一种TBM隧洞围岩三维影像采集方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于TBM隧洞图像采集技术领域，公开了一种TBM隧洞围岩三维影像采集方法及装置，包括：根据TBM具体开挖直径，确定相机与岩壁的距离，并基于所述相机与岩壁的距离计算旋转角度和拍照数量；于TBM上安装TBM隧洞围岩三维影像采集装置；于TBM完成一个掘进行程，停机换步时，利用掘进机自身设备对围岩进行喷水降温除尘；基于计算的旋转角度和拍照数量控制TBM隧洞围岩三维影像采集装置旋转并获取图像，同时利用通信设备将获取的图像数据导出；结合标识位置信息进行图像分析处理得到掌子面岩体的三维影像。本发明专利技术提供了一种操作安全且能清晰完整采集TBM隧洞全景三维影像模型成像方法及装置。像方法及装置。像方法及装置。

【技术实现步骤摘要】
一种TBM隧洞围岩三维影像采集方法及装置


[0001]本专利技术属于TBM隧洞图像采集
，尤其涉及一种TBM隧洞围岩三维影像采集方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，随着我国基础设施建设水平的快速发展，一大批深埋长隧洞工程相继开工建设，TBM施工技术在深埋长隧洞工程中的应用越来越广泛。但是，受TBM机械结构阻挡，技术人员难以对隧洞围岩岩体进行全面观察，为施工期地质编录工作及分析评价工作带来极大困扰；同时，随着整体掘进效率的提升，常规地质编录的效率已不能满足生产需求。因此，如果能够全面采集TBM隧洞围岩的影像资料，地质工程师可以对隧洞围岩的地质情况进行全面直观的了解，并经过后期处理形成三维影像模型，进行智能解译，完成隧洞围岩综合评价，进一步形成地质编录成果。
[0003]隧洞围岩影像是记录围岩岩体信息的重要载体，对于进一步基于影像模型进行信息识别并进行围岩稳定性分析至关重要，目前TBM隧洞常规的影像采集是技术人员利用TBM机械之间的空隙进行拍照，存在以下缺点：
[0004](1)TBM机械孔隙十分狭窄，对围岩岩体拍照时拍摄角度受限，可采集岩体面积非常有限；受TBM机械影响，所采集影像可能零散分布隧洞不同空间位置；难以获取隧洞围岩完整影像。
[0005](2)零星的影像信息不利于技术人员对围岩地质条件准确掌握，可能造成重大地质缺陷遗漏，影响隧洞围岩合理评价。
[0006](3)影像采集工作主要针对裸露围岩，岩体处于未支护的状态，人工操作存在安全隐患。
[0007](4)受施工作业影响，现场技术人员进行影像采集时工作环境较恶劣。
[0008](5)常规的人工采集编录工作，工作效率不能满足TBM连续快速施工要求。
[0009]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0010](1)现有技术对围岩岩体拍照时拍摄角度受限，可采集岩体面积非常有限；采集影像零散分布隧洞不同空间位置；难以获取隧洞围岩完整影像。
[0011](2)现有技术通过人工进行裸露围岩的图像采集，工作环境恶劣且存在安全隐患；同时工作效率不能满足TBM连续快速施工要求。

