CN102445157A - 盾构间隙测量*** - Google Patents
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Abstract
本发明是一种盾构间隙测量***，其用于测量管片外径轮廓与盾尾壳体内径轮廓之间的盾尾间隙，可抵顶管片的端部的位置设有推进千斤顶，所述盾尾间隙测量***包括与一PLC控制***通过数据线相连的一智能相机，该智能相机安装在相机支架上，该相机支架固定在所述推进千斤顶上；本发明还提供一种盾尾间隙测量的方法，包括步骤：1)利用机器代替人眼进行测量和判断，通过一智能相机将被摄取目标转换为图像信号；2)将所述图像信号传输给专用的图像处理***，根据像素分布、颜色、亮度信息，转化成为数字信号；3)图像处理***对这些数字信号进行运算来获取目标的特征。本发明的盾尾间隙测量的方法可以精确地测量盾尾间隙。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构间隙测量***，特别是一种非接触式的盾尾间隙测量***，属于隧道机械领域。
背景技术
盾尾间隙测量***用于测量衬砌环外径与盾构壳体内径之间的间隙距离。在施工中可使用盾尾间隙测量***适时测量盾尾间隙的大小，以判断管片与盾尾之间的相对位置，并与其他盾构机推进技术参数结合，达到综合控制盾构机姿态的目的。目前在盾构中普遍采用的盾尾间隙测量***是光学测量***，这套***包括5个激光测量传感器，安装在拼装机的固定位置上。拼装机可以被移动到管片中要求的地方并对已拼好的管片的距离进行测量。接着拼装机继续向前移动，测量到盾尾的距离。计算两次测量之间的净值，得到的净值数据被显示或传输到SLS-T导向***中。虽然此光学测量***在盾构上普遍使用，但是由于其工作方式的限制，无法安装在装备盘式拼装机的盾构上。另外一种盾尾间隙测量***是安装在千斤顶底板(靴板)附近位置，依靠气阀组和倾角传感器工作，可使用操作面板上的触摸屏或便携式盾尾间距操作箱进行控制。但该***它的防护性较差。由于该***安装在推进千斤顶上，而现场的工况条件恶劣，常常会由于沾染到泥浆或是水之后，设备发生故障而无法正常工作；再加上其测量装置外形较大，给安装和使用带来较大的困难，且由于外形尺寸的限制该***不适宜用于地铁盾构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种盾尾间隙测量的方法，其可以精确地测量盾尾间隙。
本发明的盾尾间隙测量的方法，包括步骤：
1)利用机器代替人眼进行测量和判断，通过一智能相机将被摄取目标转换为图像信号；
2)将所述图像信号传输给专用的图像处理***，根据像素分布、颜色、亮度信息，转化成为数字信号；
3)图像处理***对这些数字信号进行运算来获取目标的特征。
本发明还提供一种盾尾间隙测量***，本发明的盾尾间隙测量***，其用于测量管片外径轮廓与盾尾壳体内径轮廓之间的盾尾间隙，可抵顶管片的端部的位置设有推进千斤顶，包括与一PLC控制***通过数据线相连的一智能相机，该智能相机安装在相机支架上，该相机支架固定在所述推进千斤顶上；当推进千斤顶抵顶管片的端部时，智能相机所处位置可拍摄所述盾尾间隙。
所述相机支架安装在所述推进千斤顶的底板位置。
智能相机相对相机支架的安装角度是0°～45°。
由于本发明的盾尾间隙测量***主要由世界上最小的一体化智能相机组成，检测设备体积小，对安装位置的限制少，可适应各种直径的盾构；同时采集的盾尾间隙的数据频率快、控制精度高。
附图说明
图1是为本发明安装位置主视示意图；
图2是为本发明安装位置侧视示意图；
图3是图2的局部放大图。
具体实施方式
参看图1、图2和图3，本发明的盾尾间隙测量***，包括一智能相机10，由于该智能相机10可以在不同背景上精确探测物体，对于亮度、旋转和尺寸的变化都可以准确检测，对于扭曲表面、视角和镜头所导致的图像变形，均可以利用校准工具进行校正，因而可以得到精确的位置和面积值。
