盾构管片圆整度测量方法、装置及电子设备与流程

盾构管片圆整度测量方法、装置及电子设备
[0001][0002]

[0003]
本公开涉及隧道施工检测技术领域，具体地，涉及一种盾构管片圆整度测量方法、装置及电子设备。


背景技术：

[0004]
在隧道的盾构施工过程中，盾构管片拼装质量是影响隧道质量的重要因素，如果盾构管片的圆整度不足，可能导致盾构管片之间存在缝隙，从而导致隧道渗水的风险增加。
[0005]
相关场景中，利用三维激光对盾构管片进行扫描，从而在盾构管片拼装过程中和拼装完成后，自动测量盾构管片的错台和椭圆度，然而三维激光扫描存在扫描盲区，具体为三维扫描仪的下部100
°
区域为扫描盲区，因而一环盾构管片缺失数据，从而导致盾构管片圆整度不准确。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的是提供一种盾构管片圆整度测量方法、装置及电子设备，旨在解决相关场景中三维激光扫描中存在扫描盲区，一环盾构管片缺失数据，从而导致确定盾构管片圆整度的准确性较低的技术问题。
[0007]
为了实现上述目的，本公开实施例的第一方面，提供一种盾构管片圆整度测量方法，应用于盾构机，所述盾构机上配置有多个测量模块，多个所述测量模块安装在盾构机的油缸底座面的一周，所述方法包括：
[0008]
在一环管片环拼接完成后，针对管片环中所有的相邻盾构管片，从多个所述测量模块中确定对应所述相邻盾构管片的多个目标测量模块，其中，多个所述目标测量模块为同时能够采集到对应所述相邻盾构管片的拼接缝隙处的测量模块；
[0009]
针对所有所述相邻盾构管片，通过所述目标测量模块的十字红外光源在盾构管片的迎面上照射十字红外光线，并通过所述目标测量模块的相机采集所述相邻盾构管片的轮廓图像以及十字红外光线图像；
[0010]
根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像；
[0011]
根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，确定该环盾构管片的圆整度。
[0012]
在一优选的实施例中，所述根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像，包括：
[0013]
针对所有所述相邻盾构管片，根据所述十字红外光线图像确定照射在所述相邻盾
构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标；
[0014]
针对所有所述相邻盾构管片，根据所述轮廓图像确定所述相邻盾构管片中两块盾构管片的轮廓坐标，所述轮廓坐标包括盾构管片顶点的坐标以及内、外径环坐标；
[0015]
针对任一所述盾构管片，根据所述盾构管片的轮廓坐标以及十字红外中心点坐标，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓；
[0016]
根据所述系统软件界面的系统坐标系以及所述盾构机所在的施工坐标系，确定所述施工坐标系与所述系统坐标系之间的转换关系；
[0017]
基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内，依次绘制出剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。
[0018]
在一优选的实施例中，所述针对任一所述盾构管片，根据所述盾构管片的轮廓坐标以及十字红外中心点坐标，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓，包括：
[0019]
根据所述盾构管片的实际管片厚度和预设的绘制管片厚度，确定管片厚度比例；
[0020]
确定对应的所述目标测量模块的安装坐标相对所述盾构机的油缸底座面中心坐标的角度关系；
[0021]
根据所述角度关系、所述系统软件界面的预设区域的中心坐标以及该盾构管片的十字红外中心点坐标，在所述系统软件界面的预设区域内绘制该盾构管片的十字红外中心点，其中，所述十字红外中心点相对所述预设区域的中心的角度，与所述目标测量模块的安装坐标相对所述油缸底座面中心坐标的角度相同；
[0022]
基于所述十字红外中心点，根据所述管片厚度比例、该盾构管片的轮廓坐标以及该盾构管片的分块信息，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓。
[0023]
在一优选的实施例中，所述基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内，依次绘制出剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像，包括：
[0024]
基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出对应的十字红外中心点以及盾构管片的两个顶点；
