[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

说明书

本发明公开了一种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，利用本发明装置和方法可以实现在一个监测位置对巷道全断面变形进行实时测量，并考虑到基准断面随时间产生的变形，提供了一种自动调节数字相机位置的装置，能够确保基准断面变形后能够将数字相机架设在断面变形前的相同位置，使轴线保持不变，从而确保数字摄像方法在巷道变形监测中的准确性及可行性。本发明思路简洁、逻辑清晰、步骤明了、操作简单，为巷道全断面变形实时监测提供了一个新的思路以及一套完整的监测方法。

技术领域

本发明涉及一种巷道全断面变形实时监测装置及方法，尤其是基于数字图像相关技术对巷道全断面的变形过程进行实时监测的装置及方法。

背景技术

关于巷道变形的过程监测，目前监测的主要方法是在每个观测断面分别设置有限个测点，测量的时候分别测定两个测点之间的长度以及变化值。然而巷道支护的破坏总是会经历一个过程，会从某几个部位产生变形、破坏，并不总是固定的几个测点，进而引起整个巷道的破坏。

随着计算机技术的发展，非接触性的测量方法应用逐渐广泛，效果比较理想的一类是XTDIC系统结合数字图像相关技术（DIC）进行应变位移场的量测方法。这种方法是利用高精度数字高精度数字相机1对散斑处理过的观测目标进行照相，通过设置图像中的种子点追踪目标表面的散斑图像，再通过与基准图像的对比实现变形过程中目标表面的坐标、位移及应变的量测。该方法可以实现巷道全断面的变形实时监测，得到全断面实时的坐标、位移、应变等一系列数据。

发明内容

针对现有技术存在的缺点，本发明提供了一种基于数字摄像技术的巷道全断面变形实时监测装置及监测方法，能够准确的调整高精度数字相机的位置，使高精度数字相机轴线在基准面变形前后位置保持不变。

一种基于数字摄像技术的巷道全断面变形实时监测装置，包括高精度数字相机、安装架和计算机，所述安装架由安装横梁和可以伸缩的中轴构成，所述安装横梁中部通过球铰与中轴的顶端铰接（所述中轴安装在巷道顶板的一端为底部，另一端为顶端），安装横梁上设移动底座，高精度数字相机安装在移动底座上，安装横梁上固定有测水平角的电子倾角传感器A，高精度数字相机上固定有测垂直角的电子倾角传感器B，中轴底部内部设有处理器，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，处理器连接计算机。所述计算机安装有三维光学散斑系统（XTDIC）以及高精度数字相机轴线校正软件。

在使用前，首先在巷道高度的1/3~1/4的高度内选取高精度数字相机轴线位置，然后计算机系统通过分析电子倾角传感器测得的水平角和垂直角，与巷道的轴线倾角进行对比，通过调节球铰的位置，使高精度数字相机轴线与巷道轴线平行，计算机系统记录此时高精度数字相机位置。打开数字图像相关技术系统，调节高精度数字相机参数，开始测量。

使用本发明基于数字摄像技术的巷道全断面变形实时监测装置进行巷道全断面变形实时监测的方法，包括如下步骤：

a.在巷道段内选择n个断面，在断面上设置断面标志，断面标志是为了能在高精度数字相机1拍摄的图像中容易识别带断面序号的标志。

b.在每个断面的中间区域进行喷漆散斑处理，方便于后期的数字图像相关技术的分析计算。

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。

f.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。