【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及建設(shè)施工管理及工程施工測(cè)量，具體涉及一種強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、強(qiáng)夯機(jī)是當(dāng)前地基處理中應(yīng)用廣泛工程機(jī)械設(shè)備，利用起重設(shè)備將夯錘提升到一定高度，然后釋放夯錘使其自由落地，利用夯錘下落時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力對(duì)土體進(jìn)行壓實(shí)，從而提高地基的承載強(qiáng)度。強(qiáng)夯機(jī)根據(jù)夯錘下落方式分為脫鉤式和非脫鉤式兩種，脫鉤式是指通過(guò)脫鉤裝置使夯錘與吊鉤脫離，實(shí)現(xiàn)夯錘的自由落體，但是需要人工輔助掛鉤。而非脫鉤式的夯錘無(wú)論提升和下落始終與鋼絲繩連接，通過(guò)牽引裝置實(shí)現(xiàn)帶載高速落錘，無(wú)需人工參與，作業(yè)效率更高，節(jié)省施工成本。
2、在工程實(shí)踐中，強(qiáng)夯作業(yè)質(zhì)量管控指標(biāo)主要是夯沉量、夯擊次數(shù)以及夯點(diǎn)位置，其中夯點(diǎn)位置由施工放線測(cè)量給定，一般不會(huì)有偏差，而夯沉量以及夯擊次數(shù)常采用實(shí)地測(cè)量以及抽檢記錄表的方式，其弊端較為明顯，如下：①、不能在施工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)夯作業(yè)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，夯擊作業(yè)情況檢定結(jié)果的實(shí)時(shí)性低；②、人為檢測(cè)會(huì)造成人力成本高，易受主觀因素影響，在缺乏有效監(jiān)管的情況下，由于人員自身素質(zhì)會(huì)導(dǎo)致一系列連鎖反應(yīng)；③、強(qiáng)夯施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，增加了測(cè)量人員的危險(xiǎn)系數(shù)。
3、針對(duì)強(qiáng)夯作業(yè)過(guò)程中夯擊次數(shù)與夯沉量檢測(cè)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中有部分研究(如：cn106149670b、cn114277765a、cn217980279u、cn218148264u)，但這些方法需要對(duì)強(qiáng)夯機(jī)設(shè)備進(jìn)行改裝、改造，或增加多樣傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，除此之外，目前的方法只針對(duì)強(qiáng)夯作業(yè)過(guò)程中單個(gè)問(wèn)題提出有效解決解決方案，如夯擊次數(shù)計(jì)量、夯沉量測(cè)定等，無(wú)法
4、綜上所述，急需一種高效率且適用性廣的路基強(qiáng)夯全監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)目的在于提供一種路基強(qiáng)夯全監(jiān)測(cè)方法，該監(jiān)測(cè)方法依托當(dāng)下機(jī)器視覺(jué)、圖像處理等的快速發(fā)展的技術(shù)，采用基于單目相機(jī)的圖像測(cè)量技術(shù)，不需要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改裝、改造，通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)備安裝，能有效降低強(qiáng)夯作業(yè)過(guò)程中人力成本，提高測(cè)量人員作業(yè)安全保障水平，提高施工過(guò)程管理的效率，提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，減少人為因素造成的欠夯或過(guò)夯等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過(guò)程的全自動(dòng)監(jiān)測(cè)，解決當(dāng)前路基強(qiáng)夯作業(yè)檢測(cè)中存在人力成本投入大、作業(yè)過(guò)程監(jiān)管不嚴(yán)格、信息傳遞不及時(shí)、作業(yè)人員安全保障程度低等問(wèn)題，具體技術(shù)方案如下：
2、一種強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：
3、步驟一、獲取鋼絲繩上特征物位移的圖像序列，具體包括：
4、步驟1.1、采用鋼絲繩吊起夯錘至最高處，實(shí)時(shí)采集加速度計(jì)數(shù)據(jù)are；
5、步驟1.2、將加速度計(jì)數(shù)據(jù)are與加速度閾值ath進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)；若are＜ath，則返回步驟1.1；若are≥ath，則進(jìn)入下一步；
