【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于沉管隧道監測，具體涉及一種沉管隧道的管節接縫處形變監測方法。
技術介紹
1、由于賦存環境的特殊性，水下沉管隧道極易受到諸如地形、地質和賦水環境因素以及建造與運營各個過程的影響；這些因素會導致沉管隧道出現一系列問題，例如：隧道裂紋、滲漏水、管節形變位移等。
2、沉管隧道多為薄壁箱型結構，隧道建成投入運營后，由于受水流沖刷、覆蓋層游積、地基沉降、車流等外部可變荷載的反復作用，沉管段長期處于復雜的彎、扭、拉、壓狀態，受力狀況十分復雜。混凝土管節受溫度、混凝土收縮、地震等影響可能產生接頭錯位、剪切鍵破裂、預應力拉索失效。在水壓力的作用下不僅會造成結構混凝土水蝕變異、鋼筋銹蝕，而且可導致隧道內部滲水。水中沉管頂部受水流泥沙作用，可能造成覆蓋層沖刷或淤積，影響隧道安全性。研究沉管隧道健康監測技術，發展相關的監測技術與分析方法，將有助于延長隧道使用壽命，減低維護成本，保障交通安全及生命財產安全。
3、傳統的沉管隧道的檢查工作主要釆用人工巡查或車檢方式開展檢査，人工巡檢時需進行封道管理，不僅效率低，還會嚴重妨礙正常的交通運行；而車檢方式主要用于定期檢査，難以兼顧日常巡査、經常性檢査的需求。
4、目前，已經有智能巡檢移動平臺來解決上述問題，例如：專利cn202111009819.0公開了懸掛式巡檢移動巡檢平臺，包括導軌支撐部、供電滑觸線與移動巡檢平臺設計。然而，現有的巡檢移動平臺對于沉管隧道的管節接縫處的形變檢測方法還有待改進，如何快速的、精確的實現對沉管隧道的管節接縫處進行形變檢測，是一個需要解
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決現有技術的不足，提出一種沉管隧道的管節接縫處形變監測方法。
2、本專利技術是通過以下技術方案實現的：
3、一種沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，包括軌道結構、移動巡檢平臺和移動巡檢平臺輔助標志系統；
4、所述軌道結構，設置在待監測的沉管隧道的頂部；
5、所述移動巡檢平臺，包括行走機構、功能箱、機械臂以及二維碼定位傳感器和雙目視覺檢測單元；行走機構可行走地懸掛安裝在軌道結構的軌道上，功能箱固定在行走機構底部，機械臂安裝在功能箱下端，二維碼定位傳感器設置在功能箱上，雙目視覺檢測單元設置在機械臂上；
6、移動巡檢平臺輔助標志系統，包括二維碼定位輔助標志系統和雙目測量輔助標志系統；所述二維碼定位輔助標志系統，用于與移動巡檢平臺的二維碼定位傳感器配合使用，為移動巡檢平臺提供精準的位置信息以及各管節接縫的標號信息；所述雙目測量輔助標志系統，用于與移動巡檢平臺的雙目視覺檢測單元配合使用，雙目測量輔助標志系統包括安裝于沉管隧道的各個管節接縫處的標識物組，每組標識物組包括兩個標識物單元，這兩個標識物單元分別固定安裝在管節接縫處兩側的管節上，每個標識物單元至少包括一個圓形反光片，并且在沉管隧道的斷面方向上，沿每個管節接縫處設置多組標識物組；
7、沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，包括以下步驟：
8、步驟1，當移動巡檢平臺到達沉管隧道的管節接縫處的檢測點位后，按照預定的程序，自動調整機械臂，使機械臂上的雙目視覺檢測單元對管節接縫處的各組標識物組，依次進行拍照，拍照時啟動雙目視覺檢測單元的頻閃儀進行補光，進而得到各組標識物組的圖像；
9、步驟2，對采集的圖像進行圖像預處理；
10、步驟3，完成圖像預處理后，使用huogh圓檢測算法，識別圖像中的各反光片的圓心圖像坐標；
11、步驟4，通過雙目三維重建算法，計算各反光片圓心的空間坐標；
12、步驟5，通過對比檢測點位的各反光片圓心的歷史空間坐標數據，即可得到沉管隧道的管節接縫處是否發生形變。
13、在上述技術方案中，所述軌道結構包括鋁型材的軌道與鋼質的軌道吊架，其中，軌道的槽口朝上，軌道吊架安裝于槽內，軌道吊架一端安裝于沉管隧道頂端一端嵌于槽內，將軌道懸掛于沉管隧道頂部。
14、在上述技術方案中，所述功能箱為長方形鋁制箱體，功能箱內部用于布設移動巡檢平臺的電源和控制系統。
15、在上述技術方案中，所述機械臂包括底座、中臂、末臂，底座通過豎向設置的第一轉軸安裝在功能箱下端，中臂的尾端通過橫向設置的第二轉軸安裝在底座上，中臂的前端通過橫向設置的第三轉軸與末臂的尾端連接。
16、在上述技術方案中，所述雙目視覺檢測單元，包括2個視覺相機、頻閃儀、imu傳感器和鋁質雙目支架；其中，所述鋁質雙目支架為t字形結構，其后端安裝在機械臂的末臂的前端，頻閃儀安裝在鋁質雙目支架的前端的正中間位置，imu傳感器緊貼頻閃儀下側安裝，2個視覺相機安裝在鋁質雙目支架的前端兩側位置。
17、在上述技術方案中，所述二維碼定位輔助標志系統，包括二維碼標簽，二維碼標簽貼在軌道的底面，將沉管隧道的管節接縫處作為檢測點位，對應每個檢測點位分別在軌道的底面布設一個二維碼標簽；每一個二維碼標簽對應一個標號，按照順序沿移動巡檢平臺的巡檢路線在各個檢測點位依次排號，并且，每個二維碼標簽分別代表一個絕對位置信息。
18、在上述技術方案中，在沉管隧道的斷面方向上，每個管節接縫處設置3組標識物組，其中，沉管隧道頂部設置一組，在沉管隧道的左右兩側分別設置一組，移動巡檢平臺工作時，通過調整其機械臂，使機械臂上的雙目視覺檢測單元分別對這3組標識物組進行拍照，獲取圖像。
19、在上述技術方案中，步驟5中，計算得到管節接縫兩側的差異位移和張合量等指標。
20、本專利技術的優點和有益效果為：