智能相机10与一PLC控制***(图中未示)通过数据线相连；智能相机10安装在相机支架20上，相机支架20固定在推进千斤顶60上，可将相机支架20根据实际检测位置安装在推进千斤顶60的底板(靴板)位置，因此智能相机10与推进千斤顶60的相对位置是固定的。智能相机10相对相机支架20的最大安装角度可达45°。
推进千斤顶60处于可抵顶管片90的端部的位置，管片90与盾尾80之间具有一盾尾间隙85。本发明的目的就是测量这一间隙85的大小。
推进千斤顶60与盾构主机70相连，当盾构主机70推进时，推进千斤顶60作用在管片90上，处于抵顶管片90的端部的位置，选取盾尾80壳体内径轮廓和管片90外径轮廓之间间隙85作为检测的目标，智能相机10开始检测，并将检测到的数据传送至PLC控制***。通过智能相机10，随时监视盾尾间隙85的变化，并通过PLC程序将盾尾间隙85控制在设定的范围内，达到对盾尾间隙85的监控。
当进行管片90的拼装时，推进千斤顶60回缩，智能相机10停止检测。
所谓视觉技术就是利用机器代替人眼来进行测量和判断，通过成像元件(即智能相机)将被摄取目标转换为图像信号，并传输给专用的图像处理***，根据像素分布、颜色、亮度等信息，转化成为数字信号，图像***再对这些信号进行各种运算来获取目标的特征。
本发明中采用的智能相机是将摄像头、处理器、照明、光学和I/O元件集成在一个防护等级达到IP67级别外壳内，最大安装角度达45°，具有尺寸小巧、精度高、可靠性好等特点，适用于工况条件较差的环境。
***利用视觉技术首先检测出照片中管片的边界，然后取一个点作为盾尾间隙测量基准之一，之后软件对图像进行分析，计算出管片上基准点至盾尾参考边界的距离，该数据为像素值，***再进行换算之后得到的即是盾尾间隙数值。
运用智能相机专用软件分析图像之后的画面。画面中可以清晰地看到设置的盾尾参考边界以及自动寻找到的管片的基准点。
以专用软件软件为桥梁，配合使用相应的PLC编程软件，通过以太网通信协议，完成PLC和智能相机的通信连接。
PLC控制智能相机进行工作，智能相机将摄取的图像传输给专用软件进行计算处理，得到的结果写入PLC中，然后显示在相应的组态软件上，并对相应数据进行控制。
本发明具有实质性特点和显著进步，通过非接触式方法，运用视觉技术对盾尾间隙进行测量、控制，并建立了一套数据采集、实时传输、智能分析的盾尾间隙测量***。同时设备体积小，可适应各种直径的盾构。采集的盾尾间隙的数据频率快、控制精度高。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种盾构间隙测量***，其用于测量管片外径轮廓与盾尾壳体内径轮廓之间的盾尾间隙，可抵顶管片的端部的位置设有推进千斤顶，其特征是包括与一PLC控制***通过数据线相连的一智能相机，该智能相机安装在相机支架上，该相机支架固定在所述推进千斤顶上；当推进千斤顶抵顶管片的端部时，智能相机所处位置可拍摄所述盾尾间隙。
2.如权利要求1所述的盾构间隙测量***，其特征是：所述智能相机是将摄像头、处理器、照明、光学和I/O元件集成在一个防护等级达到IP67级别的外壳内。
3.如权利要求2所述的盾构间隙测量***，其特征是：所述相机支架安装在所述推进千斤顶的底板位置。
4.如权利要求3所述的盾构间隙测量***，其特征是：智能相机相对相机支架的安装角度是0°～45°。
5.一种盾构间隙测量的方法，其特征是包括步骤：
1)利用机器代替人眼进行测量和判断，通过一智能相机将被摄取目标转换为图像信号；
2)将所述图像信号传输给专用的图像处理***，根据像素分布、颜色、亮度信息，转化成为数字信号；
3)图像处理***对这些数字信号进行运算来获取目标的特征。
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