[发明专利]一种基于机器视觉的顶管机导向方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的顶管机导向方法，其特征在于，采用装置包括工业PC机、成像相机、测量标志点，所述测量标志点包括固定测量标志点P和动态测量标志点，所述成像相机通过对测量标志点成像，并将成像数据传输至工业PC机进行解析处理以获得并控制顶管机的实时姿态，操作步骤如下：

A、在顶管机头安装0#成像相机,并在工作井口安装一组固定测量标志点P；

B、通过0#成像相机对固定测量标志点P的成像，工业PC机解算出0#成像相机的6个外方位元素，包括相机三维坐标X、Y、Z,相机的三个角元素俯仰角α、方位角Φ，扭转角k，计算公式为摄影测量的后方交会；

C、将0#成像相机的外方位元素与人工测量的顶管机的位置坐标包括方位角，扭转角，俯仰角进行比较，建立0#成像相机与顶管机头的位置相对关系；

D、顶进时，每顶进一段距离L置入一组动态测量标志点和一个动态成像相机，所述动态成像相机需确保能拍到本节顶进管节上的这组动态测量标志点n-1以及相邻的工作井口一侧的另一组测量标志点n；

E、工业PC机根据共线条件方程的光束法平差原理，以固定测量标志点P为起点依次计算出各组动态测量标志点的三维坐标和各成像相机的外方位元素从而实现长距离的顶管导向。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的顶管机导向方法，其特征在于，所述步骤A和步骤B间还设有步骤F:人工对固定测量标志点P进行精确的大地坐标测量，并确定顶管机在大地坐标系内的位置坐标。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的顶管机导向方法，其特征在于，所述成像相机为单台相机，彼此前后交错组合以构成双目视觉测量系统。

4.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的顶管机导向方法，其特征在于，所述成像相机由2台或多台相机组成。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种基于机器视觉的顶管机导向方法，其特征在于，所述测量标志点呈圆形，由定向反光材料或自发光材料制成。

6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的顶管机导向方法，其特征在于，每组测量标志点的数量取值介于4-10个，且在同一管节段面均匀分布。

7.根据权利要6所述的一种基于机器视觉的顶管机导向方法，其特征在于，步骤D中所述的距离L介于50-80m。

8.根据权利要7所述的一种基于机器视觉的顶管机导向方法，其特征在于，每组测量标志点的数量为5个，所述距离L为60m。