[0025]
根据所述分块信息以及所述轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出对应的内径环和外径环；
[0026]
将所述内径环上的顶点与所述外径环上的顶点连接，绘制出所述盾构管片的盾构管片轮廓；
[0027]
以每一次绘制得到的盾构管片轮廓作为基准盾构管片轮廓，绘制剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。
[0028]
在一优选的实施例中，所述分块信息包括所述盾构管片的管片尺寸、拼装点位、分块类型，其中所述分块类型为标准块、邻接块和封顶块中的一者。
[0029]
在一优选的实施例中，所述针对所有所述相邻盾构管片，根据所述十字红外光线图像确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标，包括：
[0030]
针对所有所述相邻盾构管片，根据对应所述目标测量模块的施工坐标以及所述十字红外光线图像，确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标。
[0031]
本公开实施例的第二方面，提供一种盾构管片圆整度测量装置，应用于盾构机，所述盾构机上配置有多个测量模块，多个所述测量模块安装在盾构机的油缸底座面的一周，所述装置包括：
[0032]
第一确定模块，被配置为在一环管片环拼接完成后，针对管片环中所有的相邻盾构管片，从多个所述测量模块中确定对应所述相邻盾构管片的多个目标测量模块，其中，多个所述目标测量模块为同时能够采集到对应所述相邻盾构管片的拼接缝隙处的测量模块；
[0033]
控制模块，被配置为针对所有所述相邻盾构管片，通过所述目标测量模块的十字红外光源在盾构管片的迎面上照射十字红外光线，并通过所述目标测量模块的相机采集所述相邻盾构管片的轮廓图像以及十字红外光线图像；
[0034]
绘制模块，被配置为根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像；
[0035]
第二确定模块，被配置为根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，确定该环盾构管片的圆整度。
[0036]
在一优选的实施例中，所述绘制模块，被配置为：
[0037]
针对所有所述相邻盾构管片，根据所述十字红外光线图像确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标；
[0038]
针对所有所述相邻盾构管片，根据所述轮廓图像确定所述相邻盾构管片中两块盾构管片的轮廓坐标，所述轮廓坐标包括盾构管片顶点的坐标以及内、外径环坐标；
[0039]
针对任一所述盾构管片，根据所述盾构管片的轮廓坐标以及十字红外中心点坐标，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓；
[0040]
根据所述系统软件界面的系统坐标系以及所述盾构机所在的施工坐标系，确定所述施工坐标系与所述系统坐标系之间的转换关系；
[0041]
基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内，依次绘制出剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。
[0042]
在一优选的实施例中，所述绘制模块，被配置为：
[0043]
根据所述盾构管片的实际管片厚度和预设的绘制管片厚度，确定管片厚度比例；
[0044]
确定对应的所述目标测量模块的安装坐标相对所述盾构机的油缸底座面中心坐标的角度关系；
[0045]
根据所述角度关系、所述系统软件界面的预设区域的中心坐标以及该盾构管片的十字红外中心点坐标，在所述系统软件界面的预设区域内绘制该盾构管片的十字红外中心点，其中，所述十字红外中心点相对所述预设区域的中心的角度，与所述目标测量模块的安装坐标相对所述油缸底座面中心坐标的角度相同；
[0046]
基于所述十字红外中心点，根据所述管片厚度比例、该盾构管片的轮廓坐标以及该盾构管片的分块信息，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓。
[0047]
在一优选的实施例中，所述绘制模块，被配置为：
[0048]
基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出对应的十字红外中心点以及盾构管片的两个顶点；
[0049]
根据所述分块信息以及所述轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出对应的内径环和外径环；
[0050]
将所述内径环上的顶点与所述外径环上的顶点连接，绘制出所述盾构管片的盾构管片轮廓；
[0051]
