一种盾构机管片智能化吊运方法及吊运系统

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，尤其涉及一种盾构机管片智能化吊运方法及吊运系统。

背景技术

盾构机施工主要分为盾构机掘进和管片拼装两个工序，其中管片吊运衔接盾构机掘进和管片拼装，为施工中重要环节。

传统人工吊运管片较为复杂繁琐，通过人工操作管片吊装设备将管片抓取，抓取后的管片起吊运送至喂片机区域，将吊运管片准确放置在喂片机末端，再由人工操作喂片机装载，运载管片到拼装机区域，完成一块管片的吊运操作。人工吊运效率难以保证，控制精度要求较高，对人员操作熟练度要求也很高，并且采用人工吊运管片存在诸多安全风险，因管片吊运引发的安全事故时有发生。

相比传统人工吊运，管片机械化吊运方法能够提高吊运效率以及安全性。但是，现有的管片机械化吊运方法采用3D点云获取原始坐标，由管片定位圆孔和注浆孔位置剔除异常坐标，经处理计算得出目标点坐标和角度。该方法存在局限性，仅靠定位圆孔和注浆孔无法有效剔除异常坐标，异常坐标在处理过程中会引入误差，造成定位销无法精确插入定位孔，导致自动吊运管片效率低甚至不能实现管片机械化吊运。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构机管片智能化吊运方法及吊运系统，能够精确的定位、抓取和吊运管片，并且能够提高管片吊运的效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种盾构机管片智能化吊运方法，包括以下步骤：

预先获取管片特征标志物的信息并将其输入至吊运系统中，所述特征标志物在所述管片出厂前按照加工文档预设在管片上，所述特征标志物信息包括特征标志位的形状、尺寸以及其相对所述管片的位置信息；

重复以下步骤，确定当前待吊运管片的空间姿态并调整吊具空间姿态，直至所述吊具移动至所述管片的待吊运区域，完成管片智能化吊运的粗定位：

扫描当前待吊运的管片的轮廓外形，通过获取的所述管片的三维点云数据在空间内构建所述管片的空间坐标信息，重建管片三维模型；

根据所述管片的空间坐标信息和三维模型，进行数据处理和运动学模型解算，获取所述管片空间坐标姿态并且生成吊具粗定位动作指令；

按照所述吊具粗定位动作指令驱动吊具进行空间姿态调整，所述空间姿态调整包括控制所述吊具在水平面内和竖直方向平移以及在水平面内旋转；

获取所述管片的图像信息并识别所述特征标志物，确定所述特征标志物的特征点对应的平面坐标，获取所述管片的高度数据，构建所述特征点的空间三维坐标；

根据所述特征点的三维坐标数据以及所述特征标志物的信息确定所述吊具与所述管片的相对位置，根据所述吊具与所述管片的相对位置生成所述吊具精定位动作指令，并根据所述精定位指令实时调整所述吊具的空间姿态，直至完成所述管片的精确定位并抓取管片；

根据所述管片的当前位置信息、待卸载管片的目标区域位置信息以及管片周围机械干涉及环境信息规划管片智能化吊运路径；

控制吊具根据所述规划的管片智能化吊运路径将所述管片自动吊运至待卸载管片的目标区域。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，根据被抓取管片的当前位置信息、待卸载管片的目标区域位置信息以及管片周围的机械干涉环境信息规划多条管片智能化吊运路径，并通过模拟计算选择最优的运动路径作为管片智能化吊运路径；和/或，

在根据所述管片智能化吊运路径吊运所述管片的过程中，监测所述吊具的空间位置姿态以及管片周围的机械干涉及环境信息，当所述吊具的空间位置姿态不满足预设的要求或者所述管片周围的机械干涉及环境信息不满足预设的要求，则调整所述吊具的空间位置姿态或者调整所述吊具的运动路径。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，控制吊具根据所述规划的管片智能化吊运路径对所述管片进行自动吊运包括：

检测当前待吊运的管片的抓取状态，若抓取到位，则控制所述吊具吊运所述管片直至达到预设的高度；和/或，控制所述吊具吊运所述管片在水平面内移动预设的距离；和/或，控制所述吊具吊运所述管片按照预设的角度进行旋转；直至所述管片的空间坐标姿态达到预设的要求；

