基于視覺輔助的隧道變形監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、本論文受973課題(課題編號:2013CB035405)資助，承擔(dān)“硬巖掘進(jìn)過程狀態(tài)感知原理”中的掘進(jìn)過程隧道變形在線測量的研究任務(wù)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通、水利工程、市政建設(shè)對于TBM（隧道掘進(jìn)機(jī)）的需求越來越大。我國已經(jīng)成為對TBM需求量最大的國家，需求量占全球的50％。TBM的施工安全是TBM掘進(jìn)過程中主要考慮的因素之一，而隧道的變形是影響施工安全的主要因素。過大的隧道變形會造成隧道塌方、TBM卡機(jī)等工程事故。因此隧道變形監(jiān)

2、測系統(tǒng)在TBM掘進(jìn)過程中具有十分重要的意義。
　　本文提出了基于視覺輔助的隧道變形監(jiān)測系統(tǒng)以實現(xiàn)隧道變形的自動、精確和及時監(jiān)測。結(jié)合TBM施工情況和監(jiān)測目標(biāo)，提出了瑩光漆標(biāo)識待測點，相機(jī)檢測目標(biāo)，云臺驅(qū)動激光位移傳感器瞄準(zhǔn)目標(biāo)的方法，并初步研究了雙目視覺提高測量效率以及三維點云的拼接方法。
　　論文首先介紹了TBM的概況和TBM掘進(jìn)過程中隧道變形所引發(fā)的問題，分類介紹了目前國內(nèi)外隧道變形監(jiān)測的方法和存在的問題，從而引出論文的

3、研究背景和意義。
　　其次，提出了人工標(biāo)志點及實驗裝置的設(shè)計方案。對實驗裝置建立運(yùn)動學(xué)模型，對相機(jī)建立視覺模型。將相機(jī)捕獲的圖像進(jìn)行去噪、閾值分割、腐蝕膨脹等圖像處理方法提取目標(biāo)中心像素坐標(biāo)。采用基于圖像的視覺伺服控制使激光位移傳感器的激光束瞄準(zhǔn)目標(biāo)。
　　其次，提出了雙目視覺測量目標(biāo)點間相對距離、激光位移傳感器測量三維坐標(biāo)，并使用半定規(guī)劃的方法，提高監(jiān)測系統(tǒng)的測量效率。分析了各參數(shù)對測量精度的影響，選擇合適的參數(shù)用于實際測