[发明专利]一种TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统及方法

权利要求书

1.一种TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统，其特征在于，包括：

用于获取TBM掘进过程中被测岩渣的机器人；

光栅投影装置，能够将结构光投影至被测岩渣，形成岩渣表面形状的二维光条图像；

视觉处理装置，能够通过摄取投射到岩渣表面形成畸变的二维光条图像，计算得到岩渣三维形状模型；通过岩渣三维形状模型，计算加荷点位置，通过加荷点间距判断被测岩渣是否符合要求；

抗压强度测试装置，对符合要求的被测岩渣进行抗压强度测试。

2.如权利要求1所述的一种TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统，其特征在于，所述获取TBM掘进过程中被测岩渣的机器人包括：

机器人本体，所述机器人本体上设有末端带有机械铲斗的机械臂，用于铲取TBM掘进过程中的若干岩渣；所述机器人本体上还设有末端带有机械夹钳的机械臂，用于从所述的机械铲斗中夹取任一岩渣。

3.如权利要求2所述的一种TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统，其特征在于，所述机械夹钳的钳面布置有压力传感器，能够定位出夹钳与岩渣接触点的绝对坐标；

或者，

所述机械夹钳上设有高压喷头，所述高压喷头外接水管，能够对抓取的岩渣进行冲洗。

4.如权利要求1所述的一种TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统，其特征在于，通过固定光栅投影装置和视觉处理装置的设置位置，以及被测岩渣的悬停位置，使得二维光条图像的畸变程度与岩渣表面高度成比例，利用畸变的二维光条图像计算得到岩渣三维形状模型。

5.如权利要求1所述的一种TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统，其特征在于，所述视觉处理装置根据岩渣三维形状模型，计算所述模型边缘任意两点之间的距离，找出模型边缘距离最远的两点，两点的连线确定为岩渣长边；以两点连线中点为中心点，计算过所述中心点距离岩渣边缘最短的直线，所述直线方向确定为岩渣最小尺寸方向，最小尺寸方向与岩渣边缘的两交点记为加荷点。

6.如权利要求5所述的一种TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统，其特征在于，判断加荷点间距是否满足设定要求，如果是，根据被测岩渣两加荷点的绝对坐标位置，控制机器人将被测岩渣移动至抗压强度测试装置的设定位置，调整被测岩渣的角度，使得两加荷点分别与抗压强度测试装置接触；否则，重新抓取岩渣。

7.如权利要求1所述的一种TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统，其特征在于，所述抗压强度测试装置采用点荷载强度试验方式实现对符合要求的被测岩渣进行抗压强度测试。

8.如权利要求1所述的一种TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统，其特征在于，所述抗压强度测试装置包括：

承载支架，设置在所述承载支架一端的活动加荷锥，设置在所述承载支架另一端的固定加荷锥，用于驱动所述活动加荷锥运动的驱动装置；所述驱动装置上设有液压传感器，所述液压传感器与程控主机连接；液压传感器将检测到的驱动装置提供的压力传送至控制主机，程控主机控制驱动装置的加压过程，记录压力数据并上传至TBM控制终端。

9.一种基于权利要求1-8任一项TBM搭载的岩渣在线抗压强度测试系统的测试方法，其特征在于，包括：

获取TBM掘进过程中岩渣作为被测岩渣；

将正弦条纹投影至被测岩渣，形成岩渣表面形状的二维光条图像；

根据摄取投射到岩渣表面形成畸变的二维光条图像，计算得到岩渣三维形状模型；通过岩渣三维形状模型，计算加荷点位置，通过加荷点间距判断被测岩渣是否符合要求；

若符合，对符合要求的被测岩渣进行抗压强度测试；否则，重新选取被测岩渣。

10.如权利要求9所述的测试方法，其特征在于，

根据岩渣三维形状模型，计算所述模型边缘任意两点之间的距离，找出模型边缘距离最远的两点，两点的连线确定为岩渣长边；以两点连线中点为中心点，计算过所述中心点距离岩渣边缘最短的直线，所述直线方向确定为岩渣最小尺寸方向，最小尺寸方向与岩渣边缘的两交点记为加荷点；

通过计算岩渣通过最小尺寸方向的所有岩渣截面的面积，确定最小截面，并计算出最小截面上垂直于最小尺寸方向的平均宽度；根据两加荷点间距以及最小截面垂直于最小尺寸方向的平均宽度数据，判断被测岩渣是否符合要求。