【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及施工設(shè)備，尤其涉及盾構(gòu)機(jī)葉片的檢測(cè)技術(shù)。
技術(shù)介紹
1、本專(zhuān)利技術(shù)中所述盾構(gòu)機(jī)葉片，是指盾構(gòu)機(jī)絞龍（螺旋輸送機(jī)）的葉片，用于傳輸盾構(gòu)機(jī)挖掘下來(lái)的土壤和碎石，為盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖過(guò)程的連續(xù)性提供支持。
2、一、對(duì)盾構(gòu)機(jī)葉片進(jìn)行檢測(cè)的必要性。
3、盾構(gòu)機(jī)葉片是盾構(gòu)機(jī)（tunnel?boring?machine,tbm）中的關(guān)鍵部件之一，廣泛應(yīng)用在城市軌道交通、地鐵隧道和高速公路地下通道等工程的隧道開(kāi)挖作業(yè)中。盾構(gòu)機(jī)葉片是核心部件之一，葉片的性能直接關(guān)系到盾構(gòu)機(jī)的施工效率與工程質(zhì)量。
4、盾構(gòu)機(jī)葉片屬于一般異形、大尺寸的工件，其螺距和外徑尺寸范圍較廣，通常螺距尺寸為630mm（毫米）至1000mm，外徑為φ600mm至φ1400mm。由于盾構(gòu)機(jī)葉片采用熱壓成型工藝，受到熱壓回彈、冷卻收縮等因素的影響，葉片的尺寸一致性較差，導(dǎo)致葉片在裝配過(guò)程中可能出現(xiàn)間隙過(guò)大或過(guò)小的情況。
5、間隙過(guò)大可能導(dǎo)致葉片與筒體的響應(yīng)降低、滲透性增強(qiáng)，首先降低出渣效率，增加出水量，影響施工質(zhì)量；
6、而間隙過(guò)小可能導(dǎo)致裝配故障，甚至?xí)霈F(xiàn)刀片無(wú)法裝入筒體的現(xiàn)象，造成機(jī)械故障，增加設(shè)備的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。
7、另外，盾構(gòu)機(jī)葉片如果存在缺陷（如裂紋、不平整、腐蝕部位等），可能會(huì)降低切削效率，增加盾構(gòu)機(jī)能耗，降低施工速度，影響隧道表面質(zhì)量、增加設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)、降低盾構(gòu)機(jī)的穩(wěn)定性、增加維護(hù)成本等等問(wèn)題。
8、因此，需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)葉片進(jìn)行檢測(cè)，以保證裝配時(shí)不會(huì)出現(xiàn)間隙過(guò)大或間隙過(guò)小的情況，且表
9、二、盾構(gòu)機(jī)葉片缺陷檢測(cè)中的問(wèn)題。
10、盾構(gòu)機(jī)葉片表面多為復(fù)雜的自由曲面，其表面紋理較弱，光學(xué)特性不易捕捉，且尺寸較大，給葉片的檢測(cè)帶來(lái)了很大困難。
11、傳統(tǒng)的接觸式檢測(cè)方法（如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)）在進(jìn)行大尺寸、異形葉片的檢測(cè)時(shí)，往往會(huì)受到空間影響，無(wú)法進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的測(cè)量。
12、接觸式激光掃描技術(shù)或三維激光掃描儀雖然能夠獲取較為精確的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，但仍然存在無(wú)法有效捕捉葉片表面缺陷的問(wèn)題。
13、目前，葉片的檢測(cè)多采用人工方法，存在效率低、精度差、智能化程度低等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代高端裝備制造的要求。具體地，人工檢查效率較低，而且容易受到人為因素的影響，無(wú)法避免人為誤差，容易漏檢；人工檢查還無(wú)法對(duì)大尺寸葉片進(jìn)行全覆蓋檢查，難以保證檢測(cè)精度。
14、傳統(tǒng)接觸式檢測(cè)如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（cmm）作為一種工件的測(cè)量工具，廣泛影響工件尺寸和形狀的檢測(cè)，但其缺點(diǎn)也同樣明顯。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)通常依賴(lài)于機(jī)械主軸接觸工件表面進(jìn)行掃描，適用于平面或簡(jiǎn)單的幾何形狀，對(duì)于大尺寸、形狀且曲面復(fù)雜的盾構(gòu)機(jī)葉片，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在使用中往往受到空間的限制，且其操作過(guò)程需要大量的時(shí)間，導(dǎo)致檢測(cè)效率低下。
