本發(fā)明屬于隧道施工，具體涉及一種液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有重型復(fù)雜液壓機(jī)械臂的定位誤差校準(zhǔn)需通過綜合分析關(guān)節(jié)傳感器數(shù)據(jù)與撓度變形數(shù)據(jù)，該過程采用了分布式、自主運(yùn)算的設(shè)備，其執(zhí)行過程不僅耗費(fèi)大量的人力資源和物質(zhì)投入，同時(shí)消耗大量的時(shí)間成本，導(dǎo)致其生產(chǎn)、調(diào)試周期較長(zhǎng)，難以快速響應(yīng)市場(chǎng)的需求。

2、如申請(qǐng)公布號(hào)為cn109262659a，申請(qǐng)公布日為2019.01.25的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布文件公開了一種機(jī)械臂關(guān)節(jié)傳感器的零位校準(zhǔn)方法，該方法包括：將至少兩塊標(biāo)靶平行安裝在設(shè)定末端臂架上，各標(biāo)靶的圖案的匹配元素保持平行；將光源安裝在機(jī)械臂搭載本體上；驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，使光源的光束通過各標(biāo)靶的軸心且光斑與各標(biāo)靶的圖案重疊；獲取調(diào)整臂架姿態(tài)后的標(biāo)靶的姿態(tài)，根據(jù)設(shè)定末端臂架的姿態(tài)與該光源的姿態(tài)之間的關(guān)系，求得設(shè)定末端臂架此時(shí)姿態(tài)下機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角和移動(dòng)關(guān)節(jié)的移動(dòng)量。上述技術(shù)方案在需要驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，滿足一系列復(fù)雜條件后才能得到較精確的臂架關(guān)節(jié)測(cè)量值，這個(gè)過程往往需要多次調(diào)整才能滿足相應(yīng)條件，導(dǎo)致測(cè)量過程復(fù)雜且耗時(shí)長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中重型液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量耗時(shí)久的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法的技術(shù)方案為：一種液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法，該方法包括：通過視覺測(cè)量裝置獲取待測(cè)量區(qū)域中待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，再根據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系得到待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；根據(jù)待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)擴(kuò)展得到待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)所在的精確測(cè)量范圍；根據(jù)所述精確測(cè)量范圍調(diào)整高精度測(cè)量設(shè)備以使高精度測(cè)量設(shè)備的測(cè)量范圍落在所述精確測(cè)量范圍內(nèi)，由高精度測(cè)量設(shè)備完成臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)的精確測(cè)量。

3、上述技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明的一種液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法的技術(shù)方案屬于改進(jìn)型發(fā)明創(chuàng)造。本發(fā)明在測(cè)量臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)時(shí)，首先通過視覺測(cè)量裝置快速獲得待測(cè)臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)的初步測(cè)量結(jié)果，由于圖像識(shí)別方法的測(cè)量精度較低。因此，根據(jù)視覺測(cè)量裝置得到的初步測(cè)量結(jié)果確定一個(gè)精確測(cè)量范圍，在這個(gè)精確測(cè)量范圍內(nèi)，由高精度測(cè)量設(shè)備再次測(cè)量，得到待測(cè)臂架關(guān)節(jié)的精確測(cè)量坐標(biāo)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中重型液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量耗時(shí)久的技術(shù)問題。

4、進(jìn)一步地，所述坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系通過如下方法得到：以待測(cè)量區(qū)域內(nèi)不隨機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的任意一點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)并在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)處放置校正標(biāo)靶，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系是以標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)建立的，通過校正標(biāo)靶的三維特征描述子與視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系的參考三維特征描述子匹配得到視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系到基準(zhǔn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

5、進(jìn)一步地，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系采用以下方式建立：通過視覺測(cè)量裝置獲取校正標(biāo)靶的三維特征，根據(jù)校正標(biāo)靶的三維特征確定校正標(biāo)靶所在平面，以校正標(biāo)靶所在平面為基準(zhǔn)坐標(biāo)系的xoy平面，與xoy平面垂直的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)坐標(biāo)系的z軸方向。

6、進(jìn)一步地，所述精確測(cè)量范圍根據(jù)以下方式得到：根據(jù)待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)的坐標(biāo)誤差置信區(qū)間確定所述精確測(cè)量范圍。

