一种基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统，包括投影装置和钻机：投影装置能够将所述钻机的工作位置信息和锚杆孔的位置信息分别化做投影点，并投影至基坑的对应位置上；钻机上设置有摄像模组和具有图像识别功能的控制系统，摄像模组用于捕捉基坑内的图像，并将捕捉的信息传递至控制系统，控制系统可以根据捕捉到的基坑图像，识别出图像中的投影点以及各投影点所携带的信息，并基于识别出的信息对所述钻机的位置和工作状态进行控制调整。本发明专利技术实现了基坑支护工程的智能化施工、施工现场无人钻孔施工，减小基坑支护工程的危险性。由于本申请可以24小时不间断施工，大幅减少基坑支护工程中安装锚杆的工期以及人力。及人力。及人力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统及方法


[0001]本专利技术涉及建筑工程基坑支护施工领域，具体涉及一种基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统及方法。

技术介绍

[0002]基坑支护工程由于技术复杂、涉及范围广、危险性大，造成基坑工程施工速度缓慢、工期长、造价高，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常需经历多次降雨、周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件，基坑坍塌事故时常发生。随着城市化进程的不断推进，城市建筑趋向高层化发展，因此基坑深度和面积也不断的增大，基坑距离周边建筑间距更小，地下管线和轨道交通隧道等密集，更进一步增加了基坑支护工程建设的难度和工期。基坑支护工程也成为了降低总体工程的造价和工期的关键。
[0003]锚杆支护是基坑支护工程中的一种加固支护方式。具有支护效果好、用料节省、机械化程度高等特点。但是目前锚杆支护的作业自动化程度较低，定位、钻孔、安装等工序步骤仍依赖于工人的操作，导致施工质量和速度依赖于工人的操作水平和熟练度，基坑支护工程需要的工期也因此居高不下。
[0004]基坑锚杆安装往往具有大量重复性工作，例如在同一基坑内，使用的锚杆类型、尺寸、长度，以及打孔的直径、长度、角度等，往往相同或者有规律的变化，因此非常适合程序化的自动操作。
[0005]图像识别技术已经得到了长足的发展。当前，图像识别技术在国家安全、金融、工业化生产线和食品检测等多个领域中都得到了有效应用，且图像识别技术的应用门槛也越来越低，例如目前主流的智能手机都搭载有基于图像识别的智能相机。
>[0006]为此，现提出一种基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统及方法，用以节省基坑支护工程的工期和人力。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种能够节省基坑支护工程的工期和人力的一种基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统及方法。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统，包括投影装置和钻机：
[0009]所述投影装置能够将所述钻机的工作位置信息和锚杆孔的位置信息分别化做投影点，并投影至基坑的对应位置上；
[0010]所述钻机上设置有摄像模组和具有图像识别功能的控制系统，所述摄像模组用于捕捉基坑内的图像，并将捕捉的信息传递至控制系统，所述控制系统可以根据捕捉到的基坑图像，识别出图像中的投影点以及各投影点所携带的信息，并基于识别出的信息对所述钻机的位置和工作状态进行控制调整。
[0011]进一步地，，所述控制系统可以基于各所述投影点计算出钻机自身所处位置，并自
动规划行进路线，然后控制系统控制钻机按行进路线进行移动。
[0012]进一步地，所述投影装置能够投影出不同形状和/或颜色的图像作为投影点，所述控制系统能够识别出图像中投影点的形状和/或颜色等投影信息。
[0013]进一步地，所述投影装置具有至少两套激光灯，能够同时在基坑的底面和基坑的侧壁上的进行投影。
[0014]进一步地，所述投影装置包含摄像头模块和控制模块，所述摄像头模块用于将现场情况和投影效果向外实时传输，所述控制模块能够接受外部控制信号，并根据控制信号控制投影装置的投影角度。
[0015]进一步地，所述投影装置包括三脚架、控制盒、摄像头、竖向投影激光灯和水平投影激光灯；
[0016]所述控制盒设置在三脚架上，并可相对三脚架水平旋转；所述竖向投影激光灯设置在控制盒上，用于在竖直方向上进行投影；所述水平投影激光灯设置在控制盒上，用于在水平方向上进行投影，并且水平投影激光灯能够相对控制盒在竖向上进行转动；所述摄像头设置在控制盒上，能够全面捕捉基坑内的信息并反馈给控制盒，并通过控制盒将现场信息传输给远程操作人员。
[0017]进一步地，所述摄像模组包括第一模组和第二模组，分别用于捕捉在基坑底面和侧壁上的图像；
[0018]所述摄像模组还包括第三模组，基坑上设有定位靶点，所述第三模组用于捕捉定位靶点图像，并将定位靶点图像信息传递至控制系统，所述控制系统通过读取定位靶点的位置，确定基坑的空间信息以及钻机自身的位置，所述第三模组还用于对基坑施工环境监测，并将监测画面实时反馈给操作人员。
[0019]进一步地，所述第一模组、所述第二模组和所述第三模组分别采用与之对应的摄像头进行图像捕捉；其中，所述第三模组包括至少一个可转动的转动摄像头，工作人员可远程对所述转动摄像头进行控制。
