[發明專利]機器視覺無參照物的盾尾間隙自動檢測方法

有效

• 申請號: 201910461247.6
• 申請日: 2019-05-30
• 公開（公告）號: CN110081827B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 楊宏燕;朱雁飛;肖曉春;包蓁
• 申請（專利權）人: 上海隧道工程有限公司
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

本發明公開了一種機器視覺無參照物的盾尾間隙自動檢測方法，包括：將CCD相機朝向管片中心并對中，設定CCD相機的攝程范圍；利用CCD相機拍攝初始化圖片，以初始化圖片的中心坐標為原點建立CCD坐標系，獲取初始化圖片中管片的左邊線像素L和右邊線像素R；計算初始化管片的盾尾間隙d_初：d_初＝d_m?(2R?Y)h/Y，其中d_m是人工測量獲得的初始化標定時的盾尾間隙值，h是管片厚度，Y＝L+R是管片寬度像素值；在盾構掘進過程中利用CCD相機實時拍攝管片圖像，獲取管片圖像中的左邊線像素L和右邊線像素R，并代入公式(1)計算盾尾間隙d：d＝d_初+(R?L)h/Y(1)。本發明解決了視場范圍盾尾內壁無有效參考邊界信息(無穩定相對參考點)運動管片檢測盾尾間隙的技術難題。

技術領域

本發明涉及一種盾構施工質量和安全監測技術領域，尤其涉及一種機器視覺無參照物的盾尾間隙自動檢測方法。

背景技術

隧道施工過程中，與盾構千斤頂靴板接觸的管片圓周面的外圓與盾構殼體內壁之間的距離，稱為盾尾間隙。盾構掘進過程中，盾尾間隙各處數值與隧道設計軸線(DTA)的變化、盾構糾偏措施、盾尾外殼和成型管片承受重力變形等因素密切相關。

盾構施工必須嚴格監控盾尾間隙的變化。正確的盾尾間隙數據可反映拼裝管片的成型軸線位置，為指導管片糾偏策略提供基礎信息；同時正確的盾尾間隙數據可指導盾構糾偏策略，避免大幅度糾偏造成盾尾間隙過小使盾殼與管片發生受力擠壓問題，當擠壓力過大時可能會對管片產生破壞作用，同時也會導致盾構尾部的密封刷與管片摩擦增大影響其壽命，造成施工安全和質量風險隱患。

目前大部分盾構施工是在推完一環和拼完一環后人工用直尺測量和記錄盾尾間隙。但是，人工測量盾尾間隙費時費力、測量準確性不穩定。

因此，亟待一種方便、有效的盾尾間隙自動測量的方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種方便、有效的機器視覺無參照物的盾尾間隙自動檢測方法，能夠突破現有技術以固定測點檢測盾尾間隙的方法，提高了盾尾間隙檢測的可靠性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種機器視覺無參照物的盾尾間隙自動檢測方法，該檢測方法包括：

將CCD相機固定安裝于盾構機盾尾，固定于兩個千斤頂之間；

將CCD相機鏡頭朝向管片中心并對中，設定所述CCD相機的攝程范圍至少覆蓋盾構掘進過程中管片相對所述CCD相機垂直運動的全范圍；

利用所述CCD相機拍攝初始化圖片，以所述初始化圖片的中心坐標為原點建立CCD坐標系，獲取所述初始化圖片中管片的左邊線像素L和右邊線像素R；

計算初始化管片的盾尾間隙d_初：d_初＝d_m-(2R-Y)h/Y，其中d_m是人工測量獲得的初始化標定時的盾尾間隙值，h是管片厚度，Y＝L+R是管片寬度像素值；

在盾構掘進過程中利用所述CCD相機實時拍攝管片圖像，獲取管片圖像中的左邊線像素L和右邊線像素R，并代入公式(1)計算盾尾間隙d：

d＝d_初+(R-L)h/Y (1)。

所述機器視覺無參照物的盾尾間隙自動檢測方法進一步的改進在于，所述檢測方法還包括：通過以下步驟求解盾構坐標系中管片運動的相距變化與所述CCD坐標系中像素值之間的關系：