以每一次绘制得到的盾构管片轮廓作为基准盾构管片轮廓，绘制剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。
[0052]
在一优选的实施例中，所述分块信息包括所述盾构管片的管片尺寸、拼装点位、分块类型，其中所述分块类型为标准块、邻接块和封顶块中的一者。
[0053]
在一优选的实施例中，所述绘制模块，被配置为：
[0054]
针对所有所述相邻盾构管片，根据对应所述目标测量模块的施工坐标以及所述十字红外光线图像，确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标。
[0055]
本公开实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
[0056]
存储器，其上存储有计算机程序；
[0057]
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现第一方面中任一所述的盾构管片圆整度测量方法。
[0058]
有益效果：
[0059]
本发明提供了一种盾构管片圆整度测量方法、装置及电子设备。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0060]
针对管片环中所有的相邻盾构管片，均可以从多个测量模块中确定对应相邻盾构管片的多个目标测量模块，因而每一个拼接缝隙处均有对应的目标测量模块进行十字红外照射和轮廓图像采集，避免存在扫描或者采集盲区，进而防止数据缺失，提高了确定盾构管片圆整度的准确性。并且，针对所有所述相邻盾构管片，通过所述目标测量模块的十字红外光源在盾构管片的迎面上照射十字红外光线，并通过所述目标测量模块的相机采集所述相邻盾构管片的轮廓图像以及十字红外光线图像；根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像；根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，进而准确地确定出圆整度。
[0061]
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0062]
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0063]
图1是根据说明书实施例示出的一种盾构管片圆整度测量方法的流程图。
[0064]
图2是根据说明书实施例示出的一种实现图1中步骤s13的流程图。
[0065]
图3是根据说明书实施例示出的一种实现图2中步骤s133的流程图。
[0066]
图4是根据说明书实施例示出的一种实现图2中步骤s135的流程图。
[0067]
图5是根据说明书实施例示出的一种盾构管片圆整度测量装置的框图。
具体实施方式
[0068]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0069]
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0070]
为了实现上述目的，本公开提供一种盾构管片圆整度测量方法，图1是根据一实施例示出的一种盾构管片圆整度测量方法的流程图。所述盾构管片圆整度测量方法应用于盾构机，所述盾构机上配置有多个测量模块，多个所述测量模块安装在盾构机的油缸底座面的一周，参见图1所示，所述盾构管片圆整度测量方法包括：
[0071]
在步骤s11中，在一环管片环拼接完成后，针对管片环中所有的相邻盾构管片，从多个所述测量模块中确定对应所述相邻盾构管片的多个目标测量模块，其中，多个所述目标测量模块为同时能够采集到对应所述相邻盾构管片的拼接缝隙处的测量模块。
[0072]
可以说明的是，一环管片环是指一环盾构管片的标准块、邻接块和封顶块均安装完成后。每两块相邻盾构管片均可以确定对应的目标测量模块，用于同时采集这两块相邻盾构管片的拼接缝隙处的拼接信息。
[0073]
其中，每一测量模块中均配置有多个类型的光学仪器，其中，多个所述测量模块中各所述类型的所述光学仪器构成的圆圆心重合，每一所述类型的所述光学仪器的所述圆心是由不同的测量模块中相同类型的所述光学仪器构成的；
[0074]
其中，所述测量模块用于测量所述盾构管片的拼接缝隙处的拼接信息；
[0075]
所述测量模块的数量是根据所述盾构机拼装不同类型的盾构管片时，封顶块盾构管片占用所述盾构机的油缸数量确定的，所述测量模块的数量使得在任意拼接点位的情况下，所述类型的封顶块盾构管片拼接时，同时至少有两个所述测量模块能够采集到两块所述盾构管片的拼接缝隙处的拼接信息。
[0076]
在步骤s12中，针对所有所述相邻盾构管片，通过所述目标测量模块的十字红外光源在盾构管片的迎面上照射十字红外光线，并通过所述目标测量模块的相机采集所述相邻盾构管片的轮廓图像以及十字红外光线图像。
[0077]
本公开实施例中，同一个测量模块可以是不同的相邻盾构管片的目标测量模块，也就是说，同一个测量模块中的十字红外光源可以分别向不同的拼接缝隙处发射红外光线，并且，可以通过该测量模块上的相机分别采集不同的拼接缝隙处的盾构管片的轮廓图像和十字红外光线图像。