[0020]一种基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工方法，上述的基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统，所述方法包括以下步骤：
[0021]S1、在投影装置中输入各锚杆孔的位置信息以及与各锚杆孔位置一一对应的钻机工作位置信息，并输入各投影点投影的颜色和/或形状信息；在钻机中输入钻孔参数与投影信息的关联关系，以及钻机的工作位置与投影信息的关联关系；
[0022]S2、在基坑内架设投影装置，并向基坑的底面和侧壁以及基坑上预埋的定位靶点进行投影，输出预设的具有特殊颜色和/或形状的投影点，并根据靶点位置，对投影的准确性进行检查或矫正；
[0023]S3、启动钻机，首先识别基坑的定位靶点，确定基坑的信息以及钻机自身在基坑内的位置；再识别在基坑底面的投影点，根据基坑底面投影点的颜色和/或形状，读取预设的工作位置等信息，自动规划路线行进至指定工作位置；
[0024]S4、到达指定工作位置后，识别在基坑侧壁上的投影点，并根据被识别的点的颜色和/或形状，读取预设的钻孔参数，之后进行打孔作业，直至完成在此预设位置处的全部预定打孔工作；
[0025]S5、重复S3和S4中的步骤，直至完成本次投影对应的全部钻孔施工。
[0026]进一步地，所述钻孔参数包括锚杆孔的深度、方位和直径参数，所述投影信息包括投影的颜色和/或形状信息。
[0027]本专利技术的有益效果体现在：
[0028]本专利技术利用投影装置将锚杆孔的位置信息和与各锚杆孔位置一一对应的钻机的位置信息化做投影点投影至基坑的对应位置上，钻机在工作时利用摄像模组和控制系统对各投影点进行识别分析，并基于各投影点的位置信息计算出钻机自身所处位置，然后控制系统控制钻机进行位置调整直至到达指定位置，之后钻机启动自动打孔功能，进行打孔。实现了基坑支护工程的智能化施工、施工现场无人钻孔施工，减小基坑支护工程的危险性。由于本申请可以24小时不间断施工，大幅减少基坑支护工程中安装锚杆的工期以及人力。
附图说明
[0029]图1为本专利技术中所述的基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统的工作布置图；
[0030]图2为本专利技术中所述的投影装置的结构视图；
[0031]图3为本专利技术中所述的钻机的结构视图。
[0032]附图标记说明：
[0033]1‑
投影装置，11
‑
三脚架，12
‑
控制盒，13
‑
摄像头，14
‑
竖向投影激光灯，15
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统，其特征在于，包括投影装置(1)和钻机(2)：所述投影装置(1)能够将所述钻机(2)的工作位置信息和锚杆孔的位置信息分别化做投影点(3)，并投影至基坑(4)的对应位置上；所述钻机(2)上设置有摄像模组和具有图像识别功能的控制系统，所述摄像模组用于捕捉基坑(4)内的图像，并将捕捉的信息传递至控制系统，所述控制系统可以根据捕捉到的基坑(4)图像，识别出图像中的投影点(3)以及各投影点(3)所携带的信息，并基于识别出的信息对所述钻机(2)的位置和工作状态进行控制调整。2.如权利要求1所述的基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统，其特征在于，所述控制系统可以基于各所述投影点(3)计算出钻机(2)自身所处位置，并自动规划行进路线，然后控制系统控制钻机(2)按行进路线进行移动。3.如权利要求1所述的基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统，其特征在于，所述投影装置(1)能够投影出不同形状和/或颜色的图像作为投影点(3)，所述控制系统能够识别出图像中投影点(3)的形状和/或颜色等投影信息。4.如权利要求1或2或3所述的基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统，其特征在于，所述投影装置(1)具有至少两套激光灯，能够同时在基坑(4)的底面和基坑(4)的侧壁上的进行投影。5.如权利要求1或2或3所述的基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统，其特征在于，所述投影装置(1)包含摄像头(13)模块和控制模块，所述摄像头(13)模块用于将现场情况和投影效果向外实时传输，所述控制模块能够接受外部控制信号，并根据控制信号控制投影装置(1)的投影角度。6.如权利要求1或2或3所述的基于图像识别的基坑锚杆无人钻孔施工系统，其特征在于，所述投影装置(1)包括三脚架(11)、控制盒(12)、摄像头(13)、竖向投影激光灯(14)和水平投影激光灯(15)；所述控制盒(12)设置在三脚架(11)上，并可相对三脚架(11)水平旋转；所述竖向投影激光灯(14)设置在控制盒(12)上，用于在竖直方向上进行投影；所述水平投影激光灯(15)设置在控制盒(12)上，用于在水平方向上进行投影，并且水平投影激光灯(15)能够相对控制盒(12)在竖向上进行转动；所述摄像头(13)设置在控制盒(12)上，能够全面捕捉基坑(4)内的信息并反馈给控制盒(12)，并通过控制盒(12)将现场信息传输给远程操作人员。7.如权利要求1或2或3所述的基于图像识别的基坑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬冬，黄华，赵康，程桂芝，王培军，李建强，毕延哲，
申请(专利权)人：中铁上海工程局集团有限公司城市轨道交通工程分公司，
类型：发明
国别省市：