7、進(jìn)一步地，根據(jù)所述精確測(cè)量范圍計(jì)算高精度測(cè)量設(shè)備的姿態(tài)調(diào)整參數(shù)，所述高精度測(cè)量設(shè)備根據(jù)所述姿態(tài)調(diào)整參數(shù)調(diào)整姿態(tài)以使高精度測(cè)量設(shè)備的測(cè)量范圍落在所述精確測(cè)量范圍內(nèi)。

8、進(jìn)一步地，所述高精度測(cè)量設(shè)備為全站儀。

9、進(jìn)一步地，所述視覺測(cè)量裝置為雙目相機(jī)。

10、本發(fā)明還提供了一種液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量裝置的技術(shù)方案：包括視覺測(cè)量裝置和高精度測(cè)量設(shè)備，所述視覺測(cè)量裝置用于獲取待測(cè)量區(qū)域中待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系中的測(cè)量坐標(biāo)；所述高精度測(cè)量設(shè)備用于根據(jù)精確測(cè)量范圍調(diào)整自身測(cè)量范圍，使自身測(cè)量范圍落在所述精確測(cè)量范圍內(nèi)，并對(duì)臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量；

11、視覺測(cè)量裝置、高精度測(cè)量設(shè)備或計(jì)算模塊根據(jù)待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系中的測(cè)量坐標(biāo)和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系得到待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；視覺測(cè)量裝置、高精度測(cè)量設(shè)備或計(jì)算模塊根據(jù)待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)擴(kuò)展得到所述精確測(cè)量范圍；所述計(jì)算模塊與視覺測(cè)量裝置和高精度測(cè)量通信連接。

12、進(jìn)一步地，所述坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系通過如下方法得到：以待測(cè)量區(qū)域內(nèi)不隨機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的任意一點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)并在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)處放置校正標(biāo)靶，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系是以標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)建立的，通過校正標(biāo)靶的三維特征描述子與視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系的參考三維特征描述子匹配得到視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系到基準(zhǔn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

13、進(jìn)一步地，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系采用以下方式建立：通過視覺測(cè)量裝置獲取校正標(biāo)靶的三維特征，根據(jù)校正標(biāo)靶的三維特征確定校正標(biāo)靶所在平面，以校正標(biāo)靶所在平面為基準(zhǔn)坐標(biāo)系的xoy平面，與xoy平面垂直的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)坐標(biāo)系的z軸方向。

14、進(jìn)一步地，所述精確測(cè)量范圍根據(jù)以下方式得到：根據(jù)待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)的坐標(biāo)誤差置信區(qū)間確定所述精確測(cè)量范圍。

15、進(jìn)一步地，根據(jù)所述精確測(cè)量范圍計(jì)算高精度測(cè)量設(shè)備的姿態(tài)調(diào)整參數(shù)，所述高精度測(cè)量設(shè)備根據(jù)所述姿態(tài)調(diào)整參數(shù)調(diào)整姿態(tài)以使高精度測(cè)量設(shè)備的測(cè)量范圍落在所述精確測(cè)量范圍內(nèi)。

16、進(jìn)一步地，所述高精度測(cè)量設(shè)備為全站儀。

17、進(jìn)一步地，所述視覺測(cè)量裝置為雙目相機(jī)。

18、本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備的技術(shù)方案：一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括處理器，所述處理器用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)如上所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法。