15、激光掃描儀和三維激光掃描技術(shù)能夠高效獲取葉片表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，但擅長(zhǎng)建立目標(biāo)物的3d（三維）模型，由于其依賴(lài)于光學(xué)反射原理，在面對(duì)低紋理或光滑表面時(shí)，其掃描結(jié)果沒(méi)有目標(biāo)物的表面細(xì)節(jié)特征，因而難以進(jìn)行有效的表面缺陷檢測(cè)。尤其是在掃描形狀復(fù)雜的物體如盾構(gòu)機(jī)葉片時(shí)，點(diǎn)云的密度不夠均勻，導(dǎo)致無(wú)法生成完整的三維模型，影響后續(xù)的缺陷識(shí)別和尺寸分析。
16、除了傳統(tǒng)的測(cè)量方法外，激光跟蹤儀等高精度測(cè)量設(shè)備，雖然能夠?qū)Υ蟪叽绻ぜM(jìn)行測(cè)量，但其對(duì)葉片表面特征點(diǎn)的要求更高，在沒(méi)有足夠紋理的情況下，激光跟蹤儀同樣難以完成有效的盾構(gòu)機(jī)葉片表面缺陷檢測(cè)。
17、三、雙目視覺(jué)技術(shù)用于檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)葉片形狀大小及表面缺陷中的問(wèn)題。
18、盾構(gòu)機(jī)葉片表面具有低紋理的特征，使得雙目視覺(jué)系統(tǒng)難以準(zhǔn)確捕捉盾構(gòu)機(jī)葉片的表面細(xì)節(jié)特征。
19、盾構(gòu)機(jī)葉片尺寸較大，形狀復(fù)雜，也使現(xiàn)有雙目視覺(jué)系統(tǒng)在拍攝盾構(gòu)機(jī)葉片時(shí)具有盲區(qū)，需要移動(dòng)拍攝，在移動(dòng)拍攝中難以有序全面捕捉盾構(gòu)機(jī)葉片的表面缺陷以及形狀大小方面的缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種基于雙目視覺(jué)分時(shí)多站技術(shù)的盾構(gòu)機(jī)葉片檢測(cè)裝置，設(shè)計(jì)支持分時(shí)多站技術(shù)的結(jié)構(gòu)，為通過(guò)分時(shí)多站技術(shù)獲得盾構(gòu)機(jī)葉片全面的細(xì)節(jié)特征提供基礎(chǔ)，用于有序、全方位無(wú)死角采集盾構(gòu)機(jī)葉片圖像。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)的基于雙目視覺(jué)分時(shí)多站技術(shù)的盾構(gòu)機(jī)葉片檢測(cè)裝置包括底架，底架中部設(shè)有底座，底座中心向上固定連接有用于定位盾構(gòu)機(jī)葉片的中心筒，底架上圍繞底座均勻設(shè)有三套縱移裝置，三套縱移裝置均具有縱移部；三套縱移裝置的縱移部向上連接有刻度齒輪盤(pán)裝置，刻度齒輪盤(pán)裝置連接有雙目相機(jī)承載裝置，
3、刻度齒輪盤(pán)裝置的圓心位于中心筒的軸線上；雙目相機(jī)承載裝置包括承載架，承載架上設(shè)有旋轉(zhuǎn)用電機(jī)，旋轉(zhuǎn)用電機(jī)的輸出軸上安裝有主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與刻度齒輪盤(pán)裝置嚙合傳動(dòng)連接并用于驅(qū)動(dòng)雙目相機(jī)承載裝置圍繞刻度齒輪盤(pán)裝置旋轉(zhuǎn)；
4、雙目相機(jī)承載裝置上設(shè)有雙目相機(jī)，雙目相機(jī)水平設(shè)置且其拍攝方向朝向被中心筒定位的盾構(gòu)機(jī)葉片。
5、各套縱移裝置結(jié)構(gòu)相同，均為滾珠絲杠裝置或者直線電機(jī)；
6、滾珠絲杠裝置的螺母或直線電機(jī)的動(dòng)子作為上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部，所述縱移部包括與驅(qū)動(dòng)部固定連接的水平支撐板以及在驅(qū)動(dòng)部和水平支撐板下表面之間固定連接的斜撐；縱移裝置采用滾珠絲杠裝置時(shí)，滾珠絲杠裝置的絲杠軸連接有縱移用電機(jī)；將選擇性采用的縱移用電機(jī)或直線電機(jī)統(tǒng)一稱(chēng)為縱移驅(qū)動(dòng)裝置，縱移驅(qū)動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)用電機(jī)均與工控計(jì)算機(jī)相連接。
7、底架的外輪廓呈正三角形，三套縱移裝置分別位于正三角形的一個(gè)頂點(diǎn)位置。
8、刻度齒輪盤(pán)裝置包括刻度盤(pán)，刻度盤(pán)的上表面徑向外端部沿周向設(shè)有用于表示角度的刻度；刻度盤(pán)上表面向上凸起一體設(shè)有外齒圈；
9、旋轉(zhuǎn)用電機(jī)的輸出軸向下連接有主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與外齒圈相嚙合并用于驅(qū)動(dòng)雙目相機(jī)承載裝置沿外齒圈旋轉(zhuǎn)；
