一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法技术

本发明专利技术属于地下工程智能建造技术领域，提供了一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法

【技术实现步骤摘要】
一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法、机器人及系统


[0001]本专利技术属于地下工程智能建造
，尤其涉及一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法
、
机器人及系统
。

技术介绍

[0002]地下工程是交通
、
能源
、
国防和水网等领域的重要支撑
。
在地下工程建设中，钻爆法因施工简便
、
适应性强和开挖成本低的优点得到广泛应用，特别是其能弥补掘进机法缺位，避规掘进机存在的短里程隧道经济性差
、
高差过大环境不适用
、
复杂互层地质作业效率低和艰险山区供能运输要求高的问题，钻爆法是地下工程最主要施工工法之一
。
目前钻爆法隧道施工中凿岩等工序已实现机械化乃至自动化，但爆破工序仍大量依赖人工，是提升工效减少人力使用的卡脖子环节
。
[0003]其中，炮孔的查验工作是爆破作业关键关节，炮孔查验的准确性与效率关系到爆破效果是否符合预期
、
炸药装填能否顺利，是否可实现自动炸药装填等
。
然而，单个工作面涉及数百个炮孔，所需查验人员众多，作业时间较长，且难以测量炮孔倾斜角度，难以将炮孔深度数字化
。
特别是爆破作业人员地处掌子面危险区域，面临裸露围岩不稳定岩块掉落
、
围岩垮塌等重大安全风险
。
[0004]专利技术人发现，为了解决通过作业人员现场检查方式存在的效率
、
安全性等问题，现有技术中采用了借助图像采集设备和测距仪结合的方式进行炮孔位姿设别，研制了炮孔深度测距仪，借助丈量尺和激光测距仪进行孔深测量
、
炮孔倾角等；其中，位姿和深度的单纯检测，不能实现对炮孔内整体因素的检测，不能体现炮孔质量；在炮孔深度和角度等测量时，需要借助丈量尺和激光测距仪等至少两个测量部件实现，不利于自动化验孔的实现，且确定角度时需要额外的计算，影响效率
。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法
、
机器人及系统，本专利技术实现了炮孔检测的自动化
、
无人化和快速化检测；通过简单设备，实现了炮孔位置
、
深度和孔内障碍物的综合检测
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法，包括：
[0008]获取工作面图像；
[0009]依据所述工作面图像，确定所有炮孔位置；
[0010]在确定的每个炮孔位置处，获取测量点在不同角度上到工作面上连续点的距离；测量点到工作面上连续点的距离中，最大的距离为炮孔深度，测量点与最大距离对应工作面上点的倾斜角度为炮孔倾斜角度
。
[0011]进一步的，利用嵌入式机器学习算法，识别所述工作面图像中所有炮孔口，获取全部炮孔口在所述工作面图像中的坐标位置
。
[0012]进一步的，选所述工作面图像中隧道的拱顶
、
左拱脚和右拱脚多个特征点；测量特征点在所述工作面图像中的坐标，与实际隧道开挖相同位置坐标相匹配，进行坐标转换，将全部炮孔口的图像坐标转换为真实工作面所在平面坐标
。
[0013]进一步的，在水平面上，以隧道开挖平面法线方向上进行测量点左右不同角度的调节；在竖直面上，以隧道开挖平台法线方向上进行测量点上下不同角度的调节
。
[0014]进一步的，计算相邻区域内激光测距数值函数的导数，若导数存在无穷大情况，则炮孔内部有障碍物
。
[0015]进一步的，所述工作面图像为掌子面图像
。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种用于钻爆法隧道非接触式验孔机器人，包括底盘
、
设置在所述底盘上的机械臂
、
设置在所述机械臂上的激光测距仪以及设置在所述底盘上的图像识别系统；工作时：
[0017]通过所述图像识别系统获取工作面图像；
[0018]依据所述工作面图像，确定所有炮孔位置；
[0019]在确定的每个炮孔位置处，通过所述激光测距仪获取测量点在不同角度上到工作面上连续点的距离；测量点到工作面上连续点的距离中，最大的距离为炮孔深度，测量点与最大距离对应工作面上点的倾斜角度为炮孔倾斜角度
。
[0020]第三方面，本专利技术还提供了一种用于钻爆法隧道非接触式验孔系统，包括：
[0021]数据采集模块，被配置为：获取工作面图像；
[0022]炮孔位置确定模块，被配置为：依据所述工作面图像，确定所有炮孔位置；
[0023]验孔模块，被配置为：在确定的每个炮孔位置处，获取测量点在不同角度上到工作面上连续点的距离；测量点到工作面上连续点的距离中，最大的距离为炮孔深度，测量点与最大距离对应工作面上点的倾斜角度为炮孔倾斜角度
。
[0024]第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的用于钻爆法隧道非接触式验孔方法的步骤
。
[0025]第五方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的用于钻爆法隧道非接触式验孔方法的步骤
。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]1、
本专利技术首先通过工作面图像，确定所有炮孔位置；然后在确定的每个炮孔位置处，获取测量点在不同角度上到工作面上连续点的距离；测量点到工作面上连续点的距离中，最大的距离为炮孔深度，测量点与最大距离对应工作面上点的倾斜角度为炮孔倾斜角度；只通过测距即可实现炮孔深度和角度的检测，不需要额外的计算过程，有利于实现自动化验孔，提高了炮孔检测效率；
[0028]2、
本专利技术通过计算相邻区域内激光测距数值函数的导数，即可判断炮孔内部是否有障碍物，仅通过激光测距仪，不需要增加额外测量设备和测量对象，实现了对炮孔深度
、
角度和内部障碍物的综合检测
。
附图说明
[0029]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施
例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定
。
[0030]图1为本专利技术实施例1的流程图；
[0031]图2为本专利技术实施例2的结构示意图；
[0032]其中，
1、
底盘；
2、
机械臂；
3、
万向节；
4、
激光测距仪；
5、
图像识别系统
。
具体实施方式
[0033]下面结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法，其特征在于，包括：获取工作面图像；依据所述工作面图像，确定所有炮孔位置；在确定的每个炮孔位置处，获取测量点在不同角度上到工作面上连续点的距离；测量点到工作面上连续点的距离中，最大的距离为炮孔深度，测量点与最大距离对应工作面上点的倾斜角度为炮孔倾斜角度
。2.
如权利要求1所述的一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法，其特征在于，利用嵌入式机器学习算法，识别所述工作面图像中所有炮孔口，获取全部炮孔口在所述工作面图像中的坐标位置
。3.
如权利要求2所述的一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法，其特征在于，选所述工作面图像中隧道的拱顶
、
左拱脚和右拱脚多个特征点；测量特征点在所述工作面图像中的坐标，与实际隧道开挖相同位置坐标相匹配，进行坐标转换，将全部炮孔口的图像坐标转换为真实工作面所在平面坐标
。4.
如权利要求1所述的一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法，其特征在于，在水平面上，以隧道开挖平面法线方向上进行测量点左右不同角度的调节；在竖直面上，以隧道开挖平台法线方向上进行测量点上下不同角度的调节
。5.
如权利要求1所述的一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法，其特征在于，计算相邻区域内激光测距数值函数的导数，若导数存在无穷大情况，则炮孔内部有障碍物
。6.
如权利要求1所述的一种用于钻爆法隧道非接触式验孔方法，其特征在于，所述工作面图像为掌子面图像
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙子正，张奇，孙洪斌，秦承帅，刘知辉，刘洪亮，孙尚渠，刘宏迪，孙希龙，
申请(专利权)人：山东铁路投资控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：