盾構機是集機、電、液、光及信息等多領域先進技術于一體的隧道施工裝備,具有掘進速度快、綜合效益高等特點。盾尾間隙指盾尾內壁與管片外邊緣之間的空隙,是盾構機關鍵掘進參數之一。在盾構施工中,盾尾間隙不斷變化,若間隙值超出設計范圍,將增大推進阻力,降低掘進速度,加快盾尾刷磨損,造成盾尾密封失效,甚至發(fā)生隧道滲漏、地面坍塌等重大安全事故。因此,準確測量盾尾間隙具有十分重要的意義。以機器視覺技術為基礎,提出基于預制標尺的盾尾間隙測量方法,結合測量、分析等功能需求及正確率、準確性等性能指標,研制了一套盾尾間隙非接觸式測量系統。對數據采集設備和系統控制設備進行選型與設計,完成硬件系統搭建;以Visual Studio 2017為開發(fā)環(huán)境,采用C#編程語言,借助OpenCV和EmguCV圖像處理技術開發(fā)系統軟件,實現三層架構設計。為降低預制標尺刻畫難度,提高系統標定精度,設計便攜式盾尾間隙采集儀,并開發(fā)標定軟件,用于連續(xù)、同步采集盾尾間隙、測量距離及管片端面圖像等3類標定數據。利用工業(yè)相機和激光傳感器分別采集管片端面圖像及測量距離,對其進行數據處理,實現管片榫特征提取與測量距離限幅濾波,在此基礎上將二者... 

【文章來源】：石家莊鐵道大學河北省

【文章頁數】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 盾尾間隙測量研究現狀
        1.2.1 接觸式測量
        1.2.2 非接觸式測量
    1.3 機器視覺測量研究現狀
    1.4 研究思路
    1.5 研究內容
    1.6 論文組織結構
    1.7 本章小結
第二章 總體方案與測量方法
    2.1 總體方案
        2.1.1 系統功能需求
        2.1.2 技術性能指標
        2.1.3 系統總體結構
    2.2 測量方法
        2.2.1 盾尾間隙測量原理
        2.2.2 預制標尺概述
    2.3 本章小結
第三章 盾尾間隙測量系統
    3.1 系統硬件
        3.1.1 數據采集設備
        3.1.2 PC總線工業(yè)電腦
        3.1.3 系統控制設備
    3.2 系統軟件
        3.2.1 系統軟件開發(fā)環(huán)境與相關技術
        3.2.2 系統軟件架構與工作流程
        3.2.3 軟件主要界面
        3.2.4 數據采集模塊
        3.2.5 數據處理模塊
        3.2.6 計算分析模塊
        3.2.7 存儲上傳模塊
    3.3 標定系統
        3.3.1 便攜式盾尾間隙采集儀
        3.3.2 標定軟件
    3.4 本章小結
第四章 基于工業(yè)相機與激光傳感器的數據處理及信息集成
    4.1 管片端面圖像特征提取
        4.1.1 圖像預處理
        4.1.2 特征提取
    4.2 測量距離限幅濾波
    4.3 異類傳感器信息集成
        4.3.1 特征級信息集成
        4.3.2 異類傳感器互補信息交互
        4.3.3 基于信息集成的盾尾間隙聯合測量
    4.4 本章小結
第五章 盾尾間隙測量系統核心算法
    5.1 預制標尺
        5.1.1 概述
        5.1.2 預制標尺求解方法
    5.2 測量數據自檢
    5.3 盾尾間隙分析
        5.3.1 基于最小二乘法的管片環(huán)橢圓擬合
        5.3.2 最小盾尾間隙求解方法
    5.4 推進液壓缸行程差分析
    5.5 本章小結
第六章 盾尾間隙測量系統工程應用與精度分析
    6.1 工程應用概況
        6.1.1 工程簡介
        6.1.2 盾構機基本參數
        6.1.3 盾尾間隙測量系統應用概況
    6.2 工程實測數據分析
        6.2.1 測量試驗分析
        6.2.2 工程數據統計分析
    6.3 測量精度影響因素分析
        6.3.1 硬件設備
        6.3.2 軟件算法
        6.3.3 現場安裝
        6.3.4 外部環(huán)境
    6.4 本章小結
第七章 總結與展望
    7.1 總結
    7.2 展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于視覺的挖掘機工作裝置位姿測量[J]. 馬偉,宮樂,馮浩,殷晨波,周俊靜,曹東輝.  機械設計與研究. 2018(05)
[2]盾構機分類與構造概述[J]. 任潔,高丙歡,劉國威.  現代制造技術與裝備. 2018(09)
[3]基于機器視覺的橡膠輸送帶積水識別方法[J]. 孫計爽.  煤礦機械. 2018(05)
[4]激光輔助機器視覺測量兩平面高度差的設計[J]. 潘奕創(chuàng),傅惠南,彭趕,何金彬,黃辰陽.  機電工程技術. 2018(04)
[5]基于機器視覺檢測印刷碼的改進模板匹配算法研究[J]. 錢俞好,周軍,田勝,李少輝.  機電工程. 2018(04)
[6]一種多視覺測量組網規(guī)劃策略[J]. 喬玉晶,譚世征,姜金剛.  光學學報. 2018(05)
[7]數字工業(yè)相機中CMOS傳感器的最新發(fā)展[J]. 雷曉峰,李燁.  傳感器世界. 2017(10)
[8]重軌弧面缺陷圖像光照不均校正方法研究[J]. 鄭國,孔建益,劉源泂,何可.  機械設計與制造. 2017(S1)
[9]一種點對多點的無線數傳系統設計[J]. 李俊,吳燕,王文娟.  科技視界. 2017(24)
[10]基于視覺的印刷品缺陷檢測技術[J]. 徐足騁,周鑫,袁鎖中,王從慶,張小正.  重慶理工大學學報(自然科學). 2017(08)

博士論文
[1]大型熱態(tài)鍛件視覺測量中圖像處理關鍵技術研究[D]. 劉陽.大連理工大學 2018
[2]齒輪視覺測量系統與齒廓測量技術研究[D]. 王寧.沈陽工業(yè)大學 2017
[3]基于視覺特性的圖形圖像分割算法研究[D]. 焦雪.吉林大學 2016
[4]客運車輛危險行駛狀態(tài)機器視覺辨識系統研究[D]. 楊煒.長安大學 2013
[5]基于視覺與觸覺集成傳感的多坐標組合測量系統的研究[D]. 朱嘉.天津大學 2010

碩士論文
[1]盾構機拼裝模式下推進液壓缸自動控制技術研究[D]. 郇利民.大連理工大學 2017
[2]基于盾構掘進參數的孤石地層預測方法研究[D]. 王旭東.石家莊鐵道大學 2017
[3]基于機器視覺的小型工件尺寸測量系統研究[D]. 范娟.西南交通大學 2017
[4]智能盾構導向系統研究[D]. 趙文斌.解放軍信息工程大學 2017
[5]一種基于圖像的雙目視覺伺服實驗系統開發(fā)與研究[D]. 魏淼.東北大學 2015
[6]基于數字圖像處理技術的盾構機盾尾間隙測量系統的研究[D]. 張立彬.石家莊鐵道大學 2013



本文編號：3640858