[發明專利]用于圍巖智能分級的圍巖形貌自動化掃描裝置及掃描方法

有效

• 申請號: 202310077305.1
• 申請日: 2023-02-08
• 公開（公告）號: CN115808131B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 蔣卓君;鄭明明;張鈺;馬春馳;熊亮;朱俊林
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;H04N23/56;B62D55/065;B08B5/02;B08B1/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所(有限合伙) 51213
• 代理人: 劉堋

1.用于圍巖智能分級的圍巖形貌自動化掃描裝置，其特征在于，包括：

行走裝置，行走于隧道路邊上；

第三旋轉電機，安裝在所述行走裝置上；

支撐平臺，安裝在所述第三旋轉電機上；

伺服電動缸，底部通過第一鉸接組件與第三旋轉電機或支撐平臺鉸接；所述第三旋轉電機驅動第一鉸接組件或支撐平臺在水平面旋轉；

第二旋轉電機，安裝在所述第一鉸接組件處，以驅動伺服電動缸在豎直面上進行擺動；

第二鉸接組件，安裝在所述伺服電動缸頂部；

相機組件，安裝在所述第二鉸接組件頂部；

第一旋轉電機，安裝在所述第二鉸接組件處，以驅動相機組件擺動，且擺動面與伺服電動缸的擺動面共面；

控制器，分別與第三旋轉電機、伺服電動缸、第二旋轉電機、相機組件、第一旋轉電機電連接；所述行走裝置行走到被爆破的圍巖下方，驅動第三旋轉電機、第二旋轉電機、伺服電動缸、第一旋轉電機以及相機組件，使相機組件始終正對圍巖表面且距離保持不變進行拍攝，直至將圍巖拍攝完畢；

所述第二鉸接組件包括第二凵型鉸接架和第三凵型鉸接架，所述第二凵型鉸接架與伺服電動缸頂部固定連接，所述相機組件安裝在第三凵型鉸接架上；所述第二凵型鉸接架和第三凵型鉸接架開口相對扣合在一起；所述第二凵型鉸接架和第三凵型鉸接架的一側壁通過第二轉軸鉸接，第二凵型鉸接架和第三凵型鉸接架另一側壁通過第一旋轉電機鉸接；或者，所述第二凵型鉸接架和第三凵型鉸接架的兩個側壁分別通過一個第一旋轉電機鉸接；

還包括定位機構，所述定位機構包括第一傾角傳感器、第二傾角傳感器，所述第一傾角傳感器安裝在第三凵型鉸接架上，所述第二傾角傳感器安裝在第二凵型鉸接架上；通過第一傾角傳感器、第二傾角傳感器、伺服電動缸行程、保護罩的高度、對正機構對正時距離傳感器所測距離、第一旋轉電機旋轉中心第三凵型鉸接架的底板距離、第一旋轉電機旋轉中心第二凵型鉸接架的底板距離測得圍巖坐標。

2.根據權利要求1所述的用于圍巖智能分級的圍巖形貌自動化掃描裝置，其特征在于，所述行走裝置為履帶底盤。

3.根據權利要求1所述的用于圍巖智能分級的圍巖形貌自動化掃描裝置，其特征在于，所述第三旋轉電機具有一旋轉平臺，所述支撐平臺安裝在所述第三旋轉電機的殼體上，且支撐平臺中部具有容置旋轉平臺的通孔。

4.根據權利要求3所述的用于圍巖智能分級的圍巖形貌自動化掃描裝置，其特征在于，所述第一鉸接組件包括凵型底座和第一凵型鉸接架，所述凵型底座安裝在第三旋轉電機的旋轉平臺上，所述凵型底座和第一凵型鉸接架開口相對扣合在一起；所述凵型底座和第一凵型鉸接架的一側壁通過第一轉軸鉸接，所述凵型底座和第一凵型鉸接架另一側壁通過第二旋轉電機鉸接；或者，所述凵型底座和第一凵型鉸接架的兩個側壁分別通過一個第二旋轉電機鉸接。

5.根據權利要求1-4中任意一項所述的用于圍巖智能分級的圍巖形貌自動化掃描裝置，其特征在于，所述相機組件包括相機、保護罩、對正機構、雨水傳感器、灰塵傳感器、雨水清掃機構、灰塵清掃機構、LED燈帶；所述相機安裝在第二鉸接組件頂部，所述保護罩罩住相機形成封閉腔體，所述LED燈帶位于封閉腔體內，且周向布置于相機四周。

6.根據權利要求5所述的用于圍巖智能分級的圍巖形貌自動化掃描裝置，其特征在于，所述灰塵傳感器安裝在保護罩上，所述灰塵清掃機構包括濾氣型氣泵和扁口吹氣嘴，所述扁口吹氣嘴安裝在保護罩的蓋板上，當灰塵傳感器檢測到灰塵達到預設值時，扁口吹氣嘴對蓋板表面進行清掃；所述雨水清掃機構包括雨刷和雨刷驅動電機，所述雨刷安裝在蓋板上，當雨水傳感器檢測到蓋板上的雨水達到預設值時，雨刷驅動電機驅動雨刷對蓋板進行清掃。

7.根據權利要求5所述的用于圍巖智能分級的圍巖形貌自動化掃描裝置，其特征在于，所述對正機構為安裝在保護罩四周的四個距離傳感器，當至少三個距離傳感器所測距離在預設范圍內時判定為對正。

8.用于圍巖智能分級的圍巖形貌自動化掃描方法，其特征在于，所述掃描方法基于權利要求1所述的掃描裝置實現，所述掃描方法包括：

在隧道內進行爆破并完成一部分渣石的清除后，將調試完畢的掃描裝置駛入定位點坐標，所述定位點坐標位于圍巖下方；

驅動第三旋轉電機，使伺服電動缸的擺動面與掌子面平行；

驅動第二旋轉電機，使相機組件指向欲掃描的圍巖方向；

驅動伺服電動缸，使相機組件移動至圍巖附近；

驅動第一旋轉電機，使相機組件正對圍巖，通過相機組件拍攝圍巖，拍攝時通過定位機構對圍巖進行坐標定位；

旋轉伺服電動缸對圍巖所在剖面的各個位置進行拍攝；

將圍巖的各點坐標以及圖像輸入至模擬軟件中，得到此圍巖剖面的二維輪廓坐標和整個圍巖成像圖。