技術(shù)特征：

1.一種液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括：通過視覺測(cè)量裝置獲取待測(cè)量區(qū)域中待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，再根據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系得到待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；根據(jù)待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)擴(kuò)展得到待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)所在的精確測(cè)量范圍；根據(jù)所述精確測(cè)量范圍調(diào)整高精度測(cè)量設(shè)備以使高精度測(cè)量設(shè)備的測(cè)量范圍落在所述精確測(cè)量范圍內(nèi)，由高精度測(cè)量設(shè)備完成臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)的精確測(cè)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法，其特征在于，所述坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系通過如下方法得到：以待測(cè)量區(qū)域內(nèi)不隨機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的任意一點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)并在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)處放置校正標(biāo)靶，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系是以標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)建立的，通過校正標(biāo)靶的三維特征描述子與視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系的參考三維特征描述子匹配得到視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系到基準(zhǔn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法，其特征在于，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系采用以下方式建立：通過視覺測(cè)量裝置獲取校正標(biāo)靶的三維特征，根據(jù)校正標(biāo)靶的三維特征確定校正標(biāo)靶所在平面，以校正標(biāo)靶所在平面為基準(zhǔn)坐標(biāo)系的xoy平面，與xoy平面垂直的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)坐標(biāo)系的z軸方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法，其特征在于，所述精確測(cè)量范圍根據(jù)以下方式得到：根據(jù)待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)的坐標(biāo)誤差置信區(qū)間確定所述精確測(cè)量范圍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法，其特征在于，根據(jù)所述精確測(cè)量范圍計(jì)算高精度測(cè)量設(shè)備的姿態(tài)調(diào)整參數(shù)，所述高精度測(cè)量設(shè)備根據(jù)所述姿態(tài)調(diào)整參數(shù)調(diào)整姿態(tài)以使高精度測(cè)量設(shè)備的測(cè)量范圍落在所述精確測(cè)量范圍內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法，其特征在于，所述高精度測(cè)量設(shè)備為全站儀。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法，其特征在于，所述視覺測(cè)量裝置為雙目相機(jī)。

8.一種液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征在于，包括視覺測(cè)量裝置和高精度測(cè)量設(shè)備，所述視覺測(cè)量裝置用于獲取待測(cè)量區(qū)域中待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系中的測(cè)量坐標(biāo)；所述高精度測(cè)量設(shè)備用于根據(jù)精確測(cè)量范圍調(diào)整自身測(cè)量范圍，使自身測(cè)量范圍落在所述精確測(cè)量范圍內(nèi)，并對(duì)臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系通過如下方法得到：以待測(cè)量區(qū)域內(nèi)不隨機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的任意一點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)并在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)處放置校正標(biāo)靶，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系是以標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)建立的，通過校正標(biāo)靶的三維特征描述子與視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系的參考三維特征描述子匹配得到視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系到基準(zhǔn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征在于，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系采用以下方式建立：通過視覺測(cè)量裝置獲取校正標(biāo)靶的三維特征，根據(jù)校正標(biāo)靶的三維特征確定校正標(biāo)靶所在平面，以校正標(biāo)靶所在平面為基準(zhǔn)坐標(biāo)系的xoy平面，與xoy平面垂直的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)坐標(biāo)系的z軸方向。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征在于，所述精確測(cè)量范圍根據(jù)以下方式得到：根據(jù)待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)的坐標(biāo)誤差置信區(qū)間確定所述精確測(cè)量范圍。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征在于，根據(jù)所述精確測(cè)量范圍計(jì)算高精度測(cè)量設(shè)備的姿態(tài)調(diào)整參數(shù)，所述高精度測(cè)量設(shè)備根據(jù)所述姿態(tài)調(diào)整參數(shù)調(diào)整姿態(tài)以使高精度測(cè)量設(shè)備的測(cè)量范圍落在所述精確測(cè)量范圍內(nèi)。

13.根據(jù)權(quán)利要求8～12任意一項(xiàng)所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征在于，所述高精度測(cè)量設(shè)備為全站儀。

14.根據(jù)權(quán)利要求8～12任意一項(xiàng)所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征在于，所述視覺測(cè)量裝置為雙目相機(jī)。

15.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括處理器，其特征在于，所述處理器用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～7任意一項(xiàng)所述的液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備。該方法包括：通過視覺測(cè)量裝置獲取待測(cè)量區(qū)域中待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在視覺測(cè)量裝置的測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，再根據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系得到待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；根據(jù)待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)擴(kuò)展得到待測(cè)量臂架關(guān)節(jié)所在的精確測(cè)量范圍；根據(jù)所述精確測(cè)量范圍調(diào)整高精度測(cè)量設(shè)備以使高精度測(cè)量設(shè)備的測(cè)量范圍落在所述精確測(cè)量范圍內(nèi)，由高精度測(cè)量設(shè)備完成臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)的精確測(cè)量。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中重型液壓機(jī)械臂的臂架關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量耗時(shí)久的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王豪,金卓恒,王占輝,朱哲,吳紅兵,于鵬,孫杰,徐兵峰,陳坤杰,牛孔肖,潘洪軍,李寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵高新工業(yè)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17