TBM隧道掌子面图像采集系统的制作方法

本申请涉及隧道施工信息，尤其涉及一种tbm隧道掌子面图像采集系统。

背景技术：

1、目前，tbm被广泛应用于隧道施工中。tbm操作人员主要依据隧道掌子面的岩体条件来选择掘进参数，在tbm施工过程中，由于受到tbm刀盘及盾体的阻挡，难以直接观察到掌子面的岩体情况，如果操作人员能在tbm施工期间获取掌子面的全景图像，就可以了解掌子面的实际岩体情况，合理地调整tbm的施工参数，进而实现tbm的安全、高效施工。

2、现有技术中常采用人工拍照的方式获取掌子面图像。一种途径是在刀盘上的开口处沿多个角度对掌子面进行拍照，由于这些开口较小且较为分散，因此照片可以覆盖的岩体范围非常有限，难以全面地反映出掌子面的地质条件。另一种途径是从刀盘人孔进入刀盘与掌子面之间进行拍照。这种方法虽然可拍到较大范围的掌子面，但由于刀盘与掌子面间的间隙较为狭窄，难以获得正向的完整掌子面图像。同时，刀盘前方的岩体处于未支护状态，工作环境恶劣且存在较大的安全隐患。此外，人工拍照的方式费时费力且自动化程度较低，难以将图像快速地反馈给施工人员。

技术实现思路

1、为克服当前tbm隧道掌子面图像采集方式存在的上述不足，本实用新型的主要目的是提供一种操作简便安全且能快速展示完整清晰的掌子面二维图像的tbm隧道掌子面图像采集系统。

2、本实用新型采用如下技术方案：

3、一种tbm隧道掌子面图像采集系统，包括：

4、终端，安装于tbm刀盘人孔内，用于获取掌子面图像和图像拍摄角度信息；

5、中心端，安装于tbm刀盘腔体内壁上，与所述终端通信连接，用于接收及传输掌子面图像和图像拍摄角度信息；

6、上位机，安装于tbm中控室，与所述中心端通信连接，用于所述掌子面图像并显示完整的掌子面二维图像。

7、具体的，所述终端包括固定在所述终端前端的法兰及固定在所述终端尾部的多个可膨胀结构块。

8、具体的，所述终端还包括壳体，所述壳体内设有设备安放舱a、设备安放舱b和设备安放舱c，所述壳体前端设有沿刀盘径向的拍摄窗口，尾部设有后舱门，所述拍摄窗口及所述后舱门均可打开或关闭。

9、具体的，所述终端设有至少一个相机及至少一个激光光源，所述相机和所述激光光源安装在所述设备安放舱a内的固定平台上，且沿刀盘的同一径向呈线阵排列。所述多个相机随刀盘转动拍摄的画面拼接后完全覆盖隧道掌子面。

10、具体的，所述终端设有测距仪，所述测距仪安装在所述固定平台上，前端与所述相机镜头平行，获取所述相机的拍摄距离。

11、具体的，所述终端设有角度传感器，所述角度传感器沿刀盘径向安装在所述固定平台下方，获取所述图像拍摄角度信息。

12、具体的，所述终端还包括固定于设备安放舱b内的工控机，所述工控机用于控制所述相机、所述激光光源、所述测距仪、所述角度传感器及所述拍摄窗口的开关。

13、具体的，所述终端还包括固定于设备安放舱c内的可充电电源，所述可充电电源为所述工控机、所述相机、所述激光光源、所述测距仪及所述角度传感器供电。

14、具体的，所述上位机包括控制开关，所述控制开关通过电信通讯控制所述工控机工作。

15、具体的，所述上位机包括储存器和显示器，所述储存器用于储存所述完整的掌子面二维图像，并配有数据导出端口，所述显示器用于显示所述完整的掌子面二维图像。

16、本实用新型的有益效果在于：

17、该系统可在不影响tbm原有设计的情况下安装于tbm上，在隧道非掘进时段跟随刀盘转动采集覆盖整个掌子面的一系列照片，通过角度传感器采集图像的拍摄角度信息，利用图像拼合软件结合图像拍摄角度信息合成完整的掌子面二维图像，采集过程安全简便且自动化程度高，可以将图像快速地反馈给tbm操作人员，成像清晰，可为后期岩体的岩性、节理信息、掉块情况以及地下水发育特征的识别和量化分析提供依据。

