[發(fā)明專利]一種巖石結(jié)構(gòu)面粗糙度高精度測(cè)繪裝置及其測(cè)繪方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210060281.4
• 申請(qǐng)日: 2022-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN114396897A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周新;巨能攀;解明禮;張成強(qiáng);王玨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/30
• 分類號(hào): G01B11/30
• 代理公司: 北京正華智誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

本發(fā)明公開了一種巖石結(jié)構(gòu)面粗糙度高精度測(cè)繪裝置及其測(cè)繪方法，其裝置包括巖石結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)提取設(shè)備和圖像處理系統(tǒng)；巖石結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)提取設(shè)備利用激光位移傳感器，用于提取巖石結(jié)構(gòu)面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；圖像處理系統(tǒng)用于對(duì)巖石結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)提取設(shè)備提取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到巖石結(jié)構(gòu)面的粗糙度。本發(fā)明公開一種運(yùn)用在地質(zhì)領(lǐng)域，能夠準(zhǔn)確獲取巖體結(jié)構(gòu)面起伏曲線的裝置。本發(fā)明裝置具有體積小、野外攜帶方便、處理速度快和操作簡(jiǎn)易等優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖體結(jié)構(gòu)面輪廓線提取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種巖石結(jié)構(gòu)面粗糙度高精度測(cè)繪裝置及其測(cè)繪方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)獲取結(jié)構(gòu)面輪廓線的方法主要分為物理接觸式、野外三維激光掃描后進(jìn)行室內(nèi)數(shù)據(jù)分析處理以及野外巖石取樣進(jìn)行室內(nèi)攝影測(cè)量等3種，存在步驟繁瑣、工作量繁重和操作不便等弊端，傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)備獲取方法存在精度較大，而室內(nèi)激光掃描裝置則存在野外無法使用和設(shè)備成本過高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種巖石結(jié)構(gòu)面粗糙度高精度測(cè)繪裝置及其測(cè)繪方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種巖石結(jié)構(gòu)面粗糙度高精度測(cè)繪裝置包括巖石結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)提取設(shè)備和圖像處理系統(tǒng)；

巖石結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)提取設(shè)備利用激光位移傳感器，用于提取巖石結(jié)構(gòu)面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；圖像處理系統(tǒng)用于對(duì)巖石結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)提取設(shè)備提取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到巖石結(jié)構(gòu)面的粗糙度。

進(jìn)一步地，巖石結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)提取設(shè)備包括帶滾珠軸承底片、滑塊、滾珠絲桿、光軸、穩(wěn)定軸承片、聯(lián)軸器、電機(jī)法蘭片、電機(jī)、保護(hù)殼、二維激光位移傳感器、透明樹脂玻璃、端部定位裝置、12V可充電電源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制模塊和USB接口；

帶滾珠軸承底片設(shè)置于滾珠絲桿的一端；滾珠絲桿和電機(jī)的齒輪嚙合；二維激光位移傳感器通過滑塊活動(dòng)設(shè)置于滾珠絲桿上；光軸設(shè)置于滾珠絲桿內(nèi)；穩(wěn)定軸承片設(shè)置于滾珠絲桿的另一端；二維激光位移傳感器外部設(shè)置有保護(hù)殼；保護(hù)殼上設(shè)置有透明樹脂玻璃；端部定位裝置設(shè)置于保護(hù)殼的底部；電機(jī)通過聯(lián)軸器和電機(jī)法蘭片與滾珠絲桿連接；電機(jī)、12V可充電電源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制模塊和USB接口依次連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開一種運(yùn)用在地質(zhì)領(lǐng)域，能夠準(zhǔn)確獲取巖體結(jié)構(gòu)面起伏曲線的裝置。本發(fā)明裝置具有體積小、野外攜帶方便、處理速度快和操作簡(jiǎn)易等優(yōu)勢(shì)。

基于以上系統(tǒng)，本發(fā)明還提出一種巖石結(jié)構(gòu)面粗糙度高精度測(cè)繪方法，包括以下步驟：

S1：利用巖石結(jié)構(gòu)面粗糙度測(cè)繪裝置的二維激光位移傳感器采集時(shí)間值以及激光頭與巖石結(jié)構(gòu)面之間的距離值，得到二維激光位移傳感器的距離起始零刻度的橫縱坐標(biāo)；

S2：根據(jù)二維激光位移傳感器的距離起始零刻度的橫縱坐標(biāo)，生成基于二維坐標(biāo)系的二維輪廓線；

S3：對(duì)二維輪廓線依次進(jìn)行優(yōu)化和擬合，得到巖石結(jié)構(gòu)面的趨勢(shì)直線；

S4：對(duì)趨勢(shì)直線進(jìn)行二次優(yōu)化，得到巖石結(jié)構(gòu)面的最優(yōu)輪廓線；

S5：基于巖石結(jié)構(gòu)面的最優(yōu)輪廓線，計(jì)算巖石結(jié)構(gòu)面的相對(duì)起伏度和剖面線長(zhǎng)度，并根據(jù)相對(duì)起伏度和剖面線長(zhǎng)度計(jì)算巖石結(jié)構(gòu)面的粗糙度。

進(jìn)一步地，步驟S1中，獲取二維激光位移傳感器的距離起始零刻度的橫縱坐標(biāo)的具體方法為：將時(shí)間值乘以速度值，得到橫坐標(biāo)值X，將50mm與距離值的差值作為縱坐標(biāo)值Y。

進(jìn)一步地，步驟S3中，對(duì)二維輪廓線進(jìn)行優(yōu)化的具體方法為：在二維坐標(biāo)系的Y軸數(shù)據(jù)中，在Y_n+1和Y_n的差值大于0.5mm時(shí)利用插值法對(duì)進(jìn)行優(yōu)化，直至Y_n+1和Y_n的差值大于0.5mm，完成優(yōu)化，其中，Y_n+1表示第n+1時(shí)刻的縱坐標(biāo)值，Y_n表示第n時(shí)刻的縱坐標(biāo)值。