[发明专利]一种盾构机盾尾间隙视觉测量方法

说明书

本发明涉及一种盾构机盾尾间隙视觉测量方法，该方法包括如下步骤：(1)安装摄像机，摄像头距离盾构机底部盾壳高度为h；(2)摄像机拍摄盾构机工作过程中原始图像，该原始图像中包含管片上边缘和管片下边缘，且管片下边缘为盾尾间隙的上边缘；(3)以原始图像中心点所在水平轴为分割线将该原始图像划分为第一子图像和第二子图像，其中，第二子图像包括管片上边缘；(4)从第二子图像中获取管片上边缘，得到管片上边缘在原始图像中距离原始图像中心点的距离d₂；(5)将d₂转换为实际高度h₂；(6)根据下式获得盾尾间隙d：d＝h+h₂‑d₃，其中，d₃为管片实际高度。与现有技术相比，本发明测量方法简便，测量结果准确可靠。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其是涉及一种盾构机盾尾间隙视觉测量方法。

背景技术

近几年来，伴随着我国城市建设的高速发展，盾构机在城市地铁隧道建设中得到了广泛的应用。在盾构施工中，由于盾构机推进路线的曲率变化以及推进油缸的伸出长度不能时刻保持一致等原因，导致盾构机尾部盾壳内壁与管片外径之间的空间发生变化，这个空间就是盾尾间隙。盾尾间隙的结构示意图如图1所示，在推进油缸3推进过程中，管片2与盾构机1内壁之间的距离即为所述的盾尾间隙4。当盾尾间隙变化量超过设计允许的变化范围时，将会导致盾尾与管片之间发生过渡挤压而加速盾尾密封刷的磨损，破坏盾尾密封系统，甚至造成盾构机推进轴线发生偏离，给施工带来不便。

目前，盾构中普遍采用的盾尾间隙测量系统有：VMT公司的SLuM系统，石川岛公司的盾尾间隙测量系统和三菱公司的盾尾间隙测量系统。SLuM系统是VMT开发的光学测量系统，被广泛地安装在海瑞克盾构上。这套系统包括5个激光测量传感器，分别安装在拼装机的固定位置上，移动拼装机到管片中指定的位置对拼装好的管片的距离进行测量，随后拼装机再次移动，对盾尾的距离进行测量，求取两次测量的差值传输至SLS-T导向系统中，本系统在海瑞克盾构上普遍使用，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。三菱公司的盾尾间隙测量系统是安装在千斤顶底板附近位置，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操作箱进行控制。该系统主要用于三菱地铁盾构，如上海地铁公司的巧--18号6340mm土压平衡盾构和三菱6520mm双圆土压平衡盾构等。但它的防护性较差，加之现场的工况条件恶劣，设备常会由于沾染到泥浆或是水之后发生故障而无法正常工作。石川岛公司的盾尾间隙测量系统和三菱公司的系统在结构、安装位置、工作方式等方面基本相同，但是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系统不适宜用于地铁盾构。

2011年夏翼在中国盾构技术学术研讨会论文集中发表盾尾间隙测量系统的研究，文中提出一种盾构机盾尾间隙测量技术，创新型的运用视觉技术对盾尾间隙进行非接触式的测量。其系统集间隙的测量与控制于一身，可以进行实时数据传输与盾尾间隙智能分析。但是，此系统高度依赖In-Sight 5100视觉传感器集成的In-Sight Explorer软件并且手工标定盾尾的方式进行盾尾间隙直接获取，致使系统精度高度依赖于间隙边缘提取的精度，由于需要经过比例尺换算，边缘检测结果细微的不同经过换算后都有可能会被放大，因此为系统引入了极大的误差。

沈斌2007年在第三届上海国际隧道工程研讨会论文集发表题为盾构法隧道盾尾同步注浆间隙测量与计算的文章，文中提出一种利用电子测距仪的进行盾尾间隙测量的方法，其原理如下：测距仪安装在盾构机园切面中心，预先测量盾构中心到盾构机内壁距离D，测距仪测量其所在中心位置到管片内壁距离d，在管片宽度一致的情况下h，利用公式x＝D-d-h求解间隙宽度。此种方法可行的条件式管片内壁是干净的平滑的，但是实际管片是有注浆孔等状况致使测量结果出现错误。