專利名稱：盾構(gòu)間隙測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)間隙測(cè)量系統(tǒng)，特別是一種非接觸式的盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)， 屬于隧道機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)用于測(cè)量襯砌環(huán)外徑與盾構(gòu)殼體內(nèi)徑之間的間隙距離。在施工中可使用盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)適時(shí)測(cè)量盾尾間隙的大小，以判斷管片與盾尾之間的相對(duì)位置，并與其他盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)技術(shù)參數(shù)結(jié)合，達(dá)到綜合控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的目的。目前在盾構(gòu)中普遍采用的盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)是光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，這套系統(tǒng)包括5個(gè)激光測(cè)量傳感器，安裝在拼裝機(jī)的固定位置上。拼裝機(jī)可以被移動(dòng)到管片中要求的地方并對(duì)已拼好的管片的距離進(jìn)行測(cè)量。接著拼裝機(jī)繼續(xù)向前移動(dòng)，測(cè)量到盾尾的距離。計(jì)算兩次測(cè)量之間的凈值，得到的凈值數(shù)據(jù)被顯示或傳輸?shù)絊LS-T導(dǎo)向系統(tǒng)中。雖然此光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)在盾構(gòu)上普遍使用，但是由于其工作方式的限制，無(wú)法安裝在裝備盤式拼裝機(jī)的盾構(gòu)上。另外一種盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)是安裝在千斤頂?shù)装?靴板)附近位置，依靠氣閥組和傾角傳感器工作，可使用操作面板上的觸摸屏或便攜式盾尾間距操作箱進(jìn)行控制。但該系統(tǒng)它的防護(hù)性較差。由于該系統(tǒng)安裝在推進(jìn)千斤頂上，而現(xiàn)場(chǎng)的工況條件惡劣，常常會(huì)由于沾染到泥漿或是水之后，設(shè)備發(fā)生故障而無(wú)法正常工作；再加上其測(cè)量裝置外形較大，給安裝和使用帶來(lái)較大的困難，且由于外形尺寸的限制該系統(tǒng)不適宜用于地鐵盾構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種盾尾間隙測(cè)量的方法，其可以精確地測(cè)量盾尾間隙。本發(fā)明的盾尾間隙測(cè)量的方法，包括步驟1)利用機(jī)器代替人眼進(jìn)行測(cè)量和判斷，通過一智能相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換為圖像
信號(hào)；2)將所述圖像信號(hào)傳輸給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布、顏色、亮度信息， 轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)；3)圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算來(lái)獲取目標(biāo)的特征。本發(fā)明還提供一種盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)，本發(fā)明的盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)，其用于測(cè)量管片外徑輪廓與盾尾殼體內(nèi)徑輪廓之間的盾尾間隙，可抵頂管片的端部的位置設(shè)有推進(jìn)千斤頂，包括與一 PLC控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線相連的一智能相機(jī)，該智能相機(jī)安裝在相機(jī)支架上，該相機(jī)支架固定在所述推進(jìn)千斤頂上；當(dāng)推進(jìn)千斤頂?shù)猪敼芷亩瞬繒r(shí)，智能相機(jī)所處位置可拍攝所述盾尾間隙。所述相機(jī)支架安裝在所述推進(jìn)千斤頂?shù)牡装逦恢?。智能相機(jī)相對(duì)相機(jī)支架的安裝角度是0° 45°。由于本發(fā)明的盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)主要由世界上最小的一體化智能相機(jī)組成，檢測(cè)設(shè)備體積小，對(duì)安裝位置的限制少，可適應(yīng)各種直徑的盾構(gòu)；同時(shí)采集的盾尾間隙的數(shù)據(jù)頻率快、控制精度高。


圖1是為本發(fā)明安裝位置主視示意圖；圖2是為本發(fā)明安裝位置側(cè)視示意圖；圖3是圖2的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1、圖2和圖3，本發(fā)明的盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)，包括一智能相機(jī)10，由于該智能相機(jī)10可以在不同背景上精確探測(cè)物體，對(duì)于亮度、旋轉(zhuǎn)和尺寸的變化都可以準(zhǔn)確檢測(cè)，對(duì)于扭曲表面、視角和鏡頭所導(dǎo)致的圖像變形，均可以利用校準(zhǔn)工具進(jìn)行校正，因而可以得到精確的位置和面積值。智能相機(jī)10與一 PLC控制系統(tǒng)(圖中未示)通過數(shù)據(jù)線相連；智能相機(jī)10安裝在相機(jī)支架20上，相機(jī)支架20固定在推進(jìn)千斤頂60上，可將相機(jī)支架20根據(jù)實(shí)際檢測(cè)位置安裝在推進(jìn)千斤頂60的底板(靴板)位置，因此智能相機(jī)10與推進(jìn)千斤頂60的相對(duì)位置是固定的。智能相機(jī)10相對(duì)相機(jī)支架20的最大安裝角度可達(dá)45°。推進(jìn)千斤頂60處于可抵頂管片90的端部的位置，管片90與盾尾80之間具有一盾尾間隙85。本發(fā)明的目的就是測(cè)量這一間隙85的大小。推進(jìn)千斤頂60與盾構(gòu)主機(jī)70相連，當(dāng)盾構(gòu)主機(jī)70推進(jìn)時(shí)，推進(jìn)千斤頂60作用在管片90上，處于抵頂管片90的端部的位置，選取盾尾80殼體內(nèi)徑輪廓和管片90外徑輪廓之間間隙85作為檢測(cè)的目標(biāo)，智能相機(jī)10開始檢測(cè)，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送至PLC控制系統(tǒng)。