6、步驟1.3、夯擊次數(shù)自動(dòng)加1，同時(shí)觸發(fā)高清相機(jī)攝取鋼絲繩上特征目標(biāo)影像，并將鋼絲繩上特征目標(biāo)影像加入目標(biāo)影像集中；
7、步驟1.4、判斷是否完成夯擊次數(shù)n，若完成，則基于目標(biāo)影像集得到鋼絲繩上特征物位移的圖像序列；若未完成，則返回步驟1.1；
8、步驟二、基于步驟一所得鋼絲繩上特征物位移的圖像序列，采用圖像處理算法量測(cè)特征物的在相鄰兩張圖像上相對(duì)位移量δd，繼而結(jié)合實(shí)際夯擊次數(shù)n得到總夯沉量l，其中：
9、步驟三、通過(guò)實(shí)際夯擊數(shù)n和總夯沉量l與預(yù)設(shè)的夯擊數(shù)nth的標(biāo)準(zhǔn)值和夯沉量lth的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，判別該夯擊點(diǎn)作業(yè)是否合格。
10、本專(zhuān)利技術(shù)利用夯錘作業(yè)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)加速度的變化對(duì)夯擊次數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，圖像序列的獲取是通過(guò)加速度計(jì)判別夯錘從靜止到運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)進(jìn)行圖像的攝取，保證了圖像攝取時(shí)的穩(wěn)定性，不需要在夯錘高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即不需要使用高速攝像機(jī)等高性能產(chǎn)品就能夠?qū)粨糇鳂I(yè)過(guò)程中的夯擊次數(shù)、夯擊程度進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)。
11、優(yōu)選的，所述步驟一中加速度計(jì)與夯錘綁定，通過(guò)分析加速度計(jì)在一次夯擊作業(yè)過(guò)程中的數(shù)值變化實(shí)現(xiàn)夯擊次數(shù)自動(dòng)計(jì)量，如下：
12、①、以豎直向上為加速度計(jì)敏感軸向，當(dāng)鋼絲繩吊起夯錘在最高處時(shí)，處于靜置平衡狀態(tài)，即合力為0，此時(shí)加速度計(jì)輸出are＝g，其中：g為重力加速度；
13、②、當(dāng)放松鋼絲繩，夯錘下落，此時(shí)加速度計(jì)輸出are＜g，當(dāng)夯錘進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)加速度為g，則此時(shí)加速度計(jì)輸出are＝0；
14、③、夯錘完成夯擊作業(yè)后，鋼絲繩需將夯錘重新吊起，勻速起吊時(shí)，此時(shí)加速度計(jì)輸出are＝g，加速起吊時(shí)，加速度計(jì)輸出are＞g。
15、優(yōu)選的，所述步驟二具體是：
16、步驟2.1、對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，求出相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)；
17、步驟2.2、調(diào)整好相機(jī)攝像角度，保持鋼絲繩上特征物始終在圖像上，量取相機(jī)主光軸至牽引鋼絲繩平面的距離d；
18、步驟2.3、攝取鋼絲繩起吊夯錘瞬間的初始圖像，得到畸變校正后的圖像，提取重點(diǎn)感興趣區(qū)域roi；
19、步驟2.4、提取感興趣區(qū)域roi中的特征點(diǎn)；
20、步驟2.5、使用特征檢測(cè)算法檢測(cè)出感興趣區(qū)域roi中鋼絲繩上特征物的特征區(qū)域邊界，在特征區(qū)域的中心選擇特征點(diǎn)p；
21、步驟2.6、通過(guò)兩張時(shí)序影像上特征點(diǎn)相對(duì)于相機(jī)光軸點(diǎn)o角度的變化值δα，即得到特征點(diǎn)在圖像上的距離δx＝aovh/imgh；其中：aovh為垂直視角，imgh為圖像高；
22、步驟2.7、根據(jù)特征點(diǎn)在圖像上的距離得到鋼絲繩上特征點(diǎn)移動(dòng)的真實(shí)距離δd＝d*δx/f，即得到夯沉量δl＝δd；其中f為相機(jī)的焦距；
23、步驟2.8、通過(guò)對(duì)強(qiáng)夯作業(yè)過(guò)程中所有時(shí)序圖像的處理，得到夯錘作業(yè)完成時(shí)的總夯沉量l。
24、本專(zhuān)利技術(shù)還提供一種強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括處理模塊以及與處理模塊連接的定位模塊、采集模塊和顯示模塊；
25、定位模塊用來(lái)定位強(qiáng)夯作業(yè)點(diǎn)的位置；
