[發明專利]一種地鐵隧道管片錯臺檢測系統及檢測方法

在審

• 申請號: 201410794776.5
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104533521A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 高新聞;俞黎卿;楊正哲;管奔博;喻鋼;王毅;蔣中行
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;G12B9/10
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及地鐵隧道管片檢測領域，具體地說，涉及一種地鐵隧道管片錯臺檢測系統及檢測方法。

背景技術

盾構施工過程中在轉彎處容易產生大量錯臺，一旦沒有及時發現，采取控制措施，錯過發現安全隱患的最佳時機，極易造成隧道漏水、管片開裂等事故。隨著破壞的不斷深入，管片內部可能出現大量泥沙涌入、大量積水等情況，導致隧道受損，嚴重時導致隧道坍塌。因此，及時檢測出管片的狀態對于隧道安全十分重要。

在2008年我國住建部出臺的《盾構法隧道施工與驗收規范》中，對于管片拼裝質量給出了控制規范以及檢測方法。該規范對管片錯臺量的允許偏差也提出了明確要求和控制標準，該規范要求相鄰管片徑向錯臺偏差須控制在5?mm以內。

目前針對管片錯臺和開裂等現象的檢測普遍通過工程檢測人員在地鐵隧道內部逐一檢查的手段實現。針對盾構管片破損與開裂問題，工程檢測人員在地鐵隧道中定期巡視，觀察并記錄隧道內部是否存在管片受損的現象。盾構的錯臺量檢測方法類似，檢測人員在隧道內部巡視，發現錯臺較大的管片時，使用直尺丈量判定錯臺量是否超標。

以上解決方案，不僅導致檢測工作繁瑣，同時某一方檢測出現問題，又會造成其他單位進行復測，增加檢測的工作量，降低檢測工作效率，造成大量資金浪費。管片質量檢測實施往往要檢測人員進入地下十幾米深的隧道中，隧道空間狹小為檢測人員實施現場檢測造成不便。在施工過程中，一旦發生如基坑坍塌的特殊狀況，安全檢測人員的人生安全也難以得到保障。

Kinect是微軟開發的一款3D體感游戲的自然交互外設，主要用來實現體感游戲中人體的動作捕捉和識別。它集成了諸多先進視覺技術，可以同時捕捉彩色影像、深度圖像和聲音信號，在學術和游戲業界均享有很高的關注度。深度數據是Kinect的精髓，PrimeSense公司將其深度測量技術命名為光編碼，屬于結構光測量技術的一種。其采用的光源是激光照射到不均勻介質上形成的隨機衍射斑點，即激光散斑，它具有隨機性，隨著距離的不同呈現不同的圖案。在空間中打上這樣的結構光，相當于對整個空間做了標記，通過物體表面的散斑圖案即可獲得物體的位置信息。該技術可擴展性強，設備終端可以高度集成微型化，更重要的是操作簡易，成本低廉。

發明內容

本發明的目的在于實現對隧道管片錯臺量自動檢測，提供一種地鐵隧道管片錯臺檢測系統及檢測方法，同時對出現錯臺量不符合安全的管片能及時準確的對位置定位，提高隧道設施的管理和維護能力。

為了達到以上目的，本發明采用以下技術方案：

一種地鐵隧道管片錯臺檢測系統，包括視覺檢測系統和機械對準系統，所述視覺檢測系統包括照明設備、kinect攝像頭、RFID超高頻讀寫器、姿態傳感器、電池組件、平板電腦；所述機械對準系統包括第一伺服直流電機、固定端桿、伸縮桿、第二伺服直流電機、直立桿、檢測車車身和加強筋；所述直立桿通過加強筋固定在檢測車車身上，所述姿態傳感器、電池組件、平板電腦安裝在檢測車車身內；所述伸縮桿是一個滾珠絲杠機構，進行伸縮運動，伸縮桿和直立桿通過旋轉副相連，通過第二伺服直流電機來控制伸縮桿的旋轉和伸縮，所述固定端桿通過旋轉副安裝在伸縮桿的頂部，通過第一伺服直流電機來控制固定端桿的旋轉，所述照明設備、kinect攝像頭、RFID超高頻讀寫器固定安裝在固定端桿上。

一種地鐵隧道管片錯臺檢測方法，使用上述的系統，包括如下步驟：

1）地鐵隧道管片錯臺檢測系統的機械對準系統進行粗對準；

2）根據視覺檢測系統采集的深度圖實現伸縮桿末端精對準，完成檢測前準備工作；

3）檢測過程中，姿態傳感器檢測檢測車車身的傾斜角，實時校正并調節伸縮桿末端實現精對準；

4）平板電腦處理數據，對于檢測出來錯臺高度差大于5mm的管片位置，即容易發生事故區域，通過管片上RFID電子標簽定位記錄。

上述步驟1）的具體步驟為：所述直立桿頂端旋轉關節中心距離其上方隧道頂端3-3.1m；作業時，伸縮桿伸長，使kincet攝像頭與管片距離在0.8-1m之間，實現kinect攝像頭和管片所在平面粗對準。