控制所述吊具吊运所述管片下降，当所述管片下降高度到达指定高度且设置在所述吊具的吊运重量满足管片释放要求，则将释放管片至指定卸载区域；其中，所述吊具的吊运重量通过设置在所述吊具上的传感器进行测量。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述吊具的空间姿态调整包括调节所述吊具的空间坐标和空间姿态，其中，所述吊具的空间坐标通过控制吊具在水平面内平移和/或竖直方向平移进行调整；所述吊具的空间姿态通过控制吊具在水平面内旋转进行调整；和/或，

获取所述管片的图像信息并识别所述管片上的特征标志物，确定所述特征标志物的特征点对应的平面坐标，通过以下方式实现：

通过图像采集装置采集在所述吊具动作过程中的当前待吊运管片的视频，通过数据帧的方式截取视频流，实时获取拍摄图像，通过图像处理解算所述管片标志物的特征点的平面坐标。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，根据所述精定位指令实时调整所述吊具的空间姿态，直至完成所述管片的精确定位并抓取管片；其中，所述管片精定位以引导所述吊具的定位销插入所述管片的孔位为目标，实时微调所述吊具的动作幅度，包括调整所述吊具在水平面内移动、竖直方向移动以及在水平面内旋转。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种盾构机管片智能化吊运系统，采用如上所述的管片智能化吊运方法对管片进行自动吊运，所述系统包括设有所述吊具的吊具设备，以及设置在所述吊具设备上的三维扫描仪、视觉相机、测距仪、中央处理器和逻辑控制器，其中，

所述三维扫描仪与所述中央处理器通信连接，其被配置为扫描待吊装的管片轮廓外形，获取所述管片轮廓外形的对应的数据点云并发送至所述中央处理器；

所述视觉相机与所述中央处理器通信连接，其被配置为获取当前待吊运管片的图像信息，并发送至所述中央处理器；

测距仪与所述中央处理器通信连接，其被配置为获取所述管片的高度数据，并发送至所述中央处理器；

所述中央处理器与所述逻辑控制器双向通信连接，其被配置为根据接收到的所述数据点云解析所述管片的空间坐标姿态并且生成所述吊具的粗定位动作指令，以及根据接收到的所述管片的图像信息和高度数据解析所述管片的特征点的空间坐标并且生成所述吊具的精定位动作指令，以及将所述吊具的粗定位动作指令和精定位动作指令传输至所述逻辑控制器；

所述逻辑控制器与所述吊具设备电连接，其被配置为根据接收到的所述吊具的动作指令控制所述吊具进行粗定位动作和精定位动作，以及抓取所述管片、吊运至待卸载的目标区域并卸载；所述逻辑控制器还被配置为将所述吊具完成的动作信号反馈至所述中央处理器。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，在所述吊具抓取当前待吊运的管片后，所述中央处理器还被配置为根据所述管片的当前位置信息、待卸载管片的目标区域位置信息以及管片周围空间环境信息规划管片智能化吊运路径；

所述逻辑控制器还被配置为控制所述吊具根据所述规划的管片智能化吊运路径将所述管片自动吊运至待卸载管片的目标区域。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述吊具设备还包括吊具行走梁、第一驱动机构、第二驱动机构、升降机构、旋转机构和吊具检修平台；其中，

所述吊具行走梁上设有吊具小车，所述吊具行走梁沿第一方向延伸；

所述第一驱动机构，被配置为驱动所述吊具小车沿第一方向运动；

所述第二驱动机构，被配置为驱动所述吊具沿第二方向运动，所述第二方向与所述第一方向垂直；

所述升降机构，被配置为驱动所述吊具沿第三方向运动，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；

所述旋转机构，被配置为驱动所述吊具绕沿所述第三方向延伸的轴线旋转；

所述吊具检修平台，被配置为供人检修吊具。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述三维扫描仪设置在所述吊具行走梁上；和/或，

所述视觉相机设置在所述旋转机构上；

所述测距仪设置在所述升降机构上；

所述中央处理器和逻辑控制器设置在所述吊具检修平台上。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述测距仪为激光测距仪、红外测距仪、超声波测距仪中的一种或多种；和/或，

