[发明专利]盾构隧道管片弹性密封垫断面检测方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道及地下工程工程领域，涉及盾构隧道管片弹性密封垫断面检测方法。

背景技术

根据地下工程防水规范《GB50108‐2008》规定，沟槽的净面积与密封垫的净面积之比在1～1.15之间，如果密封垫的净面积由于生产公差的原因而缩小，则会对防水性能影响较大。

密封垫间的张开量对于防水性能影响较大，如果密封垫生产中出现了较大的负公差，将直接影响到防水的效果。

在上海地铁盾构管片弹性橡胶密封垫(三元乙丙)生产工艺及产品标准(STB‐DQ‐010201)中明确规定了密封垫的生产公差控制范围：

表1 密封垫公差控制要求

从表1可以看出，标准中对于密封垫高度、顶面、腰部以及腿部的公差做出了细致的规定，尤其高度不允许出现负公差。

公差的定义也是完全出于可量测的角度，施工人员完全可以依靠卡尺对密封垫试件进行现场量测，来考核这些指标是否达到标准。另一方面，对于密封垫含孔洞的和多条曲线组成的不规则断面来讲，其净面积是依靠常规手段无法轻易得到的，而这个指标却是关系到防水效果的重要参数，因此必须在量测手段上得到突破。传统的接触式直径检测方法、往往采用精密量具进行，存在很大局限性，并且精确度不高。客观上需要设计一种基于机器视觉的非接触尺寸检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构隧道管片弹性密封垫断面检测方法，可以大大提高检测准确性。

为达到以上目的，本发明采用以下解决方案：

一种盾构隧道管片弹性密封垫断面检测方法，采用基于机器视觉的非接触尺寸检测方法来检测含孔洞的和多条曲线组成的不规则密封垫断面。

进一步，所述的非接触尺寸检测方法为CCD面阵检测法，包括以下步骤：获得数字图像、图像二值化处理、密封垫断面边缘识别、轮廓追踪及生成矢量化文件、物理标定、测量与标注、得到尺寸公差、判断密封垫断面是否合格。

在所述获得数字图像的步骤中，选用LED光源，并采用控制光源亮度的控制器；将密封垫切成3～5mm的薄片，置于试验台架上，在充足光源照度的情况下拍摄获得密封垫断面图像。

在所述图像二值化处理步骤中，直接设置灰度峰值作为一个阈值，以便清晰得判别出图像中密封垫的边缘。

在所述密封垫断面边缘识别步骤中采用Laplace算子来提取边缘。

在轮廓追踪与生成矢量化文件步骤中，在获得边缘轮廓后，采用轮廓追踪技术依次将轮廓点的坐标记录成矢量文件，最后移交矢量化软件中进行几何测量与分析。

在所述测量与标注步骤中，通过matlab在测量分析之前，对像素所表达的几何意义进行物理标定；由于镜头畸变等原因将造成图像的失真，进而会影响局部的测量效果，都要对于摄像机、照相机进行镜头校正；若影响在公差测量的允许范围内，则无需进行校正。

在所述测量与标注步骤中，将实际识别的密封垫的图像按照标定系数换算成实际的尺寸，并将实际尺寸标注。

在所述测量与标注步骤中，对于孔洞信息需要采用形位公差的方式进行标注；为了确定各孔洞的位置与设计孔洞位置之间的形位公差，则需要定义一个基准点；定义外轮廓的面积矩中心即外轮廓的形心作为形位公差的基准点；各孔洞的基准点也同样处理。

在所述测量与标注步骤中，孔洞取“当量孔径”进行比较，当量孔径为：

D=4Sπ]]>

式中，D为当量孔径，S为测量的孔洞面积。

换言之，本发明：一种盾构隧道管片弹性密封垫断面监测技术，采用基于机器视觉的非接触尺寸检测方法(如CCD面阵检测法)来检测含孔洞的和多条曲线组成的不规则密封垫断面。

利用数字图像进行测量的原理在于：CCD面阵的排列非常规则，因此获得的数字图像精度较高，可以将CCD阵列比喻成绘图的米格坐标纸，密封垫断面的影响投射在“坐标纸”上，通过获得的数字图像可以详细地得到试件的轮廓各点的精细坐标，进而对其几何量进行测量，得到十分精确的测量结果。

检测步骤包括：获得数字图像、图像二值化处理、密封垫断面边缘识别、轮廓追踪、生成矢量化文件、物理标定、测量与标注、得到尺寸公差、判断密封垫断面是否合格。