技术特征：

1.tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于：所述终端(1)包括固定在所述终端(1)前端的法兰(11)及固定在所述终端(1)尾部的多个可膨胀结构块(12)。

3.根据权利要求2所述的tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于：所述终端(1)还包括壳体(13)，所述壳体(13)内设有设备安放舱a(131)、设备安放舱b(132)和设备安放舱c(133)，所述壳体(13)前端设有沿刀盘径向的拍摄窗口(134)，尾部设有后舱门(135)，所述拍摄窗口(134)及所述后舱门(135)均可打开或关闭。

4.根据权利要求3所述的tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于：所述终端(1)设有至少一个相机(14)及至少一个激光光源(15)，所述相机(14)和所述激光光源(15)安装在所述设备安放舱a(131)内的固定平台(1311)上，且沿刀盘的同一径向呈线阵排列；所述多个相机(14)随刀盘转动拍摄的画面拼接后完全覆盖隧道掌子面(7)。

5.根据权利要求4所述的tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于：所述终端(1)设有测距仪(16)，所述测距仪(16)安装在所述固定平台(1311)上，前端与所述相机(14)镜头平行，获取所述相机(14)的拍摄距离。

6.根据权利要求5所述的tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于：所述终端(1)设有角度传感器(17)，所述角度传感器(17)沿刀盘径向安装在所述固定平台(1311)下方。

7.根据权利要求6所述的tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于：所述终端(1)设有固定于设备安放舱b(132)内的工控机(18)，所述工控机(18)用于控制所述相机(14)、所述激光光源(15)、所述测距仪(16)、所述角度传感器(17)及所述拍摄窗口(134)的开关。

8.根据权利要求7所述的tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于：所述终端(1)设有固定于设备安放舱c(133)内的可充电电源(19)，所述可充电电源(19)为所述工控机(18)、所述相机(14)、所述激光光源(15)、所述测距仪(16)及所述角度传感器(17)供电。

9.根据权利要求8所述的tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于：所述上位机(3)包括控制开关(31)，所述控制开关(31)通过电信通讯控制所述工控机(18)工作。

10.根据权利要求1所述的tbm隧道掌子面图像采集系统，其特征在于：所述上位机(3)包括储存器(32)和显示器(33)，所述储存器(32)用于储存所述完整的掌子面二维图像，并配有数据导出端口(321)，所述显示器(33)用于显示所述完整的掌子面二维图像。

技术总结本技术公开了TBM隧道掌子面图像采集系统，包括：终端，安装于TBM刀盘人孔内，用于获取掌子面图像和图像拍摄角度信息；中心端，安装于TBM刀盘腔体内壁上，与所述终端通信连接，用于接收及传输掌子面图像和图像拍摄角度信息；上位机，安装于TBM中控室，与所述中心端通信连接，用于拼接及显示掌子面图像。该系统可在非掘进时段跟随刀盘转动采集覆盖整个掌子面的一系列照片，利用图像拼合软件结合图像拍摄角度信息合成完整的掌子面二维图像，采集过程安全简便且自动化程度高，可以将图像快速地反馈给TBM操作人员，成像清晰，可为后期岩体的岩性、节理信息、掉块情况以及地下水发育特征的识别和量化分析提供依据。技术研发人员：许建述,杨修,龚秋明,黄流,黄蒲乐,杨瑞坤,米拉,卿光辉,李荣飞,杜晓虎,刘永强,邱海峰,郝刚受保护的技术使用者：新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局技术研发日：20230712技术公布日：2024/6/26