所述逻辑控制器与所述中央处理器通过OPC协议通讯进行数据交互；和/或，

所述逻辑控制器还包括编码器，所述编码器被配置为实时获取所述吊具的旋转角度。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

a.本发明通过将管片定位划分为粗定位和精定位，其中粗定位通过对管片进行三维扫描获取其三维点云数据，确定管片的空间坐标姿态，引导吊具移动至管片待吊运区域，精定位通过视觉相机获取管片及其特征物的平面坐标，通过测距仪获取管片高度数据，进而确定管片的三维坐标，精确引导吊具动作直至完成管片精确定位并抓取管片，能够更准确其更高效地定位待吊运的管片；

b.本发明根据被抓取管片的当前位置信息、待卸载管片的目标区域位置信息以及管片周围的机械干涉环境信息规划多条管片智能化吊运路径，并通过模拟计算选择最优的运动路径，基于最优吊运路径能够极大程度的提高管片的吊运效率；

c.在根据规划的管片智能化吊运路径过程中，监测所述吊具的空间位置姿态以及管片周围的机械干涉及环境信息，当所述吊具的空间位置姿态不满足预设的要求或者所述管片周围的机械干涉及环境信息不满足预设的要求，则调整所述吊具的空间位置姿态或者调整所述吊具的运动路径，能够提高管片吊运过程的安全性，减少安全事故的发生；

d.通过在所述吊具上设有用于检测所述吊具的吊运重量的称重传感器，在管片下降高度到达指定距离且吊具称重传感器检测结果满足管片释放要求，控制器判断当前吊运管片状态满足释放条件，能够更加可靠地进行管片吊运，防止错误吊运管片。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个示例性实施例提供的一种管片智能化吊运系统的结构示意图；

图2为本发明的一个示例性实施例提供的一种管片智能化吊运系统的模块结构示意图；

图3为本发明的一个示例性实施例提供的管片智能化吊运粗定位的流程图；

图4为本发明的一个示例性实施例提供的管片智能化吊运精定位的流程图；

图5为本发明的一个示例性实施例提供的管片智能化吊运的控制流程图。

其中，附图标记包括：100-吊具设备，110-吊具，200-三维扫描仪，300-视觉相机，400-测距仪，500-中央处理器，600-逻辑控制器，700-管片，710-特征标志物，800-运载车辆。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

现有的管片智能化吊运方法采用3D点云获取原始坐标，由管片定位圆孔和注浆孔位置剔除异常坐标，经处理计算得出目标点坐标和角度，但在实际处理过程中，仅靠定位圆孔和注浆孔往往会无法有效剔除异常坐标，异常坐标在处理过程中会引入误差，造成定位销无法精确插入定位孔，造成自动吊运管片效率低甚至不能实现管片智能化吊运。针对现有技术的不足，本发明提供了一种盾构机管片智能化吊运方法及吊运系统，基于管片特征标志物进行精定位管片的智能化管片吊运方法，所述特征标志物在所述管片出厂前按照加工文档统一预设在管片上。对于同种管片，设置于其上的所述特征标志物相对于管片的位置统一，并且所述特征标志物的大小比定位孔的大，其形状相比定位孔也更容易定位，因此，采用所述特征标志物对所述管片进行定位用以智能化吊运管片能够更高效、更精准。

在对管片进行智能化吊运之前，预先获取管片特征标志物的信息并将其输入至吊运系统中，所述特征标志物信息至少包括特征标志位的形状、尺寸以及其相对所述管片的位置信息。

在本发明的一个实施例中，参见图1，提供了一种大直径盾构机管片智能化吊运系统，尤其适用于直径12米以上的盾构机，包括吊具设备100，以及设置在所述吊具设备100上的三维扫描仪200、视觉相机300、测距仪400、中央处理器500和逻辑控制器600，其中，所述吊具设备100包括吊具110、吊具小车、吊具行走梁、第一驱动机构、第二驱动机构、升降机构、旋转机构和吊具检修平台。

