[发明专利]地铁盾构管片残余渣土体积实时检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种地铁盾构管片残余渣土体积实时检测装置及检测方法，采用卷积神经网络对盾构机盾构过程中渣土车运送渣土掉落在管片上的残余渣土体积实时检测，并且能够记录其所在位置，使得测量具有更大的灵活性以及可操作性，能够有效地克服在现有技术下的人工计算残余渣土体积，标定残余渣土位置时的不准确性以及实时性差等问题，提高了工作效率，减少了检测时间，省时省力。本发明在工作过程中具有全自动化，机器设备随着渣土牵引车而移动，实时检测，具有很高的实时性，而且还避免了工人在恶劣的环境下工作。

技术领域

本发明设计采用卷积神经网络的地铁盾构管片残余渣土体积实时检测设备与方法，属于机器视觉与工程机械领域

背景技术

地铁现在已经成为人们出行不可或缺的一种交通工具，越来越多的城市开始建设地铁，但是伴随地铁建设的过程中，盾构机盾构过程中产生的渣土会在装车时掉落在已经铺设好的管片表面，给之后的施工带来不便，影响施工进度，目前在地铁盾构隧道中处理参与渣土的传统方法依然是采用人工处理计量，这种方法不仅工作量大而且无法实现在盾构机掘进过程中进行实时检测，所以对残余在管片上的渣土进行位置确定以及体积测量对于改善工作条件，提高工作效率具有很大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种地铁盾构管片残余渣土体积实时检测装置及检测方法，可以用来检测盾构机盾构过程中渣土车运送渣土掉落在管片上的残余渣土体积，并且能够记录其所在位置。提高了工作效率，实时检测，减少了检测时间，省时省力。

本发明的技术方案具体如下：一种地铁盾构管片残余渣土体积实时检测装置，其特征是包括一台计算机，一个具有自清洁工能的单目相机与面结构光发射器集成体和轮式里程计处理器，整套装置安装在渣土牵引车前端，单目相机摄像头正对着隧道底部实时采集隧道管道底部图片，面结构光发射器将结构光投射到隧道管片底部，得到隧道底部到结构光发射部位的距离，轮式里程计处理器安装在整套设备箱体中，与安装在渣土牵引车车轮内侧的轮式里程计和计算机之间通过数据传输线连接，将轮式里程计传出的信号进行处理并且传输到计算机内存储起来。

一种地铁盾构管片残余渣土体积实时检测方法，其特征包含以下步骤：

(1)在渣土牵引车前端安装检测装置以便进行图像采集以及体积测量；

(2)随着渣土牵引车的移动单目相机采集隧道管片底部图像，并且将采集到的图像人工标记为有残余渣土和无残余渣土，对图像数据预处理；

(3)构建残余渣土识别网络并且训练该网络，将训练所得的具有残余渣土图像信息的权值保存在计算机中以便检测时调用；

(4)实际检测过程中，随着渣土牵引车的移动单目相机实时拍摄管片底部图片，将拍摄所得图片输入已训练好的网络，若输入图片符合存在计算机中的残余渣土图像信息的权值，则判断为有残余渣土，否则为无残余渣土；

(5)如果判断有残余渣土，则进行步骤(6)，若未识别到残余渣土，则进行步骤(4)重新进行图像的获取；

(6)进行残余渣土的点云预处理以及三维重构；

(7)快速计算残余渣土体积；

(8)残余渣土位置信息传输：轮式里程计处理器计算所得残余渣土在隧道中的具体位置，方便后续工作人员清理；

(9)将采集到的残余渣土位置信息以及体积信息存储在计算机中，在渣土车开出隧道口的时候，将信息通过无线网络传输到终端，以告知工作人员。