一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统及检测方法技术方案

本发明专利技术涉及隧道施工领域，特别是指一种基于热成像检测隧道二衬布料高度检测系统和方法，包括热成像相机、隧道二衬台车和热源，本发明专利技术优点是利用热成像相机接收从隧道二衬台车的模板和热源上以红外波长光谱发出的能量并处理红外能量以产生热图像，再利用图像处理和分析软件对热图像进行滤波、腐蚀和阈值分割等处理，改善热图像画质，得到清晰的正在浇筑的混凝土高温区域，而后再计算出混凝土正在浇筑处距离地面的高度，实时了解二衬的浇筑布料的进度，便于控制切换布料机，切换连接不同的浇筑窗口，无需工人把头伸入窗口进行观察，减轻工人劳动量，排除安全隐患，保障工人安全，为实现二衬的全自动施工提供必要条件。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统及检测方法
本专利技术涉及隧道加工领域，特别是指一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统及检测方法。
技术介绍
隧道二次衬砌混凝土采用整体液压隧道台车作为模板，由混凝土运输罐车运至现场后，通过混凝土输送泵从下至上分层、由洞口方向已浇筑段向掌子面方向利用溜槽和灌注窗口单向依次左右对称的逐层浇筑，而在逐层浇筑时需要保证位于下层的二衬浇筑完毕才可继续浇筑上层的二衬，但传统的对于二衬浇筑布料高度的检测是通过工人把头伸入灌注窗口用手电照明观察到的，加大了工人的劳动量，且存在一定的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统，以克服现有技术传统的对于二衬浇筑布料高度的检测是通过工人把头伸入灌注窗口用手电照明观察到的，加大了工人的劳动量，且存在一定的安全隐患的问题。本专利技术采用如下技术方案：一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统及检测方法，包括热成像相机、隧道台车和热源，所述隧道台车外表面紧贴覆盖于隧道内壁上的钢筋架表面；所述热成像相机可活动的设于隧道台车内部，且热成像相机正对隧道台车的内壁；所述热成像相机与图像处理分析软件采用无线连接，图像处理分析软件通过串口服务器和显示器相连接；所述热源设有三个，热源均设于隧道台车内的同一轴向垂直平面上，且三个热源之间形成直角三角形结构。一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统的检测方法，其特征在于按以下步骤进行：第一步，使三个热源靠近正在二衬的一侧隧道进行固定；第二步，使热成像相机远离正在二衬的一侧隧道进行固定，开始隧道二衬浇筑，利用热成像相机接收从隧道台车的铁板和三个热源上以红外波长光谱发出的能量并处理红外能量以生成实时热图像；第三步，把热成像相机产生的热图像通过无线方式传递给图像处理分析软件；第四步，利用图像处理分析软件可对热图像进行滤波、腐蚀等处理；第五步，通过图像处理分析软件用阈值分割图像，产生相应的二值图像；第六步，通过图像处理分析软件用最小矩形框将高温区选中，以三个热源作为热图像的原点及坐标系，计算出矩形框边角还有三个热源之间的位置和距离，再根据热图像上三个热源之间的距离与现实隧道中三个热源之间的距离的比例，可得到混凝土正在浇筑处距离地面的高度；第七步，图像处理分析软件通过串口服务器把处理后的实时热图像和计算出的混凝土正在浇筑的高度显示、存储在显示器内，即完成隧道二衬布料浇筑高度的检测。由上述对本专利技术结构的描述可知，和现有技术相比，本专利技术具有如下优点：利用热成像相机接收从隧道台车的铁板和热源上以红外波长光谱发出的能量并处理红外能量以产生热图像，再利用图像处理分析软件对热图像进行滤波、腐蚀和阈值分割等处理，改善热图像画质，得到清晰的正在浇筑的混凝土高温区域，而后再计算出混凝土正在浇筑处距离地面的高度，实时了解二衬的浇筑布料的进度，便于控制切换布料机，去不同的窗口浇注不同层，无需工人把头伸入窗口进行观察，减轻工人劳动量，排除安全隐患，保障工人安全，同时可提高二衬的施工效率,为二衬的全自动施工提供基本条件。附图说明图1为隧道台车的结构示意图。图2为热成像相机、隧道台车和热源的位置结构示意图。图3为热成像相机、图像处理分析软件、串口服务器和显示器的电连接结构示意图。图4为热成像相机生成的热图像的示意图。具体实施方式下面参照附图说明本专利技术的具体实施方式。如附图2所示，一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统，包括热成像相机1、隧道台车2和热源4，所述隧道台车2外表面上的窗口21紧贴覆盖于隧道内壁上的钢筋架3表面，在浇注时通过混凝土输送泵车利用压力将混凝土沿管道连续输送，再通过布料机和溜槽从窗口21把混凝土注入到隧道台车2与隧道内壁之间的钢筋架3上进行隧道二衬。如附图2所示，所述热成像相机1可活动的设于隧道台车2内部，且热成像相机1正对隧道台车2的内壁。当需要对隧道二衬的浇筑布料高度进行检测时，在隧道台车2内移动热成像相机1，使热成像相机1远离正在二衬的一侧隧道进行固定，保证热成像相机1的广角足够照到隧道台车2的顶部，由于刚浇筑的混凝土温度高，使得该处的隧道台车2的铁板温度高于其他处，热成像相机1通过接收从隧道台车2的铁板以红外波长光谱发出的能量并处理红外能量以生成热图像，实时检测场景中的热模式。如附图3所示，所述热成像相机1与图像处理分析软件5采用无线连接，热成像相机1产生的热图像通过无线方式传递给图像处理分析软件5，图像处理分析软件5可对热图像进行滤波、腐蚀等处理，而图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，图像腐蚀主要用于形态学中除去图像的某些部分，以消除热图像在形成、传输过程中产生的噪音和细小空洞，改善了热图像画质，使热图像的显示效果更加清晰，然后用阈值分割图像，图像阈值分割是一种广泛应用的分割技术，利用图像中要提取的目标区域与其背景在灰度特性上的差异，把图像看作具有不同灰度级的两类区域(目标区域和背景区域)的组合，选取一个比较合理的阈值，以确定图像中每个像素点应该属于目标区域还是背景区域，从而产生相应的二值图像，使热图像的显示效果更加清晰，得到清晰的正在浇筑的混凝土高温区域。如附图3所示，所述图像处理分析软件5通过串口服务器6和显示器7相连接，图像处理分析软件5通过串口服务器6把处理后的实时热图像和计算出的混凝土正在浇筑的高度显示、存储在显示器7内，而串口服务器6作为显示器7和图像处理分析软件5之间的通信桥梁，且显示器7和串口服务器6之间采用网线进行连接，串口服务器6采用DC24V供电，在配电控制柜中采集AC220V转DC24V的供电方式。如附图2和附图4所示，所述热源4设有三个，热源4均设于隧道台车2内的同一轴向垂直平面上，且三个热源4之间形成直角三角形结构，直角边上的两个热源4放置在地面上，热源4优选为呈球状的加热丝，加热效果好，温度高，便于热成像相机1捕捉，当需要对隧道二衬的浇筑布料高度进行检测时，在隧道台车2内移动三个热源4，使三个热源4靠近正在二衬的一侧隧道进行固定，热成像相机1在生成热图像时也会把三个热源4在热图像上显示出来，而三个热源4之间形成等腰直角三角形结构，且直角边的长度为1米，利用两直角边相交点上的热源4作为热图像的原点，而另外两个与原点垂直的热源4则作为坐标系，通过图像处理分析软件5用最小矩形框将高温区选中，计算出矩形框边角还有三个热源4之间的位置和距离，再根据热图像上三个热源4之间的距离与现实隧道中三个热源4之间的距离的比例，可得到现实隧道中矩形框边角与热源4之间的距离，即混凝土正在浇筑的高度，利用热成像相机1拍摄的热图像可实时了解二衬的浇筑进度，便于控制切换布料机，去不同的窗口21浇注不同层，无需工人把头伸入窗口21进行观察，减轻工人劳动量，排除安全隐患，保障工人安全，同时可提高二衬的施工效率,为二衬的全自动施工提供基本条件。一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统的检测方法，其特征在于按以下步骤进行：...