所述吊具行走梁上设有吊具小车，所述吊具行走梁沿第一方向延伸，在本实施例中定义所述第一方向为水平面内的X轴；

所述第一驱动机构，被配置为驱动所述吊具小车沿第一方向运动，及沿X轴运动；

所述第二驱动机构，被配置为驱动所述吊具110沿第二方向运动，所述第二方向与所述第一方向垂直，在本实施例中定义所述第一方向为水平面内的Y轴；

所述升降机构，被配置为驱动所述吊具110沿第三方向运动，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，在本实施例中定义所述第一方向为水平面内的竖直方向的Z轴；

所述旋转机构，被配置为驱动所述吊具110绕沿所述第三方向延伸的轴线旋转，即绕Z轴旋转；

所述吊具检修平台，被配置为承载检修所述吊具110的人或装置，此处所述吊具110运动过程中较为平稳且便于人员检修调试。

所述吊具110上设有称重传感器或者测力传感器，所述称重传感器或者测力传感器被配置为测力所述吊具110的吊运重量。

在本实施例中，参见图1和图2，所述三维扫描仪200设置在所述吊具行走梁上，便于识别运载车辆700上的当前待吊装的管片700的三维点云数据。所述三维扫描仪200与所述中央处理器500通信连接，其被配置为扫描运载车辆上的所述管片700轮廓外形，获取所述管片700轮廓外形的对应的数据点云并发送至所述中央处理器500。

所述视觉相机300设置在所述旋转机构上，可最大视野识别所述管片700上的特征标志物710。所述视觉相机300与所述中央处理器500通信连接，其被配置为获取当前待吊运管片的图像信息，并发送至所述中央处理器500。

所述测距仪400设置在所述升降机构上，能够实时测量所述吊具110距所述管片700上表面的高度数据。所述测距仪400与所述中央处理器500通信连接，其被配置为获取所述管片的高度数据，并发送至所述中央处理器500。所述测距仪400为激光测距仪、红外测距仪、超声波测距仪中的一种或多种；优选地，所述测距仪400为激光测距仪，其测量精度更高。当然，本公开实施例包括但不限于此，上述的距离传感器也可采用其他种类的距离传感器。

所述吊具检修平台在吊具运动过程中较为平稳且便于人员检修调试，因此将所述中央处理器500和逻辑控制器600设置在所述吊具检修平台上，能够使所述中央处理器500和逻辑控制器600在工作过程中受外界干扰较小且便于检修和调试。所述逻辑控制器600与所述中央处理器500双向通信连接，具体可通过OPC协议通讯进行数据交互。

所述中央处理器500被配置为根据接收到的所述数据点云解析所述管片的空间坐标姿态并且生成所述吊具的粗定位运动指令，以及根据接收到的所述管片的图像信息和高度数据解析所述管片的特征点的空间坐标并且生成所述吊具的精定位运动指令，以及将所述吊具的粗定位运动指令和精定位运动指令传输至所述逻辑控制器600。

所述逻辑控制器600与所述吊具设备100电连接，其被配置为根据接收到的所述吊具的运动指令控制所述吊具进行粗定位运动和精定位运动，以及抓取所述管片、吊运至待卸载的目标区域并卸载；所述逻辑控制器600还被配置为将所述吊具完成的动作信号反馈至所述中央处理器500。

在本发明的一个实施例中，在所述吊具抓取当前待吊运的管片后，所述中央处理器500还被配置为根据所述管片700的当前位置信息、待卸载管片的目标区域位置信息以及管片周围空间环境信息规划管片智能化吊运路径；

所述逻辑控制器600还被配置为控制所述吊具根据所述规划的管片智能化吊运路径将所述管片自动吊运至待卸载管片的目标区域。

在本发明的一个实施例中，所述逻辑控制器600还包括编码器，所述编码器被配置为实时获取所述吊具的旋转角度。

采用本实施例提供的所述管片智能化吊运系统能够更准确、更高效地对管片进行智能化吊运，吊运过程分为管片的粗定位、精定位、抓取管片、规划管片智能化吊运路径以及吊运管片并卸载，以下结合图1至图5详细说明管片智能化吊运方法及过程。

一、管片智能化吊运粗定位

参见图1，管片运载车辆800负责将地面管片运输至隧道内部，所述运载车辆800停靠在管片吊装区域，但位置较为随机，无法确定车辆的准确位置。参见图3，通过所述三维扫描仪200扫描当前待吊运的管片的轮廓外形，获取所述管片的三维点云数据，用以重建管片三维模型，确定所述管片的空间坐标姿态。