[0078]
本公开是实施例中，迎面是指盾构隧道掌子面向已成型隧道方向正视的管片端面。轮廓图像包括内径环图像、外径环图像以及连接内径环和外径环的侧边的图像。内径环可以理解为内圆弧，外径环可以理解为外圆弧。
[0079]
在步骤s13中，根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。
[0080]
可以理解的是，首先选择一块盾构管片为基准开始绘制，然后根据绘制好的盾构管片轮廓，绘制相邻的盾构管片轮廓，以此类推，依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓。
[0081]
在步骤s14中，根据根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，确定该环盾构管片的圆整度。
[0082]
本公开实施例中，根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，将内径环的顶点与拟合圆的位置关系为该环盾构管片的圆整度。
[0083]
上述技术方案针对管片环中所有的相邻盾构管片，均可以从多个测量模块中确定对应相邻盾构管片的多个目标测量模块，因而每一个拼接缝隙处均有对应的目标测量模块进行十字红外照射和轮廓图像采集，避免存在扫描或者采集盲区，进而防止数据缺失，提高了确定盾构管片圆整度的准确性。并且，针对所有所述相邻盾构管片，通过所述目标测量模块的十字红外光源在盾构管片的迎面上照射十字红外光线，并通过所述目标测量模块的相机采集所述相邻盾构管片的轮廓图像以及十字红外光线图像；根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像；根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，进而准确地确定出圆整度。
[0084]
在一优选的实施例中，参阅图2所示，在步骤s13中，所述根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像，包括：
[0085]
在步骤s131中，针对所有所述相邻盾构管片，根据所述十字红外光线图像确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标；
[0086]
本公开实施例中，可以对十字红外光线图像进行图像识别，识别出十字红外光线图像中十字红外光线，并根据目标测量模块中棱镜的施工坐标以及目标测量模块中激光测距传感器测量的距离，确定照射在相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标。
[0087]
在步骤s132中，针对所有所述相邻盾构管片，根据所述轮廓图像确定所述相邻盾构管片中两块盾构管片的轮廓坐标，所述轮廓坐标包括盾构管片顶点的坐标以及内、外径环坐标。
[0088]
同理，对轮廓图像进行图像识别，识别出两块盾构管片的轮廓，进而根据目标测量模块中棱镜的施工坐标以及目标测量模块中激光测距传感器测量的距离，确定盾构管片顶点的坐标以及内、外径环坐标。
[0089]
在步骤s133中，针对任一所述盾构管片，根据所述盾构管片的轮廓坐标以及十字红外中心点坐标，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓。
[0090]
本公开实施例中，可以对盾构管片的轮廓进行缩放，进而在保证绘图中基准盾构
管片的圆弧边到十字红外中心点坐标的比值，等于迎面上十字红外光线中心到实际盾构管片轮廓边的比值的基础上，在系统软件界面的正方形预设区域中绘制出基准盾构管片轮廓。这样，可以保证最后拟合得到盾构管片中心在相对位置上不会发生变化，仅仅是比例缩放。
[0091]
在步骤s134中，根据所述系统软件界面的系统坐标系以及所述盾构机所在的施工坐标系，确定所述施工坐标系与所述系统坐标系之间的转换关系；
[0092]
在步骤s135中，基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内，依次绘制出剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。
[0093]
在一优选的实施例中，参阅图3所示，在步骤s133中，所述针对任一所述盾构管片，根据所述盾构管片的轮廓坐标以及十字红外中心点坐标，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓，包括：
[0094]
在步骤s1331中，根据所述盾构管片的实际管片厚度和预设的绘制管片厚度，确定管片厚度比例；
[0095]
该步骤中，将盾构管片的实际管片厚度与预设的绘制管片厚度的比值作为管片厚度比例。
[0096]
