CN102032896B - 一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法，属于工业自动化测量技术领域。包括强夯工程参数自测监测和夯锤外形识别两个并行过程；在强夯过程中，采用激光测距传感器监测夯锤相对于激光传感器的距离，并对距离数据进行计算机处理，实现强夯工程参数(最高牵引高度Hmax、有效强夯次数C和夯锤落距ΔH)的自动监测；同时，采用摄像仪采集监测图像，并对监测图像序列进行计算机处理，实现夯锤外形识别。本发明基于激光测距原理和图像识别技术，实现强夯工程中包括夯锤外形识别、夯锤牵引高度、有效强夯次数统计和夯锤落距等方面的自动监测。有效降低了强夯工程监理人员的劳动强度和出错概率，对于确保强夯工程质量和施工进度具有很强的实用性。

Description

一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法
技术领域
本发明属于工业自动化测量技术领域，涉及图像识别和强夯工程监测，尤其涉及基于激光测距原理和图像识别的强夯工程自动监测方法。
背景技术
强夯法又称动力固结法(Dynamic Consolidation)，是一种处理软弱土地基的加固方法。它是20世纪60年代末由法国工程师Louis开发并创用的。它利用起重设备将夯锤(8～40t)提升到很大高度(10～40m)，然后使夯锤自由下落，以很大冲击能量(500～8000KN·m)作用在地基上，在土中产生很大的冲击波，以克服土颗粒间的各种阻力，使地基压密，从而提高地基的强度，减少沉降，消除湿陷性，膨胀性，提高抗液化能力。
强夯法现今已广泛的应用于机场跑道和电站水坝、水库等基础工程的地基加固工程。目前，强夯工程施工数据测量以及工程现场监测几乎采用的人工测量方式。人工测量方法造成工程质量参数可信度降低，施工人员也容易偷工减料，从而造成工程质量无法控制和经济损失。
发明内容
本发明提供一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法，该方法基于激光测距原理和图像识别技术，实现强夯工程中包括夯锤外形识别、夯锤牵引高度、有效强夯次数和夯锤落距等方面的自动监测。
一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法，包括强夯工程参数自动监测和夯锤外形识别两个并行过程：
一、强夯工程参数自动监测过程。
在强夯机强夯过程中，采用一个安装于强夯机吊臂顶部、且激光源发射点与夯锤垂直正对的激光测距传感器以一定的采样频率测量夯锤相对于激光传感器的距离，将测得的距离数据以有线或无线的方式发送到数据处理计算机；数据处理计算机对接收到的距离数据进行处理，得出夯锤最高牵引高度Hmax、夯锤有效强夯次数C、夯锤落距ΔH三个监测结果。夯锤一次起落行程过程中，激光测距传感器测得的夯锤相对于激光传感器的距离最大值和最小值的差值就是夯锤该次起落行程过程的最高牵引高度Hmax。若夯锤一次起落行程过程中的最高牵引高度Hmax超过强夯工程要求的有效牵引高度H时，则夯锤有效强夯次数C加一；若夯锤一次起落行程过程中的最高牵引高度Hmax不超过强夯工程要求的有效牵引高度H时，则夯锤该次起落行程无效，即夯锤有效强夯次数C不变。夯锤落距
Figure BSA00000308704700021
其中
Figure BSA00000308704700022
是同一夯坑夯锤第N次起落行程过程中激光测距传感器测得的夯锤相对于激光传感器的距离最大值，
Figure BSA00000308704700023
是同一夯坑夯锤第1次起落行程过程中激光测距传感器测得的夯锤相对于激光传感器的距离最大值。