通過智能相機(jī)10，隨時(shí)監(jiān)視盾尾間隙85的變化，并通過PLC程序?qū)⒍芪查g隙85控制在設(shè)定的范圍內(nèi)，達(dá)到對(duì)盾尾間隙85的監(jiān)控。當(dāng)進(jìn)行管片90的拼裝時(shí)，推進(jìn)千斤頂60回縮，智能相機(jī)10停止檢測(cè)。所謂視覺技術(shù)就是利用機(jī)器代替人眼來(lái)進(jìn)行測(cè)量和判斷，通過成像元件(即智能相機(jī))將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，并傳輸給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布、顏色、亮度等信息，轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)，圖像系統(tǒng)再對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)獲取目標(biāo)的特征。本發(fā)明中采用的智能相機(jī)是將攝像頭、處理器、照明、光學(xué)和I/O元件集成在一個(gè)防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67級(jí)別外殼內(nèi)，最大安裝角度達(dá)45°，具有尺寸小巧、精度高、可靠性好等特點(diǎn)，適用于工況條件較差的環(huán)境。系統(tǒng)利用視覺技術(shù)首先檢測(cè)出照片中管片的邊界，然后取一個(gè)點(diǎn)作為盾尾間隙測(cè)量基準(zhǔn)之一，之后軟件對(duì)圖像進(jìn)行分析，計(jì)算出管片上基準(zhǔn)點(diǎn)至盾尾參考邊界的距離，該數(shù)據(jù)為像素值，系統(tǒng)再進(jìn)行換算之后得到的即是盾尾間隙數(shù)值。運(yùn)用智能相機(jī)專用軟件分析圖像之后的畫面。畫面中可以清晰地看到設(shè)置的盾尾參考邊界以及自動(dòng)尋找到的管片的基準(zhǔn)點(diǎn)。以專用軟件軟件為橋梁，配合使用相應(yīng)的PLC編程軟件，通過以太網(wǎng)通信協(xié)議，完成PLC和智能相機(jī)的通信連接。
PLC控制智能相機(jī)進(jìn)行工作，智能相機(jī)將攝取的圖像傳輸給專用軟件進(jìn)行計(jì)算處理，得到的結(jié)果寫入PLC中，然后顯示在相應(yīng)的組態(tài)軟件上，并對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，通過非接觸式方法，運(yùn)用視覺技術(shù)對(duì)盾尾間隙進(jìn)行測(cè)量、控制，并建立了一套數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)傳輸、智能分析的盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)。同時(shí)設(shè)備體積小，可適應(yīng)各種直徑的盾構(gòu)。采集的盾尾間隙的數(shù)據(jù)頻率快、控制精度高。以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種盾構(gòu)間隙測(cè)量系統(tǒng)，其用于測(cè)量管片外徑輪廓與盾尾殼體內(nèi)徑輪廓之間的盾尾間隙，可抵頂管片的端部的位置設(shè)有推進(jìn)千斤頂，其特征是包括與一 PLC控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線相連的一智能相機(jī)，該智能相機(jī)安裝在相機(jī)支架上，該相機(jī)支架固定在所述推進(jìn)千斤頂上；當(dāng)推進(jìn)千斤頂?shù)猪敼芷亩瞬繒r(shí)，智能相機(jī)所處位置可拍攝所述盾尾間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)間隙測(cè)量系統(tǒng)，其特征是所述智能相機(jī)是將攝像頭、處理器、照明、光學(xué)和I/O元件集成在一個(gè)防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67級(jí)別的外殼內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的盾構(gòu)間隙測(cè)量系統(tǒng)，其特征是所述相機(jī)支架安裝在所述推進(jìn)千斤頂?shù)牡装逦恢谩?br> 4.如權(quán)利要求3所述的盾構(gòu)間隙測(cè)量系統(tǒng)，其特征是智能相機(jī)相對(duì)相機(jī)支架的安裝角度是0° 45°。
5.一種盾構(gòu)間隙測(cè)量的方法，其特征是包括步驟1)利用機(jī)器代替人眼進(jìn)行測(cè)量和判斷，通過一智能相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)；2)將所述圖像信號(hào)傳輸給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布、顏色、亮度信息，轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)；3)圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算來(lái)獲取目標(biāo)的特征。
全文摘要
本發(fā)明是一種盾構(gòu)間隙測(cè)量系統(tǒng)，其用于測(cè)量管片外徑輪廓與盾尾殼體內(nèi)徑輪廓之間的盾尾間隙，可抵頂管片的端部的位置設(shè)有推進(jìn)千斤頂，所述盾尾間隙測(cè)量系統(tǒng)包括與一PLC控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線相連的一智能相機(jī)，該智能相機(jī)安裝在相機(jī)支架上，該相機(jī)支架固定在所述推進(jìn)千斤頂上；本發(fā)明還提供一種盾尾間隙測(cè)量的方法，包括步驟1)利用機(jī)器代替人眼進(jìn)行測(cè)量和判斷，通過一智能相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)；2)將所述圖像信號(hào)傳輸給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布、顏色、亮度信息，轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)；3)圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算來(lái)獲取目標(biāo)的特征。本發(fā)明的盾尾間隙測(cè)量的方法可以精確地測(cè)量盾尾間隙。
文檔編號(hào)G01B11/14GK102445157SQ20111028130
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者夏翼, 王偉鋼, 石元奇, 趙潔詠 申請(qǐng)人:上海隧道工程股份有限公司