[发明专利]基于数字摄像技术的巷道全断面变形实时监测装置及方法

权利要求书

1.一种巷道全断面变形实时监测的方法，其特征在于：使用基于数字摄像技术的巷道全断面变形实时监测装置，所述装置包括高精度数字相机（1）、安装架和计算机（9），其特征是：所述安装架由安装横梁（2）和中轴（3）构成，所述安装横梁（2）的中部通过球铰（4）与中轴（3）的顶端铰接，安装横梁（2）上设移动底座（7），高精度数字相机（1）安装在移动底座（7）上，安装横梁（2）上固定有测水平角的电子倾角传感器A（5），高精度数字相机（1）上固定有测垂直角的电子倾角传感器B（6），中轴（3）底部内部设有处理器（8），所述高精度数字相机、电子倾角传感器A、电子倾角传感器B和球铰均连接处理器（8），处理器（8）连接计算机（9）；所述计算机安装有三维光学散斑系统；

其步骤如下：

a.在巷道段内选择n个断面，在断面上设置断面标志；

b.在每个断面的中间区域进行喷漆散斑处理；

c.根据巷道的轴线位置确定在巷道顶板安装中轴的初步位置，用激光测距仪及其倾角传感器具体确定中轴的位置，将中轴安装至巷道顶板；

d.通过电子倾角传感器A、电子倾角传感器B的数据，计算机进行处理分析，将高精度数字相机朝向被检测巷道段，通过球铰转动使高精度数字相机的主光轴垂直于被监测的断面，与巷道轴向平行；

e.计算机记录高精度数字相机的初始位置，随时调节中轴的伸缩长度以及移动底座的位置，使高精度数字相机轴线位置保持不变；

f.打开计算机中的三维光学散斑系统，调节高精度数字相机参数，显示被检测巷道段的图像，在测量开始前，用标尺测量出i号断面与j号断面之间的距离L_i,j，此时计算机数字图像上显示的i号断面与j号断面的距离l_i,j，得到二维比例系数k_i,j，即每个像素的真实尺寸，i=1,2，……,(n-i)，j=i+1；测量开始；

g.测量开始后，三维光学散斑系统自动对被检测巷道段的图像进行实时分析和处理，得到巷道任意一个监测断面的坐标变化、位移、应变一系列变形信息，并用二维彩色视图的形式将结果可视化显示，并显示出检测断面变形的方向、变形场的等势线、应变方向；

h.随着巷道的变形，高精度数字相机的位置会发生变化，重复步骤d~g，计算机系统实时自动调节高精度数字相机位置，使高精度数字相机轴线始终保持不变，实现在一个检测点实时检测巷道变形。