二、夯锤外形识别过程。
在强夯机强夯过程中，采用一个安装于强夯机吊臂中部位置、且夯锤整个起落行程均在且摄像范围的摄像仪以一定的采样频率摄像，将采集到的图像序列以有线或无线的方式发送到数据处理计算机；数据处理计算机对接收到的图像序列进行处理，以对夯锤外形进行识别和监测。具体夯锤外形进行识别和监测方法是，数据处理计算机首先将接收到的图像序列从RGB格式转换成灰度格式；然后经中值滤波和差分处理提取出运动目标图像，即夯锤图像；再对夯锤图像进行二值化处理，计算夯锤在图像中的外形尺寸；最后根据夯锤图像尺寸和摄像头与夯锤行程之间距离的比例关系，计算出夯锤的实际外形尺寸。
需要强调的是，为了保证强夯工程自动监测过程中的测量精度，激光测距传感器和摄像仪的采样频率应不低于4Hz。
本发明创造性地将信息处理技术应用于强夯工程监测领域，基于激光测距原理和图像识别技术，实现强夯工程中包括夯锤外形识别、夯锤牵引高度、有效强夯次数统计和夯锤落距等方面的自动监测。有效降低了强夯工程监理人员的劳动强度和出错概率，对于确保强夯工程质量和施工进度具有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法中监测系统的安装示意图。
具体实施方式
一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法，包括强夯工程参数自动监测和夯锤外形识别两个并行过程：
一、强夯工程参数自动监测过程。
在强夯机强夯过程中，采用一个安装于强夯机吊臂顶部、且激光源发射点与夯锤垂直正对的激光测距传感器(如图1所示)以一定的采样频率测量夯锤相对于激光传感器的距离，将测得的距离数据以有线或无线的方式发送到数据处理计算机；数据处理计算机对接收到的距离数据进行处理，得出夯锤最高牵引高度Hmax有效牵引高度H、夯锤有效强夯次数C、夯锤落距ΔH三个监测结果。夯锤一次起落行程过程中，激光测距传感器测得的夯锤相对于激光传感器的距离最大值和最小值的差值就是夯锤该次起落行程过程的最高牵引高度Hmax。若夯锤一次起落行程过程中的最高牵引高度Hmax超过强夯工程要求的有效牵引高度H时，则夯锤有效强夯次数C加一；若夯锤一次起落行程过程中的最高牵引高度Hmax不超过强夯工程要求的有效牵引高度H时，则夯锤该次起落行程无效，即夯锤有效强夯次数C不变。夯锤落距
Figure BSA00000308704700031
其中是同一夯坑夯锤第N次起落行程过程中激光测距传感器测得的夯锤相对于激光传感器的距离最大值，
Figure BSA00000308704700033
是同一夯坑夯锤第1次起落行程过程中激光测距传感器测得的夯锤相对于激光传感器的距离最大值。
二、夯锤外形识别过程。
在强夯机强夯过程中，采用一个安装于强夯机吊臂中部位置、且夯锤整个起落行程均在且摄像范围的摄像仪(如图1所示)以一定的采样频率摄像，将采集到的图像序列以有线或无线的方式发送到数据处理计算机；数据处理计算机对接收到的图像序列进行处理，以对夯锤外形进行识别和监测。具体夯锤外形进行识别和监测方法是，数据处理计算机首先将接收到的图像序列从RGB格式转换成灰度格式；然后经中值滤波和差分处理提取出运动目标图像，即夯锤图像；再对夯锤图像进行二值化处理，计算夯锤在图像中的外形尺寸；最后根据夯锤图像尺寸和摄像头与夯锤行程之间距离的比例关系，计算出夯锤的实际外形尺寸。
需要强调的是，为了保证强夯工程自动监测过程中的测量精度，激光测距传感器和摄像仪的采样频率应不低于4Hz。
此外，关于数据处理计算机对激光测距传感器采集的距离数据和摄像仪采集的图像数据的处理过程，均可采用相应的程序语言经编程实现。

Claims (2)

