1.基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料系统,包括底座,底座上沿圆周方向设置有若干根布料管,其特征在于,底座上还设置有:旋转结构,位于底座的中心位置处,其包括供料管,供料管能够旋转指向任意一个布料管,每个布料管一侧均设置有靶标位点;机器视觉结构,设置在供料管上,机器视觉结构读取并识别靶标位点的图像,分析处理得到供料管与对应布料管对接时供料管需要旋转的角度;配位结构,设置在供料管上,能够辅助供料管实现其与布料管对接端设置的导引管的柔性配合对位;配位结构包括对接管、连接盘、调节盘和弹性连接管;其中,对接管一端与供料管滑动连接,对接管另一端与连接盘一端固定连接;连接盘另一端与调节盘一端滑动连接,调节盘另一端与弹性连接管固定连接;弹性连接管上还设有锥形凸起,导引管上对应设置有锥形凹槽,弹性连接管与导引管连接时,锥形凸起位于锥形凹槽内;弹性调整结构,包括设置在连接盘上的定位板一和稳定杆,在调节盘上设置有定位板二,沿定位板一和定位板二的中心轴线方向贯穿活动设置有维持杆,维持杆上套设有弹簧一,弹簧一位于定位板一与定位板二之间;维持杆一端连接有弯杆,弯杆的自由端套设有弹簧二,弹簧二位于弹性连接管外壁上的径向管的内部;维持杆另一端连接有限位板,限位板位于定位板一远离定位板二的一侧;对位稳定结构,其包括设置在导引管上的给油组件和夹持组件,夹持组件设置在导引管的定位板四上,稳定杆与夹持组件配合设置;夹持组件包括设置在定位板四的两侧的延伸管,延伸管一端连接有输油管,延伸管内部设置有推动件,推动件一端连接有夹持板,夹持板位于定位板四内部;当供料管与导引管配合对位时,冲击给油组件,使得稳定杆被两侧的夹持组件包裹,同时对弹性连接管补给润滑油。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料系统,其特征在于,旋转结构包括:移动导轨,为设置在供料管外围的环形结构,移动导轨内部设置有弧形齿板;承托板,套设在供料管上,且承托板的一侧设置有驱动件,驱动件的输出端连接有驱动齿轮,驱动齿轮与弧形齿板啮合。
3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料系统,其特征在于:机器视觉结构的壳体上设置有液压伸缩杆,液压伸缩杆的内杆与对接管连接。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料系统,其特征在于:给油组件包括设置在导引管外壁上的储油罐,储油罐通过输油管与夹持组件连接,储油罐内部滑动连接有传压件,传压件的一端贯穿至导引管内部。
5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料系统,其特征在于:推动件包括相连接的短杆和密封盘,短杆上套设有弹簧四,弹簧四一端与密封盘连接,另一端与延伸管靠近夹持板的一端内壁连接。
6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料系统,其特征在于:对位稳定结构还包括补给组件,补给组件包括设置在延伸管底部的支撑管,支撑管内设置有补给管,补给管一端与延伸管连通,另一端延伸至导引管内壁,导引管内壁上沿圆周方向开设有圆周槽,圆周槽与补给管连通。
7.基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料方法,其特征在于,利用如权利要求3-6任意一项所述的基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料系统实现,其具体步骤如下:S1、调整机器视觉结构位姿,使待对接的导引管对应的靶标位点暴露在机器视觉结构的视野范围内;S2、利用机器视觉结构获取靶标位点的图像,以得到靶标位点的位置信息;S3、依据靶标位点的位置信息计算得到供料管的目标旋转角度和液压伸缩杆的目标伸缩行程,分别生成旋转角度控制指令和伸缩行程控制指令;S4、根据旋转角度控制指令和伸缩行程控制指令,启动驱动件和液压伸缩杆实现供料管与导引管精准配位。
8.根据权利要求7所述的基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料方法,其特征在于,S3中依据靶标位点的位置信息计算得到供料管的目标旋转角度和液压伸缩杆的目标伸缩行程包括以下步骤:供料管顶端位姿误差计算;基于位姿误差,进行机器视觉自适应运动的补偿控制;进行视觉—运动耦合误差校正计算,得到供料管的目标旋转角度和液压伸缩杆的目标伸缩行程。
9.根据权利要求8所述的基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料方法,其特征在于,基于位姿误差,进行机器视觉自适应运动的补偿控制的具体步骤为:采用带前馈补偿的增量式PID控制器生成液压伸缩杆的控制量,并动态调整旋转结构的控制参数。
10.根据权利要求8所述的基于机器视觉的衬砌台车柔性对接布料方法,其特征在于,液压伸缩杆控制量公式为: ; ; ;其中, 是控制量向量,驱动液压伸缩杆的输出; 是 时刻的位姿误差向量, 是 时刻的位姿误差向量; 为 时刻的位姿误差向量; 为 时刻的位姿误差向量; 为积分项饱和处理,限制在 范围内; 为位姿误差最小值, 为位姿误差最大值; 为误差变化率的范数, 为采样时间; 为逐分量符号函数向量; 为增量式PID控制器的增益矩阵,依次分别为比例增益、积分增益和微分增益; 为前馈补偿系数矩阵。