一种TBM滚刀磨损几何尺寸视觉测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种TBM滚刀磨损几何尺寸视觉测量方法及系统，其包括以下步骤：对经过预先处理的TBM滚刀进行图像拍摄，获取未磨损刀盘滚刀图像；利用图形处理对刀盘滚刀图像进行边缘识别，获取每把滚刀的信息C

【技术实现步骤摘要】
一种TBM滚刀磨损几何尺寸视觉测量方法及系统
本专利技术涉及一种刀具磨损测量领域，特别是关于一种TBM(隧道掘进机)滚刀磨损几何尺寸视觉测量方法及系统。
技术介绍
随着隧道及地下空间工程的发展，TBM(隧道掘进机)被越来越多的使用，TBM利用盘形滚刀破岩，在破岩过程中，滚刀受到岩石摩擦、岩块冲击，滚刀不可避免的会发生磨损，包括：正常磨损和非正常磨损。正常磨损是指刀圈在直径方向均匀的减少的过程，非正常磨损主要指刀圈断裂、崩刃、卷刃和偏磨等。当刀圈正常磨损量达到一定程度或者发生非正常磨损后，滚刀需要进行更换作业，否则会加重到盘上其他滚刀负载和磨损，严重的会导致整个刀盘的滚刀全部报废。据统计，在更换的滚刀中，正常磨损需要更换的滚刀占更换滚刀的90％以上，滚刀磨损量的测量先阶段还是首先将TBM停机，人工攀爬在刀盘上对每个滚刀进行卡尺测量，此种工法不仅耗费大量人力物力，同时增加施工人员的危险系数。现有技术中一般是人工使用卡尺、圆度仪等手工仪器直接在刀盘上攀爬测量滚刀尺寸，来确定滚刀的磨损量。测量效率低，且测量耗时耗力，有很大的施工安全问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TBM滚刀磨损几何尺寸视觉测量方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)对经过预先处理的TBM滚刀进行图像拍摄，获取未磨损刀盘滚刀图像；/n2)利用图形处理对刀盘滚刀图像进行边缘识别，获取每把滚刀的信息C

【技术特征摘要】
1.一种TBM滚刀磨损几何尺寸视觉测量方法，其特征在于包括以下步骤：
1)对经过预先处理的TBM滚刀进行图像拍摄，获取未磨损刀盘滚刀图像；
2)利用图形处理对刀盘滚刀图像进行边缘识别，获取每把滚刀的信息Cis(dis，ris)，进而识别刀号，确定第i把滚刀的半径；其中dis为第i把滚刀在第s次拍摄到校正后的滚刀图像中心坐标(xis，yis)，ris为第s次拍摄到校正后滚刀图像的第i把滚刀的半径，s＝1，2,3...；
3)获取磨损刀滚刀图像并进行图像处理，获取每把磨损后的滚刀信息，确定刀号，将该刀号未磨损滚刀的半径减去已磨损滚刀的半径，得到每把滚刀的磨损情况。


2.如权利要求1所述测量方法，其特征在于：所述预先处理包括设置可视化系统以及建立刀盘直角坐标系；
可视化系统的设置为：在TBM前盾挡板上方开孔，且该孔与TBM滚刀其他部件不相互干涉，在前盾挡板上方开孔处焊接法兰盘，通过法兰盘安装有可视化系统；可视化系统采用鱼眼镜头相机；
刀盘直角坐标系是通过在刀座上喷射反光喷涂材料建立：利用反光喷涂材料在刀盘上画出直角坐标系，并设定其中一条为1轴即y轴，另一条则为2轴即x轴，此时该坐标系为源坐标系。


3.如权利要求1所述测量方法，其特征在于：所述图像处理包括以下步骤：
(1)采用高斯滤波法对滚刀图像进行滤波处理；
(2)将滤波后的图像，按照灰度值的大小进行图像灰度直方图表示，随后建立图像二值化；
(3)获取滚刀的中心坐标(xis，yis)和半径ris；
(4)隧道掘进机未启动时，对鱼眼镜头相机拍摄到的特征点的像素点进行校正，并获取校正后每个滚刀的坐标值与刀号；
(5)隧道掘进机工作一段时间后滚刀的位置信息识别。


4.如权利要求3所述测量方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对鱼眼镜头相机拍摄到的滚刀图像进行灰度化处理，并设置一个提取阈值T，分别从四周开始向中心使用逐行逐列扫描，当扫描线上的亮度差大于阈值时，即该列像素最大值与最小值之差大于阈值，则获得该图像的右边界和右切点rq，其他三个边界同上，得到四个边界及上切点tq，左切点lq，下切点bq，进而得到滚刀图像的中心坐标(x′is，y′is)及半径r′is：








5.如权利要求4所述测量方法，其特征在于：图像的中心坐标O(x'is，y'is)，半径为r'is,滚刀边缘鱼眼图像像素上一个畸变点D(x'bis，y'bis)，利用经度坐标校正方法校正后的相应点为d(xbis，ybis),根据映射公式得：

ybis'＝ybis；
得到校正后的滚刀边缘图像所有像素点(xbis,ybis)，b＝1,2...n表示是滚刀边缘像素点个数；通过校正后的滚刀边缘图像所有像素点(xbis,ybis)利用最小二乘法圆拟合获得滚刀的中心坐标(xis，yis)和半径ris。


6.如权利要求3所述测量方法，其特征在于：所述步骤(4)中，具体获取方法包括以下步骤：
(4.1)隧道掘进机未启动时拍摄到的特征点坐标记为T11(x′11，y′11)、T21(x′21，y′21)，通过校正后坐标分别为t11(x11，y11)、t21(x21，y21)：

y′11＝y11；

y′21＝y21；

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云，李杰，牛得草，黄元俊，张玉龙，康元锋，胡涛，李春英，
申请(专利权)人：中铁十五局集团有限公司，中铁十五局集团城市轨道交通工程有限公司，石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：上海;31