26、采集模塊包括與夯錘綁定的加速度計(jì)以及放置在強(qiáng)夯機(jī)駕駛艙頂部的攝像機(jī)，加速度計(jì)采用夯擊作業(yè)過(guò)程中的加速度數(shù)據(jù)，攝像機(jī)攝取強(qiáng)夯機(jī)鋼絲繩上特征目標(biāo)移動(dòng)的影像序列；
27、處理模塊用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)上述的強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)方法的步驟；
28、顯示模塊用于強(qiáng)夯作業(yè)點(diǎn)的位置以及作業(yè)的狀態(tài)。
29、優(yōu)選的，定位模塊用來(lái)定位強(qiáng)夯作業(yè)點(diǎn)的位置；采集模塊中實(shí)時(shí)采集加速度計(jì)輸出的數(shù)值遠(yuǎn)程回傳至處理模塊中的服務(wù)器，通過(guò)與加速度閾值的比對(duì)，自動(dòng)記錄夯錘夯擊次數(shù)，同時(shí)觸發(fā)高清相機(jī)攝取強(qiáng)夯機(jī)鋼絲繩上特征目標(biāo)移動(dòng)的影像序列回傳至服務(wù)器，利用服務(wù)器中圖像處理算法量測(cè)時(shí)序圖像中特征物的位移變化，轉(zhuǎn)換為夯沉量的測(cè)算；通過(guò)檢測(cè)夯擊次數(shù)、夯沉量與工程規(guī)定數(shù)值的吻合度，在顯示模塊中自動(dòng)顯示作業(yè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、全自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
30、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本專(zhuān)利技術(shù)還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
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1.一種強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟一中加速度計(jì)與夯錘綁定，通過(guò)分析加速度計(jì)在一次夯擊作業(yè)過(guò)程中的數(shù)值變化實(shí)現(xiàn)夯擊次數(shù)自動(dòng)計(jì)量，如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟二具體是：
4.一種強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括處理模塊以及與處理模塊連接的定位模塊、采集模塊和顯示模塊；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，定位模塊用來(lái)定位強(qiáng)夯作業(yè)點(diǎn)的位置；采集模塊中實(shí)時(shí)采集加速度計(jì)輸出的數(shù)值遠(yuǎn)程回傳至處理模塊中的服務(wù)器，通過(guò)與加速度閾值的比對(duì)，自動(dòng)記錄夯錘夯擊次數(shù)，同時(shí)觸發(fā)高清相機(jī)攝取強(qiáng)夯機(jī)鋼絲繩上特征目標(biāo)移動(dòng)的影像序列回傳至服務(wù)器，利用服務(wù)器中圖像處理算法量測(cè)時(shí)序圖像中特征物的位移變化，轉(zhuǎn)換為夯沉量的測(cè)算；通過(guò)檢測(cè)夯擊次數(shù)、夯沉量與工程規(guī)定數(shù)值的吻合度，在顯示模塊中自動(dòng)顯示作業(yè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、全自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟一中加速度計(jì)與夯錘綁定，通過(guò)分析加速度計(jì)在一次夯擊作業(yè)過(guò)程中的數(shù)值變化實(shí)現(xiàn)夯擊次數(shù)自動(dòng)計(jì)量，如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟二具體是：
4.一種強(qiáng)夯施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括處理模塊以及與處理模塊連接的定位模塊、采集模塊和顯示模塊；
5.根據(jù)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳偉，杜年春，尹傳忠，蔡建華，朱立新，沈向前，謝翔，吳幫，廖超，劉海洋，鄧澤邦，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)有色金屬長(zhǎng)沙勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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