所述中央处理器500根据获取所述管片的三维点云数据进行数据处理和运动学模型解算，重建所述管片的三维模型及空间坐标，进而获取所述管片空间坐标姿态；并根据当前所述管片的空间坐标姿态生成吊具粗定位动作指令，所述动作指令包括使所述吊具在水平方向(沿X轴/Y轴运动)和/或竖直方向平移(沿Z轴运动)和/或在水平面内旋(绕Z轴旋转)转。

所述中央处理器500将生成的吊具粗定位动作指令传输至所述逻辑控制器600，所述逻辑控制器600接收到动作指令控制执行油缸电磁阀或电机变频器开闭，按照所述吊具运动指令驱动吊具进行第一轮空间姿态调整并将吊具姿态调整完成信号反馈至所述中央处理器500，所述空间姿态调整包括控制所述吊具跟随吊具小车沿吊具行走梁的延伸方向(对应图3中的X轴方向)行走，沿所述行走梁方向的垂直方向(对应图3中的Y轴方向)平移，沿竖直方向升降(对应图3中的Z轴方向)，以及在水平面(对应图3中的X-Y平面内)内旋转。

重复上述步骤，再次通过三维扫描仪解析变化后的待吊运管片空间姿态，并引导吊具进行下一轮姿态调整，多轮循环递归直至管片的空间坐标姿态在预设的阈值内，结束吊具智能化调整过程，完成管片智能化吊运的粗定位。其中，所述管片的空间坐标姿态在预设的阈值内对应所述吊具在所述管片的正上方或者对应所述管片的正上方的一定区域内。

二、管片智能化吊运精定位

在完成管片智能化吊运粗定位后吊具达到管片装载区域，距目标管片范围区域较小且识别视野有限，由于三维扫描仪视野和精度存在一定的局限性，并且现有方法采用3D点云获取原始坐标，由管片定位圆孔和注浆孔位置剔除异常坐标，经处理计算得出目标点坐标和角度，但仅靠定位圆孔和注浆孔无法有效剔除异常坐标，异常坐标在处理过程中会引入误差，造成定位销无法精确插入定位孔，导致自动吊运管片效率低甚至不能实现管片智能化吊运。

因此，本发明提出的管片智能化吊运方法在吊具达到待吊运管片区域后，采用吊具装载的视觉系统和测距系统进行高精度定位，并以所述特征标志物为参照，根据所述特征标志物的三维坐标数据以及所述特征标志物的信息(包括其形状、大小和在管片上的位置)确定所述吊具与所述管片的相对位置，引导吊具定位销插入管片定位孔，完成吊运管片智能化抓取过程。

参见图1和图2，采用智能视觉相机识别所述管片上的特征标志物，具体地，采用所述视觉相机拍摄当前待吊运管片视频，所述处理器500通过数据帧的方式截取视频流，实时获取拍摄图像，所述处理器500通过图像处理解算出所述特征标志物的特征点的平面坐标。结合预存储在吊运系统中的所述特征标志物的形状、大小以及其相对于所述管片的位置，进而获得所述吊具相对所述管片的位置，用以驱动所述吊具与所述管片对中，在本实施例中，当所述吊具与所述管片对中时，所述吊具定位销能够顺利插入所述管片定位孔。例如，所述特征标志物相对于所述管片的位置为所述吊具与所述管片的对中位置，则在精定位过程中，驱动所述吊具与所述特征标志物对中即可；例如，所述特征标志物相对于所述管片的位置相比所述吊具与所述管片的对中位置偏移(-10,20)，则在精定位过程中，驱动所述吊具相对于所述特征标志物偏移(10，-20)，即可实现所述吊具与所述管片对中。采用激光测距仪获取的管片高度数据，结合所述特征点的平面坐标，确定所述管片特征点的空间三维坐标。根据所述特征点的三维坐标数据，由所述处理器500对吊具运动学模型解算，解析空间坐标轴对应关系，获取所述吊具的精定位动作指令，解算过程与所述粗定位相似，不再赘述。所述逻辑控制器600根据所述精定位动作指令精确引导吊具动作，微调吊具运动幅度，实时调整所述吊具的空间姿态，引导吊具定位销插入管片孔位，直至完成管片智能化吊运精确定位并抓取管片。

