CN112161579B

CN112161579B - 一种锚孔内径测量方法

Info

Publication number: CN112161579B
Application number: CN202010982601.2A
Authority: CN
Inventors: 韩晗; 高作平; 廖杰洪; 张畅; 程海华
Original assignee: Wuda Jucheng Structure Co ltd
Current assignee: Wuhan Jucheng Structure Group Co ltd
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2040-09-17
Also published as: CN112161579A

Abstract

本发明提出了一种锚孔内径测量方法，包括步骤如下：S1、通过连接导线将内窥镜植入到扩开孔底部，建立平面坐标系，并标记原点坐标为(0，0)；S2、通过内窥镜对扩开孔内壁进行图像采集，根据双目摄像头测量同一被测目标所得到的相差，计算出被测目标在平面坐标系X轴中的位置坐标M1(b，0)；S3、通过旋转连接导线，使内窥镜分别顺时针和逆时针旋转90°，根据双目摄像头测量同一被测目标所得到的相差，计算出被测目标在平面坐标系Y轴中的位置坐标M2(0，a)，M3(0，c)；S4、根据上述三点坐标对扩开孔假定半径R进行计算。本发明方法操作方便，特别适用于狭小且深度较大的锚孔内扩开孔的内径测量，测量效率高，精度误差小，适用性更强。

Description

一种锚孔内径测量方法

技术领域

本发明涉及锚孔内径测量技术领域，尤其涉及一种锚孔内径测量方法。

背景技术

锁锚杆植筋用的锚孔，底部为扩开孔，为了检测底部扩孔是否达到设定需求，需要测量扩孔效果即内径。由于植筋开孔较小且深，底部内径测量难度较大，目前开发的测量方法为机械式。

机械式测量原理是通过上下两个金属枝同步张开的方法，当下方金属枝打开到最大能打开的程度，对上方金属枝进行测量，得到锚孔的直径。此方法有以下限制：一，每个规格的植筋需要对应的机械测量仪，应用不便；二，锚孔底部若有杂物会影响测量结果。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种锚孔内径测量方法，能够解决锚孔测量中机械法测量内径的限制，且摆脱使用卡尺等工具二次测量造成的误差，满足自锁锚杆植筋过程中的测量需求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种锚孔内径测量方法，包括步骤如下：

S1、通过连接导线将内窥镜植入到扩开孔底部，并保持内窥镜在竖直方向位置不动，建立平面坐标系，并标记原点坐标为(0，0)；

S2、通过内窥镜对扩开孔内壁进行图像采集，根据双目摄像头测量同一被测目标所得到的相差，计算出所述被测目标在平面坐标系X轴中的位置坐标M1(b，0)；

S3、通过旋转连接导线，使内窥镜分别顺时针和逆时针旋转90°，根据双目摄像头测量同一被测目标所得到的相差，计算出所述被测目标在平面坐标系Y轴中的位置坐标M2(0，a)，M3(0，c)；

S4、根据上述三点坐标对扩开孔假定半径R进行计算，计算公式如下:

上述锚孔内径测量方法采用了一种锚孔内径测量装置，其包括内窥镜、连接导线及处理终端，其中；所述内窥镜，用于采集锚孔内扩开孔的图像信息；

所述连接导线，与内窥镜进行连接，用于调节内窥镜在扩开孔内的旋转角度，并用于传输数据信息；

所述处理终端，与连接导线进行连接，用于接收内窥镜采集的图像信息，并计算获得扩开孔的内径；所述内窥镜底部设置有双目摄像头，所述双目摄像头上下设置。

进一步，优选的，所述内窥镜底部还设置有光源，用于向扩开孔内提供光线。

进一步，优选的，所述连接导线为硬质导线。

进一步，优选的，还包括角度尺，所述角度尺用于标定连接导线旋转角度。

在上述技术方案的基础上，优选的，当初始探测点不在扩开孔底部平面上时，对假定扩开孔半径R进行修正，并通过如下计算公式获得修正后的扩开孔半径r:

其中，h为探测点距离扩开孔底部平面的距离。

本发明的相对于现有技术具有以下有益效果：

本发明公开的锚孔内径测量方法，通过连接导线可以将内窥镜植入到扩开孔内，从而能够适应开孔较小且深的锚孔。通过内窥镜在扩开孔内部定点旋转预定角度，并通过双目摄像头进行三次捕捉扩开孔内部图像，处理终端根据双目测距原理，获取目标图像上的坐标数据，并最终计算得出扩开孔的内径。相对于现有技术而言，本发明构造简单，方便操作，特别适用于狭小且深度较大的锚孔内扩开孔的内径测量，相对于卡尺等工具而言，本发明的测量方法测量效率高，精度误差小，适用性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的锚孔内径测量平面结构示意图；

图2为本发明公开的测量方法中测量目标点在坐标系中的位置图；

图3为本发明公开的测量方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种锚孔内径测量方法，包括步骤如下：

S4、根据上述三点坐标对扩开孔100假定半径R进行计算，计算公式如下:

上述锚孔内径测量方法采用了一种锚孔内径测量装置，包括内窥镜1、连接导线2及处理终端3。

其中，内窥镜1，用于采集锚孔底部扩开孔100的图像信息，具体的，内窥镜1上设置有双目摄像头11，双目摄像头11上下设置，用于对扩开孔100的内轮廓边缘进行图像采集，双目摄像头11上下设置，可以减小整个内窥镜1的直径，便于内窥镜1可以适应更加狭小的空间。

连接导线2，与内窥镜1进行连接，用于使内窥镜1放置到扩开孔100底部，并用于传输数据信息给处理终端3，同时通过旋转连接导线2可以调节内窥镜1在扩开孔100内的旋转角度，使内窥镜1在旋转预定角度后对不同目标位置进行图像采集。

处理终端3，与连接导线2进行连接，用于接收内窥镜1采集的图像信息，并通过处理计算获得扩开孔100的内径。采用上述技术方案，通过连接导线2可以将内窥镜1植入到扩开孔100内，从而能够适应开孔较小且深的锚孔。通过内窥镜1在扩开孔100内部定点旋转预定角度，并通过双目摄像头11进行捕捉扩开孔100内部图像，处理终端3根据双目测距原理，获取目标图像上的坐标数据，并最终计算得出扩开孔100的内径。相对于现有技术而言，本发明构造简单，方便操作，特别适用于狭小且深度较大的锚孔内扩开孔100的内径测量，相对于卡尺等工具而言，本发明的测量装置的测量效率高，精度误差小，适用性更强。

具体而言，在本发明锚孔内径测量方法步骤中，因初始探测点不能保证在扩开孔100的圆心上，因此，以初始探测为原点，建立坐标系，同时假定扩开孔100圆心点P的坐标为(X1、Y1)，保持Z轴方向不动，水平方向对内窥镜1进行旋转，使用内窥镜1在水平方向采集±90°与0°共三个方向的图像，并通过处理终端3分析处理标记为点M1(b，0)，点M2(0，a)，点M3(0，c)，则可以计算出圆的半径R，具体推导过程如下：

扩开孔100圆在坐标系中，因此，所需测量的圆的轨迹为(X-X1)²+(Y-Y1)²＝R²，

因点M1(b，0)，点M2(0，a)，点M3(0，c)均在圆上，

则X1²+(a-Y1)²＝R² 式1

X1²+(c-Y1)²＝R² 式2

(b-X1)²+Y1²＝R² 式3

联立式1与式2：

X1²+(a-Y1)²＝X1²+(c-Y1)²

Y1)²＝(c-Y1)²

因为c-Y1＜0(由M3坐标点在坐标系中位置可知)