在步骤s1332中，确定对应的所述目标测量模块的安装坐标相对所述盾构机的油缸底座面中心坐标的角度关系；
[0097]
本步骤中，角度关系不仅表征目标测量模块的安装坐标相对所述盾构机的油缸底座面中心坐标的方位，还可以计算目标测量模块的安装坐标相对所述盾构机的油缸底座面中心坐标的距离。
[0098]
在步骤s1333中，根据所述角度关系、所述系统软件界面的预设区域的中心坐标以及该盾构管片的十字红外中心点坐标，在所述系统软件界面的预设区域内绘制该盾构管片的十字红外中心点。
[0099]
其中，所述十字红外中心点相对所述预设区域的中心的角度，与所述目标测量模块的安装坐标相对所述油缸底座面中心坐标的角度相同；
[0100]
在步骤s1334中，基于所述十字红外中心点，根据所述管片厚度比例、该盾构管片的轮廓坐标以及该盾构管片的分块信息，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓。
[0101]
在一优选的实施例中，参阅图4所示，在步骤s135中，所述基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内，依次绘制出剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像，包括：
[0102]
在步骤s1351中，基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出对应的十字红外中心点以及盾构管片的两个顶点；
[0103]
可以理解的是，每一块盾构管片均有四个顶点和两段圆弧，基于基准盾构管片轮廓，可以在基准盾构管片的两个宽边所在的两个顶点处，绘制出相邻的盾构管片在该拼接缝隙处的两个顶点。
[0104]
在步骤s1352中，根据所述分块信息以及所述轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出
对应的内径环和外径环；
[0105]
该步骤中，根据盾构管片的分块信息和轮廓坐标，以相邻的盾构管片在拼接缝隙处的顶点坐标分别在预设区域内绘制出对应的内径环和外径环，可以理解的，分块信息可以确定盾构管片的圆弧的弧长，进而可以确定出另外两个顶点的坐标。
[0106]
在步骤s1353中，将所述内径环上的顶点与所述外径环上的顶点连接，绘制出所述盾构管片的盾构管片轮廓；
[0107]
上述步骤中，根据得出的四个顶点坐标以及内外径圆弧，连接起来以后得到一块盾构管片的盾构管片轮廓。
[0108]
在步骤s1354中，以每一次绘制得到的盾构管片轮廓作为基准盾构管片轮廓，绘制剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。
[0109]
同理，依次对剩余的盾构管片进行绘制，得到管片环轮廓图像。
[0110]
在一优选的实施例中，所述分块信息包括所述盾构管片的管片尺寸、拼装点位、分块类型，其中所述分块类型为标准块、邻接块和封顶块中的一者。
[0111]
在一优选的实施例中，在步骤s131中，所述针对所有所述相邻盾构管片，根据所述十字红外光线图像确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标，包括：
[0112]
针对所有所述相邻盾构管片，根据对应所述目标测量模块的施工坐标以及所述十字红外光线图像，确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标。
[0113]
下面通过一实施例对本公开的技术方案进行示例性说明，首先，在系统软件界面上预设有一块正方形的区域，该区域主要显示和绘制该环管片拼装的三维轮廓；系统软件界面显示的三维轮廓主要是管片接触油缸撑靴面的轮廓；在系统中设置实际管片厚度和系统软件中正方形区域绘制时的绘制管片厚度，计算实际管片厚度与系统软件中正方形区域中对应的绘制管片厚度的比例ε
p
，得到管片厚度比例；根据对应的所述目标测量模块的安装坐标和目标测量模块采集的图像，识别出第ai块盾构管片的十字红外激光的中心点坐标为a
′i；根据对应的所述目标测量模块的安装坐标相对所述盾构机的油缸底座面中心坐标的角度关系，以及预设区域的中心坐标以及该盾构管片的十字红外中心点坐标，在系统软件上正方形区域绘制出十字红外中心点绘制的位置相对正方形区域中心的角度关系，与目标测量模块的安装坐标相对所述油缸底座面中心坐标的角度一致。
[0114]
进一步地，根据识别到的第ai块盾构管片第一顶点坐标第二顶点坐标内圆弧的坐标和外圆弧坐标，结合管片厚度比例ε
p
、管片型号、管片尺寸和管片封顶块拼装点位，在系统软件上正方形区域绘制出ai管片的三维轮廓。
[0115]
进一步地，根据系统软件正方形区域使用的坐标系和真实施工坐标系计算出两个坐标系的转换关系计算出ai管片相邻a
i+1
管片的迎面上，目标测量模块的十字红外光源照射形成的十字红外激光中心a
′
i+1
的施工坐标、管片连接处的第一顶点坐标
