[发明专利]基于高分相机图像采集处理的盾尾间隙测量系统

说明书

基于高分相机图像采集处理的盾尾间隙测量系统，包括高分相机、数据处理模块和显示模块，所述高分相机用于采集盾尾间隙的图像，采集的图像传输至数据处理模块，数据处理模块中配置有图像识别程序，识别采集图像中的缝隙宽度，所得识别结果和对应的图像传输至显示模块进行显示。本发明系统采用了非接触式的测量方式，通过视觉技术的运用，用机器识别代替人眼判断，成像元件将被摄取目标装换为图像信号，并传输给图像处理系统，精确的测量盾尾间隙，操作简便精度高。

技术领域

本发明属于地铁隧道施工应用技术领域，具体为一种基于高分相机图像采集处理的盾尾间隙测量系统。

背景技术

盾尾间隙是指盾尾钢环内径与拼装管片的外径之前的空隙，由于盾构推进千斤顶行程差、姿态纠偏、土体强度差异等都会导致盾尾间隙在上下左右方向出现差异，如果差异过大，不但会造成盾尾密封刷的磨损加快，管片在盾壳里“卡死”，会出现管片碎裂，严重时甚至会发生涌水事故。

盾尾间隙一般在5cm～10cm，间隙过小将会有管片摩擦盾壳内壁的风险，导致管片错台、破损、开裂。因此每拼装一环管片都要保证盾尾间隙正常、合理。目前盾尾间隙依赖人工测量，这不但效率低，同时也无法实时掌握，不同的测量人员往往测量不同的位置，加之个人的读数习惯，很难保证精度，对于大尺寸的盾构工人往往难以触及上部管片，所以测量起来就更加困难。

VMT公司的SLUM系统，广泛应用于海瑞克盾构上，将5个激光测量传感器安装在拼装机上，随着拼装机向前移动测量盾尾间隙，由于工作方式的限制，无法安装在装备盘式拼装机的盾构上。

石川岛公司的盾尾间隙测量系统，安装在千斤顶底板附近位置，依靠气阀组合倾角传感器工作，可使用操作面板上的触摸屏或便携式操作箱进行控制。测量装置体积较大，安装和使用非常不便，不适宜用于地铁盾构。

三菱公司的盾尾间隙测量系统，结构、安装位置、工作方式与上述石川岛公司的系统基本相同。主要应用于三菱地铁盾构，防护性较差，由于施工环境的恶劣，设备常会沾染泥浆或者水污后发生故障。

上海力信测量公司的盾构系统，在盾构机拼装机下方横梁上安装断面扫描仪，扫描仪通过发射一定波长的电波对管片内侧的切线方向进行扫描，通过程序拟合出管片圆心的坐标，通过相同里程位置的盾壳圆心坐标与管片圆心坐标来计算盾尾间隙。电波信号受外界干扰较大，且会受到管片表面光滑程度影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中盾构机盾尾间隙的测量装置体积大，难于安装，易故障，影响测量效果。

本发明的技术方案为：基于高分相机图像采集处理的盾尾间隙测量系统，包括高分辨率相机、激光测距模块、数据处理模块和显示模块，所述高分相机用于采集盾尾间隙的图像，激光测距模块用于测量高分辨率相机与盾构间隙之间的距离，采集的图像传输至数据处理模块，数据处理模块中配置有图像识别程序，识别采集图像中的缝隙宽度，所得识别结果和对应的图像传输至显示模块进行显示。

进一步的，所述高分辨率相机及激光测距模块沿盾尾周向在盾构机设置多台组，高分辨率相机通过集线器将数据汇总传输给盾构机PLC，再由盾构机PLC传输给数据处理模块。

作为优选方式，所述显示模块通过配置计算机程序，实现以下内容：

1)显示历史记录，将最近一次的识别结果，即盾尾间隙测量结果进行显示；

2)根据预设时间间隔读取采集的识别结果和对应的图像，检测图像分辨率，根据图像分辨率判定图像是否清晰，如果判断图像的间隙清晰，则直接显示测量结果；如果间隙成像不清楚，则显示成图片与标尺的方式，在图像上添加标尺，供人工直接读取。

进一步的，还显示盾尾截面示意图，并在示意图中盾尾周向上标示出高分辨率相机的位置。