三、管片智能化吊运路径规划及吊运控制

在管片智能化吊运精定位后，需要将所述管片吊运至待卸载的目标区域并卸载。参见图4，管片吊运动轨迹分为吊具行走，吊具平移，吊具升降以及吊具旋转，由于管片卸载区域位置固定，则在已知目标区域情况下，可将管片运动轨迹进行分割规划，依据运动学路径可将轨迹分为轴向运动和纵向运动。轴向运动可包括吊具行走，吊具平移及吊具旋转，纵向运动为吊具升降，结合目标运动过程中机械干涉等环境条件，可规划出载运过程中运动路径，实现管片智能化吊运控制。

因此，根据被抓取管片的当前位置信息、待卸载管片的目标区域位置信息以及管片周围空间环境信息规划管片智能化吊运路径，其中，所述管片周围空间环境信息重点考虑管片周围的机械干涉环境信息。具体地，可以规划多条管片智能化吊运路径，并通过模拟计算选择最优的运动路径，基于最优吊运路径能够极大程度的提高管片的吊运效率。

管片智能化吊运控制过程如图5所述，按照图5所示流程控制吊具根据所述规划的管片智能化吊运路径将所述管片自动吊运至待卸载管片的目标区域：

检测当前待吊运的管片的抓取状态，若抓取到位，中央处理器或者上位机端发送吊运管片吊爪闭合指令，吊具装载的限位和接近开关检测吊运管片抓取状态，判断当前能否进行智能化吊运流程。如管片抓取到位满足吊运条件则控制吊具自动提升，当吊具达到预设的高度后进行判断逻辑，由所述中央处理器判断当前高度是否提升到位，如未满足条件继续提升直直至到达到预设的高度位置。在吊具提升完成后所述中央处理器向所述逻辑控制器发送行走使能信号，所述逻辑控制器接受到行走使能信号后控制所述吊具智能化行走，并判断当前行走位置是否达到预设距离，如条件满足则进行吊具旋转使能。所述中央处理器向所述逻辑控制器发送旋转使能信号，所述逻辑控制器在接收到旋转使能信号后控制吊具进行自动化旋转动作，所述控制器包括编码器，通过所述编码器实时获取所述吊具的旋转角度，由所述吊具的当前旋转角度判断是否旋转到位，若吊具旋转条件满足则系统进入吊具自动化释放流程。该流程过程中先自动化控制吊具下降，在管片下降高度到达指定距离且吊具称重传感器满足管片释放要求，控制器判断当前吊运管片状态满足释放条件，进行释放许可，能够防止错误吊运管片，控制吊爪打开释放管片，管片达到指定卸载区域完成管片智能化吊运过程。盾构机直径越大，管片吊运的难度越大，本实施例中的管片智能化吊运方法适用于大直径盾构机，这里的大直径盾构机特指直径在12米以上、甚至达到16米的盾构机。

在本发明的一个实施例中，在根据所述管片智能化吊运路径吊运所述管片的过程中，通过传感器监测所述吊具的空间位置姿态以及所述管片周围的机械干涉及环境信息，当所述吊具的空间位置姿态不满足预设的要求则通过控制器调整所述吊具的空间位置姿态。例如，若所述吊具的空间位置姿态相较于在所述规划路径中当前吊具对应的空间位置姿态的误差大于预设的阈值，则通过控制器调整所述吊具的空间位置姿态，以确保所述吊具按照预先规划的吊运路径进行吊运，若无法将所述吊具调整至满足预设的要求，则停止吊运并发出警示信号，以防止因吊运设备发生故障而引发安全事故。若所述管片周围的机械干涉及环境信息不满足预设的要求则通过控制器调整所述吊具的空间位置姿态或者调整所述吊具的运动路径。例如，在按照预先规划的吊运路径对所述管片进行吊运过程中，可能会存在其他设备或者异物误入吊运区域，通过视觉系统检测到所述管片周围的机械干涉及环境信息不满足预设的要求，则调整所述吊具的空间位置姿态进行避让，或者调整所述吊具的运动路径，以防止发生安全事故。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。