1.一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法，包括强夯工程参数自动监测和夯锤外形识别两个并行过程：
一、强夯工程参数自动监测过程；
在强夯机强夯过程中，采用一个安装于强夯机吊臂顶部、且激光源发射点与夯锤垂直正对的激光测距传感器以一定的采样频率测量夯锤相对于激光传感器的距离，将测得的距离数据以有线或无线的方式发送到数据处理计算机；数据处理计算机对接收到的距离数据进行处理，得出夯锤最高牵引高度Hmax、夯锤有效强夯次数C、夯锤落距ΔH三个监测结果；夯锤一次起落行程过程中，激光测距传感器测得的夯锤相对于激光传感器的距离最大值和最小值的差值就是夯锤该次起落行程过程的最高牵引高度Hmax；若夯锤一次起落行程过程中的最高牵引高度Hmax超过强夯工程要求的有效牵引高度H时，则夯锤有效强夯次数C加一；若夯锤一次起落行程过程中的最高牵引高度Hmax不超过强夯工程要求的有效牵引高度H时，则夯锤该次起落行程无效，即夯锤有效强夯次数C不变；夯锤落距其中
Figure FSB00000688177300012
是同一夯坑夯锤第N次起落行程过程中激光测距传感器测得的夯锤相对于激光传感器的距离最大值，是同一夯坑夯锤第1次起落行程过程中激光测距传感器测得的夯锤相对于激光传感器的距离最大值；
二、夯锤外形识别过程；
在强夯机强夯过程中，采用一个安装于强夯机吊臂中部位置的摄像仪，夯锤整个起落行程落在该摄像仪的摄像范围内；摄像仪以一定的采样频率摄像，将采集到的图像序列以有线或无线的方式发送到数据处理计算机；数据处理计算机对接收到的图像序列进行处理，以对夯锤外形进行识别和监测；具体夯锤外形进行识别和监测方法是，数据处理计算机首先将接收到的图像序列从RGB格式转换成灰度格式；然后经中值滤波和差分处理提取出运动目标图像，即夯锤图像；再对夯锤图像进行二值化处理，计算夯锤在图像中的外形尺寸；最后根据夯锤图像尺寸和摄像头与夯锤行程之间距离的比例关系，计算出夯锤的实际外形尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法，其特征在于，所述激光测距传感器和摄像仪的采样频率不低于4Hz。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102032897B (zh) * 2010-11-03 2011-12-07 电子科技大学 一种基于双目测距原理的强夯工程自动监测方法
CN102331769A (zh) * 2011-08-29 2012-01-25 福建省永固基强夯工程有限公司 一种强夯机远程击数监控系统
CN103106701B (zh) * 2013-01-24 2015-11-18 中交水运规划设计院有限公司 强夯施工自动记录仪
CN104294810B (zh) * 2013-01-30 2016-05-11 青岛市勘察测绘研究院 一种强夯地基加固随夯诊断实时处理方法及强夯实时诊断装置
CN103471541B (zh) * 2013-05-07 2016-03-02 上海交通大学 强夯机夯深测量装置及测量方法
CN103292724A (zh) * 2013-06-04 2013-09-11 北京南车时代机车车辆机械有限公司 一种履带式强夯机及其深度检测方法、深度检测装置
CN105043445B (zh) * 2015-07-07 2017-03-08 山东大学 一种强夯质量远程监测系统及其工作方法
CN105178281A (zh) * 2015-09-18 2015-12-23 北京中企卓创科技发展有限公司 一种智能化强夯施工监测方法及系统
CN105184324A (zh) * 2015-09-18 2015-12-23 北京中企卓创科技发展有限公司 一种强夯施工夯击自动计数方法及系统
CN105222699A (zh) * 2015-10-09 2016-01-06 中国民航机场建设集团公司 强夯施工夯击次数自动监测方法
CN109407561A (zh) * 2018-11-01 2019-03-01 南京天辰礼达电子科技有限公司 一种强夯机控制系统
CN111472341A (zh) * 2020-04-15 2020-07-31 天津朗硕机器人科技有限公司 一种强夯机深度检测量装置及其测量方法
CN117233779B (zh) * 2023-08-10 2024-04-09 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 一种基于卫星定位和激光雷达测距的强夯监测方法及系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201383089Y (zh) * 2009-04-01 2010-01-13 中十冶集团有限公司 夯实机自动监控仪
CN101832993B (zh) * 2010-05-20 2013-06-26 同济大学 强夯法加固地基模型试验半模试验箱

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