第二顶点坐标内圆弧的坐标和外圆弧坐标，根据转换关系在系统软件上正方形区域内绘制出和进而结合该块管片型号、管片尺寸和管片拼装点位，在系统软件上正方形区域内绘制出a
i+1
整块管片的轮廓。
[0116]
同理，计算出a
i+2
管片上十字红外激光中心的施工坐标a
′
i+2
，以及该图像区域内的管片轮廓的其他位置施工坐标，根据转换关系在系统软件上正方形区域内绘制相机区域内等图像区域内其他坐标，结合管片选型系统已知该块管片型号、管片尺寸和管片拼装点位，在系统软件上正方形区域内绘制出a
i+2
整块管片的轮廓；根据系统软件上正方形区域内ai管片和a
i+1
管片的连接处的偏差，计算出两个管片之间的纵面错台量；
[0117]
以此类推，绘制a
i+3
、a
i+4
…ai+n
管片轮廓；根据目标测量模块布置位置，另外一个目标测量模块采集到a
i+n
和a
i+n+1
管片连接处的缝隙；计算出a
i+n
和a
i+n+1
两块管片顶点坐标g
′
i+n
、s
′
i+n
、j
′
i+n+1
和i
′
i+n+1
；根据转换关系在系统软件上正方形区域绘制出和坐标，以及绘制出新a
i+n
管片轮廓，利用新绘制a
i+n
的数据校核由上一个缝隙推算的a
i+n
管片的轮廓数据；若数据基本一致，a
i+n+1
管片将以和等坐标绘制管片轮廓，按照上述步骤，绘制a
i+n+2
管片，直至该环管片轮廓绘制结束。
[0118]
最后，根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，将内径环的顶点与拟合圆的位置关系为该环盾构管片的圆整度。
[0119]
基于相同的构思，本公开实施例还提供一种盾构管片圆整度测量装置，应用于盾构机，所述盾构机上配置有多个测量模块，多个所述测量模块安装在盾构机的油缸底座面的一周，参阅图5所示，所述装置500包括：
[0120]
第一确定模块510，被配置为在一环管片环拼接完成后，针对管片环中所有的相邻盾构管片，从多个所述测量模块中确定对应所述相邻盾构管片的多个目标测量模块，其中，多个所述目标测量模块为同时能够采集到对应所述相邻盾构管片的拼接缝隙处的测量模块；
[0121]
控制模块520，被配置为针对所有所述相邻盾构管片，通过所述目标测量模块的十字红外光源在盾构管片的迎面上照射十字红外光线，并通过所述目标测量模块的相机采集所述相邻盾构管片的轮廓图像以及十字红外光线图像；
[0122]
绘制模块530，被配置为根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像；
[0123]
第二确定模块540，被配置为根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，确定该环盾构管片的圆整度。
[0124]
在一优选的实施例中，所述绘制模块530，被配置为：
[0125]
针对所有所述相邻盾构管片，根据所述十字红外光线图像确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标；
[0126]
针对所有所述相邻盾构管片，根据所述轮廓图像确定所述相邻盾构管片中两块盾构管片的轮廓坐标，所述轮廓坐标包括盾构管片顶点的坐标以及内、外径环坐标；
[0127]
针对任一所述盾构管片，根据所述盾构管片的轮廓坐标以及十字红外中心点坐标，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓；
[0128]
根据所述系统软件界面的系统坐标系以及所述盾构机所在的施工坐标系，确定所述施工坐标系与所述系统坐标系之间的转换关系；
[0129]
基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内，依次绘制出剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。
[0130]
在一优选的实施例中，所述绘制模块530，被配置为：
[0131]
根据所述盾构管片的实际管片厚度和预设的绘制管片厚度，确定管片厚度比例；
[0132]
确定对应的所述目标测量模块的安装坐标相对所述盾构机的油缸底座面中心坐标的角度关系；
[0133]
根据所述角度关系、所述系统软件界面的预设区域的中心坐标以及该盾构管片的十字红外中心点坐标，在所述系统软件界面的预设区域内绘制该盾构管片的十字红外中心点，其中，所述十字红外中心点相对所述预设区域的中心的角度，与所述目标测量模块的安装坐标相对所述油缸底座面中心坐标的角度相同；
[0134]
基于所述十字红外中心点，根据所述管片厚度比例、该盾构管片的轮廓坐标以及该盾构管片的分块信息，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓。
[0135]
在一优选的实施例中，所述绘制模块530，被配置为：
[0136]
基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出对应的十字红外中心点以及盾构管片的两个顶点；