【技术保护点】
1.一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统，其特征在于：包括热成像相机、隧道台车和热源，所述隧道台车外表面紧贴覆盖于隧道内壁上的钢筋架表面；/n所述热成像相机可活动的设于隧道台车内部，且热成像相机正对隧道台车的内壁；/n所述热成像相机与图像处理分析软件采用无线连接，图像处理分析软件通过串口服务器和显示器相连接；/n所述热源设有三个，热源均设于隧道台车内的同一轴向垂直平面上，且三个热源之间形成直角三角形结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统，其特征在于：包括热成像相机、隧道台车和热源，所述隧道台车外表面紧贴覆盖于隧道内壁上的钢筋架表面；
所述热成像相机可活动的设于隧道台车内部，且热成像相机正对隧道台车的内壁；
所述热成像相机与图像处理分析软件采用无线连接，图像处理分析软件通过串口服务器和显示器相连接；
所述热源设有三个，热源均设于隧道台车内的同一轴向垂直平面上，且三个热源之间形成直角三角形结构。


2.一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统的检测方法，其特征在于按以下步骤进行：
第一步，使三个热源靠近正在二衬的一侧隧道进行固定；
第二步，使热成像相机远离正在二衬的一侧隧道进行固定，开始隧道二衬浇筑，利用热成像相机接收从隧道台车...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑东强，王国友，温永明，李欢，高欢，
申请(专利权)人：中交一公局厦门工程有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35