技术实现思路

[0012]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种TBM隧洞围岩三维影像采集方法及装置。
[0013]本专利技术是这样实现的，一种TBM隧洞围岩三维影像采集方法，所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法包括：
[0014]步骤一，根据隧洞开挖直径及TBM机尺寸，确定相机与岩壁的距离，并基于所述相
机与岩壁的距离计算旋转角度和拍照数量；
[0015]步骤二，于TBM机上安装TBM隧洞围岩三维影像采集装置；于TBM完成一个掘进行程，停机换步时，利用掘进机自身设备对围岩进行喷水降温除尘；
[0016]步骤三，基于步骤一计算的旋转角度和拍照数量控制TBM隧洞围岩三维影像采集装置旋转并获取图像，同时利用通信设备将获取的图像数据导出；
[0017]步骤四，结合标识位置信息进行图像分析处理得到掌子面岩体的三维影像。
[0018]进一步，所述步骤一中，旋转角度和拍照数量计算公式如下：
[0019][0020]其中，W表示转动角度；β表示单个照相系统覆盖视角；δ表示三维影像保证系数；d表示相机距隧洞岩壁距离；R表示隧洞掘进半径。
[0021]进一步，所述步骤二中，于TBM上安装TBM隧洞围岩三维影像采集装置包括：
[0022]于TBM掘进机的锚杆钻机底座上设置所述TBM隧洞围岩三维影像采集装置的设备舱；并布置线路盒和设备保护箱，同时对各设备进行安装连接。
[0023]进一步，所述步骤三中，获取图像包括：
[0024]结合相机距围岩岩面距离d，计算获取的图像的重叠保证系数大于60％，控制获取的图像满足三维影像重叠率要求：
[0025][0026]其中，D表示TBM掘进机掘进行程；α表示单个相机镜头视角参数值。
[0027]本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法的TBM隧洞围岩三维影像采集装置，所述TBM隧洞围岩三维影像采集装置设置有：
[0028]安装于TBM掘进机的锚杆钻机底座上的设备舱；
[0029]所述设备舱内设置有照相系统与控制系统；
[0030]所述照相系统的数量与TBM掘进机的锚杆钻机数量相同；
[0031]所述控制系统用于控制隧洞围岩照相前标识及照相；所述控制系统安装于TBM掘进机的主盾的后方；
[0032]所述控制系统与所述照相系统电信连接。
[0033]进一步，所述照相系统包括：激光发射器与摄像装置；
[0034]所述激光发射器，用于通过发射不同颜色的光线标识照片位置；
[0035]所述摄像装置包括：3个广角镜头；所述3个广角镜头组合形成180
°
视角朝向隧洞围岩；
[0036]所述激光发射器和所述摄像装置均通过定型保护垫层固定在所述设备舱内，在所述设备舱的正面开口处设有保护栓塞。
[0037]进一步，所述控制系统设置有设备保护箱；
[0038]所述设备保护箱内设有储存器、充电电源和控制开关；
[0039]所述储存器用于储存所述摄像装置拍摄的照片；所述储存器设置有数据导出端
口；
[0040]所述充电电源通过电源线为所述摄像装置和所述激光发射器供电；
[0041]所述控制开关用于通过电信通讯控制所述摄像装置、所述激光发射器和所述设备舱的舱门工作；同时所述控制开关控制所述保护栓塞的开闭。
[0042]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法的步骤。
[0043]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法的步骤。
[0044]本专利技术的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于执行所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法。
[0045]结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0046]第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
[0047]本专利技术提供了一种操作安全且能清晰完整采集TBM隧洞全景三维影像模型成像方法及装置。本专利技术可操作性强，人为影像成果质量因素小，成果质量稳定性强；本专利技术可通过多点曝光采集围岩数字影像，无需洞内往返作业，降低工作强度，采集效率高；本专利技术最大程度采集TBM隧洞裸岩影像，有利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TBM隧洞围岩三维影像采集方法，其特征在于，所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法包括：步骤一，根据隧洞开挖直径及TBM机尺寸，确定相机与岩壁的距离，并基于所述相机与岩壁的距离计算旋转角度和拍照数量；步骤二，于TBM机上安装TBM隧洞围岩三维影像采集装置；于TBM完成一个掘进行程，停机换步时，利用掘进机自身设备对围岩进行喷水降温除尘；步骤三，基于步骤一计算的旋转角度和拍照数量控制TBM隧洞围岩三维影像采集装置旋转并获取图像，同时利用通信设备将获取的图像数据导出；步骤四，结合标识位置信息进行图像分析处理得到掌子面岩体的三维影像。2.如权利要求1所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法，其特征在于，所述步骤一中旋转角度和拍照数量计算公式如下：其中，W表示转动角度；β表示单个照相系统覆盖视角；δ表示三维影像保证系数；d表示相机距隧洞岩壁距离；R表示隧洞掘进半径。3.如权利要求1所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法，其特征在于，所述步骤二中于TBM上安装TBM隧洞围岩三维影像采集装置包括：于TBM掘进机的锚杆钻机底座上设置所述TBM隧洞围岩三维影像采集装置的设备舱；并布置线路盒和设备保护箱，同时对各设备进行安装连接。4.如权利要求1所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法，其特征在于，所述步骤三中获取图像包括：结合相机距围岩岩面距离d，计算获取的图像的重叠保证系数大于60％，控制获取的图像满足三维影像重叠率要求：其中，D表示TBM掘进机掘进行程；α表示单个相机镜头视角参数值。5.一种实施如权利要求1
‑
4任意一项所述TBM隧洞围岩三维影像采集方法的TBM隧洞围岩三维影像采集装置，其特征在于，所述TBM隧洞围岩三维影像采集装置设置有：安装于TBM掘进机的锚杆钻机底座上的设备舱；所述设备舱内设置有照相系统与控制系统；所述照...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋志忠，王吉亮，向家菠，许琦，贾建红，叶健，张广厦，任自强，薛永明，
申请(专利权)人：长江三峡勘测研究院有限公司武汉，
类型：发明
国别省市：