10、外齒圈頂面向上固定連接有卡環(huán)，卡環(huán)、外齒圈和刻度盤(pán)的圓心均位于中心筒的軸線上；
11、承載架向下連接有外夾持輪和內(nèi)夾持輪，外夾持輪的輪軸和內(nèi)夾持輪的輪軸均豎向設(shè)置，外夾持輪和內(nèi)夾持輪的周向外表面均向輪軸方向凹陷形成夾持槽；
12、卡環(huán)的徑向內(nèi)端伸入內(nèi)夾持輪的夾持槽中并，卡環(huán)的徑向外端伸入外夾持輪的夾持槽中，使得卡環(huán)被限制在外夾持輪和內(nèi)夾持輪之間；外夾持輪和內(nèi)夾持輪一一對(duì)應(yīng)設(shè)有兩組以上；
13、承載架上設(shè)有直線運(yùn)動(dòng)裝置，直線運(yùn)動(dòng)裝置為電動(dòng)推桿或直線電機(jī)或由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠裝置，所述雙目相機(jī)安裝在直線運(yùn)動(dòng)裝置上并由直線運(yùn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)雙目相機(jī)的伸縮位移方向是徑向方向；直線運(yùn)動(dòng)裝置用于匹配不同直徑的盾構(gòu)機(jī)葉片并用于將雙目相機(jī)送至盾構(gòu)機(jī)葉片的表面缺陷處近距離拍攝，從而獲得盾構(gòu)機(jī)葉片表面缺陷的細(xì)節(jié)圖像；直線運(yùn)動(dòng)裝置與工控計(jì)算機(jī)相連接。
14、本專(zhuān)利技術(shù)還公開(kāi)了使用上述基于雙目視覺(jué)分時(shí)多站技術(shù)的盾構(gòu)機(jī)葉片檢測(cè)裝置進(jìn)行的檢測(cè)方法，工控計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)有目標(biāo)檢測(cè)模型；按以下步驟進(jìn)行：...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.盾構(gòu)機(jī)葉片雙目視覺(jué)分時(shí)多站檢測(cè)裝置，包括底架，底架中部設(shè)有底座，其特征在于：底座中心向上固定連接有用于定位盾構(gòu)機(jī)葉片的中心筒，底架上圍繞底座均勻設(shè)有三套縱移裝置，三套縱移裝置均具有縱移部；三套縱移裝置的縱移部向上連接有刻度齒輪盤(pán)裝置，刻度齒輪盤(pán)裝置連接有雙目相機(jī)承載裝置，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)葉片雙目視覺(jué)分時(shí)多站檢測(cè)裝置，其特征在于：各套縱移裝置結(jié)構(gòu)相同，均為滾珠絲杠裝置或者直線電機(jī)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)葉片雙目視覺(jué)分時(shí)多站檢測(cè)裝置，其特征在于：底架的外輪廓呈正三角形，三套縱移裝置分別位于正三角形的一個(gè)頂點(diǎn)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盾構(gòu)機(jī)葉片雙目視覺(jué)分時(shí)多站檢測(cè)裝置，其特征在于：刻度齒輪盤(pán)裝置包括刻度盤(pán)，刻度盤(pán)的上表面徑向外端部沿周向設(shè)有用于表示角度的刻度；刻度盤(pán)上表面向上凸起一體設(shè)有外齒圈；
5.使用權(quán)利要求4中所述盾構(gòu)機(jī)葉片雙目視覺(jué)分時(shí)多站檢測(cè)裝置進(jìn)行的檢測(cè)方法，工控計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)有目標(biāo)檢測(cè)模型；
【技術(shù)特征摘要】
1.盾構(gòu)機(jī)葉片雙目視覺(jué)分時(shí)多站檢測(cè)裝置，包括底架，底架中部設(shè)有底座，其特征在于：底座中心向上固定連接有用于定位盾構(gòu)機(jī)葉片的中心筒，底架上圍繞底座均勻設(shè)有三套縱移裝置，三套縱移裝置均具有縱移部；三套縱移裝置的縱移部向上連接有刻度齒輪盤(pán)裝置，刻度齒輪盤(pán)裝置連接有雙目相機(jī)承載裝置，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)葉片雙目視覺(jué)分時(shí)多站檢測(cè)裝置，其特征在于：各套縱移裝置結(jié)構(gòu)相同，均為滾珠絲杠裝置或者直線電機(jī)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖艷秋，郭君棋，費(fèi)致根，崔光珍，王才東，郭志強(qiáng)，喬?hào)|平，劉巖，賀振東，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：鄭州輕工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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