[0137]
根据所述分块信息以及所述轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出对应的内径环和外径环；
[0138]
将所述内径环上的顶点与所述外径环上的顶点连接，绘制出所述盾构管片的盾构管片轮廓；
[0139]
以每一次绘制得到的盾构管片轮廓作为基准盾构管片轮廓，绘制剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。
[0140]
在一优选的实施例中，所述分块信息包括所述盾构管片的管片尺寸、拼装点位、分块类型，其中所述分块类型为标准块、邻接块和封顶块中的一者。
[0141]
在一优选的实施例中，所述绘制模块530，被配置为：
[0142]
针对所有所述相邻盾构管片，根据对应所述目标测量模块的施工坐标以及所述十字红外光线图像，确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标。

技术特征：
1.一种盾构管片圆整度测量方法，其特征在于，应用于盾构机，所述盾构机上配置有多个测量模块，多个所述测量模块安装在盾构机的油缸底座面的一周，所述方法包括：在一环管片环拼接完成后，针对管片环中所有的相邻盾构管片，从多个所述测量模块中确定对应所述相邻盾构管片的多个目标测量模块，其中，多个所述目标测量模块为同时能够采集到对应所述相邻盾构管片的拼接缝隙处的测量模块；针对所有所述相邻盾构管片，通过所述目标测量模块的十字红外光源在盾构管片的迎面上照射十字红外光线，并通过所述目标测量模块的相机采集所述相邻盾构管片的轮廓图像以及十字红外光线图像；根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像；根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，确定该环盾构管片的圆整度。2.根据权利要求1所述的盾构管片圆整度测量方法，其特征在于，所述根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像，包括：针对所有所述相邻盾构管片，根据所述十字红外光线图像确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标；针对所有所述相邻盾构管片，根据所述轮廓图像确定所述相邻盾构管片中两块盾构管片的轮廓坐标，所述轮廓坐标包括盾构管片顶点的坐标以及内、外径环坐标；针对任一所述盾构管片，根据所述盾构管片的轮廓坐标以及十字红外中心点坐标，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓；根据所述系统软件界面的系统坐标系以及所述盾构机所在的施工坐标系，确定所述施工坐标系与所述系统坐标系之间的转换关系；基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内，依次绘制出剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。3.根据权利要求2所述的盾构管片圆整度测量方法，其特征在于，所述针对任一所述盾构管片，根据所述盾构管片的轮廓坐标以及十字红外中心点坐标，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓，包括：根据所述盾构管片的实际管片厚度和预设的绘制管片厚度，确定管片厚度比例；确定对应的所述目标测量模块的安装坐标相对所述盾构机的油缸底座面中心坐标的角度关系；根据所述角度关系、所述系统软件界面的预设区域的中心坐标以及该盾构管片的十字红外中心点坐标，在所述系统软件界面的预设区域内绘制该盾构管片的十字红外中心点，其中，所述十字红外中心点相对所述预设区域的中心的角度，与所述目标测量模块的安装坐标相对所述油缸底座面中心坐标的角度相同；基于所述十字红外中心点，根据所述管片厚度比例、该盾构管片的轮廓坐标以及该盾构管片的分块信息，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓。4.根据权利要求3所述的盾构管片圆整度测量方法，其特征在于，所述基于所述基准盾
