当前中国的新型基础设施建设中,各种城市轨道交通、高速铁路的地下隧道几乎都采用盾构机施工。随着科技发展,盾构机作业中部分流程已经实现了自动化,但用于支撑隧道的盾构机管片,其拼装过程依旧采用人工方式。管片拼装的自动化,对于减少盾构施工的危险性,节省人力成本及提高施工效率很有必要。盾构机管片拼装具体指使用盾构机拼装系统中的拼装机抓取管片和将其放置于可穿螺栓固定的拼装位置。本文管片自动拼装图像检测定位方法即通过图像检测定位管片,自动调整盾构拼装机来实现抓取和放置管片从而完成拼装。本文的主要研究工作包含以下内容:1.分析了盾构拼装机的运动自由度和自动拼装需要实现的功能,针对盾构拼装机上安装空间较小的问题,提出了基于图像检测,依次进行检测范围较大的预定位和检测精度较高的精定位的管片自动拼装定位方法。基于盾构拼装机的运动自由度分析和D-H方法构建了定位方法所需的盾构拼装机机械臂连杆运动学模型,建立了盾构拼装机机械臂坐标系间的转换关系。2.基于掩膜区域卷积神经网络框架,根据管片上的类型框检测任务特点,改进掩膜网络,设计了管片类型和位置检测的网络结构参数,研究了基于管片检测网络的管片自动拼装预定位方法。研究了精定位相机标定方法与管片上标志物的图像检测方法,建立了拼装机-管片相对位姿模型,研究了基于多个相机提取标志物坐标的管片自动拼装精定位方法。3.以上述方法为基础,编写了管片自动拼装定位方法上位机软件,对盾构机管片自动拼装图像检测定位方法进行了实验研究。采集了实验室管片模型及现场管片的图片训练网络,使用训练好的网络模型对现场管片进行了类型和位置检测实验;使用编写的上位机软件与盾构拼装机PLC和传感器通讯,在盾构施工现场对整个拼装流程进行了自动化实验与管片抓取放置结果分析。实验表明本文所述盾构机管片自动拼装图像检测定位方法能够成功完成多环盾构机管片的拼装,可以用于长期盾构隧道施工。