI，將基準(zhǔn)標(biāo)志單元固定在管片上以確定管片的位姿坐標(biāo)系;及
[0073]S2，采集管片的圖像并分析該圖像以得到管片的位姿坐標(biāo)系，從而獲取管片相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0074]因此，本發(fā)明實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，由于預(yù)先設(shè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系及在管片200上設(shè)置基準(zhǔn)標(biāo)志單元，因此可僅采用單個(gè)攝像裝置(即基于單目視覺)采集管片200的圖像，通過分析圖像便可得到管片200相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)及平移位置，為管片200的控制提供參考，從而能夠?qū)崿F(xiàn)管片200的準(zhǔn)確拼裝。而由于基于單目視覺，使管片拼裝位姿檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)單及成本較低。
[0075]需要說明的是，上述對(duì)管片拼裝位姿檢測(cè)裝置的解釋說明的實(shí)施方式也適用于本實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，為避免冗余，在此不再詳細(xì)展開。
[0076]在某些實(shí)施方式中，基準(zhǔn)標(biāo)志單元包括連接的互不平行的至少兩個(gè)平面，至少兩個(gè)平面共一條邊，每個(gè)平面印刷有特征點(diǎn)圖形。
[0077]需要說明的是，上述對(duì)管片拼裝位姿檢測(cè)裝置的解釋說明的實(shí)施方式也適用于本實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，為避免冗余，在此不再詳細(xì)展開。
[0078]在某些實(shí)施方式中，請(qǐng)參圖7，所述的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，還包括步驟:
[0079]S3，顯示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0080]需要說明的是，上述對(duì)管片拼裝位姿檢測(cè)裝置的解釋說明的實(shí)施方式也適用于本實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，為避免冗余，在此不再詳細(xì)展開。
[0081]在某些實(shí)施方式中，請(qǐng)參圖8，所述的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，還包括步驟:
[0082]S4，語音提示管片相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
[0083]需要說明的是，上述對(duì)管片拼裝位姿檢測(cè)裝置的解釋說明的實(shí)施方式也適用于本實(shí)施方式的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，為避免冗余，在此不再詳細(xì)展開。
[0084]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施方式”、“某些實(shí)施方式”、“示意性實(shí)施方式”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合所述實(shí)施方式或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施方式或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0085]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)所述特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[0086]流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個(gè)或更多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時(shí)的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施方式所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
[0087]在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認(rèn)為是用于實(shí)現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實(shí)現(xiàn)在任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(如基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)、包括處理器的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用。就本說明書而言，〃計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)〃可以是任何可以包含、存儲(chǔ)、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用的裝置。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下:具有一個(gè)或多個(gè)布線的電連接部(移動(dòng)終端)，便攜式計(jì)算機(jī)盤盒(磁裝置)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，只讀存儲(chǔ)器(ROM)，可擦除可編輯只讀存儲(chǔ)器(EPR0M或閃速存儲(chǔ)器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲(chǔ)器(CDR0M)。另外，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質(zhì)，因?yàn)榭梢岳缤ㄟ^對(duì)紙或其他介質(zhì)進(jìn)行光學(xué)掃描，接著進(jìn)行編輯、解譯或必要時(shí)以其他合適方式進(jìn)行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。
[0088]應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實(shí)現(xiàn)。在上述實(shí)施方式中，多個(gè)步驟或方法可以用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實(shí)現(xiàn)。例如，如果用硬件來實(shí)現(xiàn)，和在另一實(shí)施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項(xiàng)或他們的組合來實(shí)現(xiàn):具有用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)等。
[0089]本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施方式方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述程序在執(zhí)行時(shí)，包括方法實(shí)施方式的步驟之一或其組合。
[0090]此外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。
[0091]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，可以理解的是，上述實(shí)施方式是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 基準(zhǔn)標(biāo)志單元，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元用于固定在管片上以確定該管片的位姿坐標(biāo)系;及 圖像采集單元，該圖像采集單元用于采集該管片的圖像并分析該圖像以得到該管片的位姿坐標(biāo)系，從而獲取該管片相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置，該基準(zhǔn)坐標(biāo)系根據(jù)該管片的待安裝位置預(yù)先設(shè)定。2.如權(quán)利要求1所述的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元通過剛性連接固定在該管片上。3.如權(quán)利要求1所述的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元固定在該管片不受該管片變形影響的部位上。4.如權(quán)利要求1所述的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元包括連接的互不平行的至少兩個(gè)平面，該至少兩個(gè)平面共一條邊，每個(gè)該平面印刷有特征點(diǎn)圖形。5.如權(quán)利要求4所述的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，該至少兩個(gè)平面相互正交。6.如權(quán)利要求1所述的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，該管片拼裝位姿檢測(cè)裝置包括: 人機(jī)交互單元，該人機(jī)交互單元用于進(jìn)行人機(jī)交互并顯示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。7.如權(quán)利要求6所述的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，該圖像采集單元包括嵌入式處理系統(tǒng)及圖像采集裝置，該嵌入式處理系統(tǒng)連接該圖像采集裝置及該人機(jī)交互單元。8.如權(quán)利要求7所述的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，該嵌入式處理系統(tǒng)包括圖像應(yīng)用處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)芯片、存儲(chǔ)器及網(wǎng)絡(luò)接口，該圖像應(yīng)用處理器連接該圖像采集裝置，該隨機(jī)存儲(chǔ)芯片及該存儲(chǔ)器連接該圖像應(yīng)用處理器，該網(wǎng)絡(luò)接口連接該圖像應(yīng)用處理器及該人機(jī)交互單元。9.如權(quán)利要求6所述的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，該人機(jī)交互單元包括具有觸摸屏的顯示面板，該顯示面板用于顯示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。10.如權(quán)利要求9所述的管片拼裝位姿檢測(cè)裝置，其特征在于，該人機(jī)交互單元包括語音提示裝置，該語音提示裝置用于提示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。11.一種管片拼裝位姿檢測(cè)方法，其特征在于，包括步驟: 根據(jù)該管片的待安裝位置預(yù)先設(shè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系； 將基準(zhǔn)標(biāo)志單元固定在管片上以確定該管片的位姿坐標(biāo)系;及 采集該管片的圖像并分析該圖像以得到該管片的位姿坐標(biāo)系，從而獲取該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。12.如權(quán)利要求11所述的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，其特征在于，該基準(zhǔn)標(biāo)志單元包括連接的互不平行的至少兩個(gè)平面，該至少兩個(gè)平面共一條邊，每個(gè)該平面印刷有特征點(diǎn)圖形。13.如權(quán)利要求11所述的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，其特征在于，還包括步驟: 顯示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。14.如權(quán)利要求13所述的管片拼裝位姿檢測(cè)方法，其特征在于，還包括步驟: 語音提示該管片相對(duì)該基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和平移位置。
【文檔編號(hào)】E21D11/08GK105863674SQ201610351930
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】程永亮, 徐震, 彭正陽, 梅勇兵, 容錦, 羅建利, 蘇翠俠
【申請(qǐng)人】中國鐵建重工集團(tuán)有限公司