构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内，依次绘制出剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像，包括：基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出对应的十字红外中心点以及盾构管片的两个顶点；根据所述分块信息以及所述轮廓坐标，在所述预设区域内绘制出对应的内径环和外径环；将所述内径环上的顶点与所述外径环上的顶点连接，绘制出所述盾构管片的盾构管片轮廓；以每一次绘制得到的盾构管片轮廓作为基准盾构管片轮廓，绘制剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。5.根据权利要求3所述的盾构管片圆整度测量方法，其特征在于，所述分块信息包括所述盾构管片的管片尺寸、拼装点位、分块类型，其中所述分块类型为标准块、邻接块和封顶块中的一者。6.根据权利要求2-5中任一项所述的盾构管片圆整度测量方法，其特征在于，所述针对所有所述相邻盾构管片，根据所述十字红外光线图像确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标，包括：针对所有所述相邻盾构管片，根据对应所述目标测量模块的施工坐标以及所述十字红外光线图像，确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标。7.一种盾构管片圆整度测量装置，其特征在于，应用于盾构机，所述盾构机上配置有多个测量模块，多个所述测量模块安装在盾构机的油缸底座面的一周，所述装置包括：第一确定模块，被配置为在一环管片环拼接完成后，针对管片环中所有的相邻盾构管片，从多个所述测量模块中确定对应所述相邻盾构管片的多个目标测量模块，其中，多个所述目标测量模块为同时能够采集到对应所述相邻盾构管片的拼接缝隙处的测量模块；控制模块，被配置为针对所有所述相邻盾构管片，通过所述目标测量模块的十字红外光源在盾构管片的迎面上照射十字红外光线，并通过所述目标测量模块的相机采集所述相邻盾构管片的轮廓图像以及十字红外光线图像；绘制模块，被配置为根据所述轮廓图像以及所述十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像；第二确定模块，被配置为根据所述管片环轮廓图像中一环所述盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，确定该环盾构管片的圆整度。8.根据权利要求7所述的盾构管片圆整度测量装置，其特征在于，所述绘制模块，被配置为：针对所有所述相邻盾构管片，根据所述十字红外光线图像确定照射在所述相邻盾构管片中两块盾构管片的迎面上对应的十字红外中心点坐标；针对所有所述相邻盾构管片，根据所述轮廓图像确定所述相邻盾构管片中两块盾构管
片的轮廓坐标，所述轮廓坐标包括盾构管片顶点的坐标以及内、外径环坐标；针对任一所述盾构管片，根据所述盾构管片的轮廓坐标以及十字红外中心点坐标，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓；根据所述系统软件界面的系统坐标系以及所述盾构机所在的施工坐标系，确定所述施工坐标系与所述系统坐标系之间的转换关系；基于所述基准盾构管片轮廓，根据所述转换关系、所述相邻盾构管片对应的十字红外中心点坐标以及轮廓坐标，在所述预设区域内，依次绘制出剩余盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像。9.根据权利要求8所述的盾构管片圆整度测量装置，其特征在于，所述绘制模块，被配置为：根据所述盾构管片的实际管片厚度和预设的绘制管片厚度，确定管片厚度比例；确定对应的所述目标测量模块的安装坐标相对所述盾构机的油缸底座面中心坐标的角度关系；根据所述角度关系、所述系统软件界面的预设区域的中心坐标以及该盾构管片的十字红外中心点坐标，在所述系统软件界面的预设区域内绘制该盾构管片的十字红外中心点，其中，所述十字红外中心点相对所述预设区域的中心的角度，与所述目标测量模块的安装坐标相对所述油缸底座面中心坐标的角度相同；基于所述十字红外中心点，根据所述管片厚度比例、该盾构管片的轮廓坐标以及该盾构管片的分块信息，在系统软件界面的预设区域内绘制出基准盾构管片轮廓。10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-6中任一所述的盾构管片圆整度测量方法。

技术总结
本发明涉及一种盾构管片圆整度测量方法、装置及电子设备，包括：针对管片环中所有的相邻盾构管片，从多个测量模块中确定对应的多个目标测量模块，多个目标测量模块为同时能够采集到对应相邻盾构管片的拼接缝隙处的测量模块；通过目标测量模块的十字红外光源在盾构管片的迎面上照射十字红外光线，并通过目标测量模块的相机采集相邻盾构管片的轮廓图像以及十字红外光线图像；根据轮廓图像以及十字红外光线图像，在系统软件界面的预设区域内依次绘制出一环盾构管片的盾构管片轮廓，得到管片环轮廓图像；根据管片环轮廓图像中一环盾构管片的内径环的顶点坐标，进行拟合圆计算，通过对比内径环的顶点与拟合圆的位置关系，确定该环盾构管片的圆整度。盾构管片的圆整度。盾构管片的圆整度。


技术研发人员：王慈航 杨甜甜 王龙驹 徐胜 吴志洋 匡余 刘泉 皇甫鹏岗 王大源 付凯凯
受保护的技术使用者：中交天和机械设备制造有限公司
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/7/19