21、本專利技術采用了一種懸軌式移動巡檢平臺，在該移動巡檢平臺上設置了機械臂、二維碼定位傳感器和雙目視覺檢測單元，并且本專利技術還設計了與移動巡檢平臺配合使用的二維碼定位輔助標志系統和雙目測量輔助標志系統。其中，所述二維碼定位輔助標志系統，用于與移動巡檢平臺的二維碼定位傳感器配合使用，為移動巡檢平臺提供精準的位置信息以及各管節接縫的標號信息；所述雙目測量輔助標志系統，用于與移動巡檢平臺的雙目視覺檢測單元配合使用，該雙目測量輔助標志系統包括安裝于沉管隧道的各個管節接縫處的標識物組，每組標識物組包括兩個標識物單元，這兩個標識物單元分別固定安裝在管節接縫處兩側的管節上，每個標識物單元至少包括一個圓形反光片，并且在沉管隧道的斷面方向上，沿每個管節接縫處設置3組標識物組，移動巡檢平臺工作時，通過調整其機械臂，可以使機械臂上的雙目視覺檢測單元分別對這3組標識物組進行拍照，獲取圖像，然后識別圖像中的各反光片的圓心圖像坐標，并通過雙目三維重建算法計算各反光片圓心的空間坐標，通過對比檢測點位的各反光片圓心的歷史空間坐標數據，即可得到沉管隧道的管節接縫處是否發生形變。
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1.一種沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：包括軌道結構、移動巡檢平臺和移動巡檢平臺輔助標志系統；
2.根據權利要求1所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：所述軌道結構包括鋁型材的軌道與鋼質的軌道吊架，其中，軌道的槽口朝上，軌道吊架安裝于槽內，軌道吊架一端安裝于沉管隧道頂端一端嵌于槽內，將軌道懸掛于沉管隧道頂部。
3.根據權利要求1所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：所述功能箱為長方形鋁制箱體，功能箱內部用于布設移動巡檢平臺的電源和控制系統。
4.根據權利要求1所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：所述機械臂包括底座、中臂、末臂，底座通過豎向設置的第一轉軸安裝在功能箱下端，中臂的尾端通過橫向設置的第二轉軸安裝在底座上，中臂的前端通過橫向設置的第三轉軸與末臂的尾端連接。
5.根據權利要求4所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：所述雙目視覺檢測單元，包括2個視覺相機、頻閃儀、IMU傳感器和鋁質雙目支架；其中，所述鋁質雙目支架為T字形結構，其后端安裝在機械臂的末臂的前端，
6.根據權利要求1所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：所述二維碼定位輔助標志系統，包括二維碼標簽，二維碼標簽貼在軌道的底面，將沉管隧道的管節接縫處作為檢測點位，對應每個檢測點位分別在軌道的底面布設一個二維碼標簽；每一個二維碼標簽對應一個標號，按照順序沿移動巡檢平臺的巡檢路線在各個檢測點位依次排號，并且，每個二維碼標簽分別代表一個絕對位置信息。
7.根據權利要求1所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：在沉管隧道的斷面方向上，每個管節接縫處設置3組標識物組，其中，沉管隧道頂部設置一組，在沉管隧道的左右兩側分別設置一組，移動巡檢平臺工作時，通過調整其機械臂，使機械臂上的雙目視覺檢測單元分別對這3組標識物組進行拍照，獲取圖像。
8.根據權利要求1所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：步驟5中，計算得到管節接縫兩側的差異位移和張合量等指標。
...【技術特征摘要】
1.一種沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：包括軌道結構、移動巡檢平臺和移動巡檢平臺輔助標志系統；
2.根據權利要求1所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：所述軌道結構包括鋁型材的軌道與鋼質的軌道吊架，其中，軌道的槽口朝上，軌道吊架安裝于槽內，軌道吊架一端安裝于沉管隧道頂端一端嵌于槽內，將軌道懸掛于沉管隧道頂部。
3.根據權利要求1所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：所述功能箱為長方形鋁制箱體，功能箱內部用于布設移動巡檢平臺的電源和控制系統。
4.根據權利要求1所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：所述機械臂包括底座、中臂、末臂，底座通過豎向設置的第一轉軸安裝在功能箱下端，中臂的尾端通過橫向設置的第二轉軸安裝在底座上，中臂的前端通過橫向設置的第三轉軸與末臂的尾端連接。
5.根據權利要求4所述的沉管隧道的管節接縫處形變監測方法，其特征在于：所述雙目視覺檢測單元，包括2個視覺相機、頻閃儀、imu傳感器和鋁質雙目支架；其中，所述鋁質雙目支架為t字形結構，其后端安...
【專利技術屬性】
技術研發人員：樊士廣，韋博，劉思國，孫文豪，楊光，
申請(專利權)人：中交天津港灣工程研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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