则：a-Y1＝Y1-c

即Y1＝(a+c)/2 式4

联立式1与式3：

X1²+(a-Y1)²＝(b-X1)²+Y1²

X1²+a²+Y1²-2aY1＝b²-2bX1+X1²+Y1²

a²-2aY1＝b²-2bX1

X1＝(-a²+2aY1+b²)/2b

将式4带入上式：

X1＝(b²-a²+2a*(a+c)/2)/2b

＝(b²-a²+a*(a+c))/2b

＝(b²-a²+a²+a*c)/2b

＝(b²+a*c)/2b 式5

将式4和式5带入式1：

[(b²+a*c)/2b]²+[a-(a+c)/2]²＝R²

[(b²+a*c)/2b]²+[(a-c)/2]²＝R²

(b+a*c/b)²+(a-c)²＝4R²

式6即为所求圆半径。

对于锚孔内部，测量点可能不在扩开孔100平面上，锚孔底部在扩孔时呈现的台阶高度为定值，内窥镜1成像点高度也为定值，可以计算出测点与扩开孔100平面高度差h，使用h修正式6中的R，可以得到更精确的扩孔半径

理论上，内窥镜1通过捕捉扩开孔100圆上的任意三点坐标，即可确定圆心坐标，进而计算出圆心半径，即，选用任意3个角度测量结果也可以达到测量结果，但是必须知道这3个角度的值，但是计算过程十分复杂。考虑到操作方便性与简化计算，因此，本发明实施例，在进行测量过程中，选用±90°与0°这三个角度进行测量，可以更加快速准确的计算出扩开孔100内径值。

在本发明实施例中，考虑到锚孔较深，且扩开孔100内没有环境光，因此，为了使得内窥镜1能够正常进行图像的拍摄，则可以在内窥镜1中设置用于提供光线的光源，与此同时，考虑到光线的亮度会对内窥镜1中双目摄像头11的曝光参数产生影响，因此，可以让光源提供预设亮度的光线，即在双目摄像图进行图像拍摄时保持光线的亮度不变。其中，具体可以利用LED灯(Light Emitting Diode，发光二极管)作为内窥镜1中的光源，其具有节能、长寿、环保等特点。

在本发明实施例中，内窥镜1通过连接导线2植入到锚孔内后，需要对内窥镜1进行旋转角度，为了避免连接导线2在旋转的过程中，因导线的柔性导致内窥镜1在旋转后回弹复位，也为了避免内窥镜1在扩开孔100内摇摆，本发明采用的连接导线2为硬质导线，由此以来，通过连接导线2带动内窥镜1植入到锚孔内后，硬质连接导线2不容易发生变形，因此，可以保证内窥镜1在扩开孔100内不发生摇摆，同时也避免了旋转连接导线2后，内窥镜1角度旋转不到位的问题。

需要说明的是，因连接导线2带动内窥镜1植入到锚孔内时，无法保证内窥镜1刚好处于锚孔的中心轴线处，因此，为了保证内窥镜1在插入到扩开孔100底部时，保持其初始位置不变，则需要在锚孔的开口处将连接导线2进行位置固定，通常，可以采用一些装夹工具将连接导线2在锚孔开口处进行位置固定。固定连接导线2的方式可以有很多种，本发明不对此做具体限定。

为了使连接导线2能够旋转预定角度来带动内窥镜1在扩开孔100内旋转预定角度，本发明测量装置还包括角度尺，角度尺在使用时放置在锚孔开口处，用来标定连接导线2旋转角度。

在本发明实施例中，处理终端3可以为手机、计算机、平板或操控平台中任意一种，处理终端3中设计有处理系统或处理软件程序，可以对内窥镜1采集的图像进行分析处理，获得图像中的目的坐标点数据，并根据坐标点数据计算扩开孔100的内径。在本发明中，双目摄像头11采集图像并进行目标测距是采用了现有技术中的双目测距原理。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种锚孔内径测量方法，其特征在于：包括步骤如下：

上述锚孔内径测量方法采用了一种锚孔内径测量装置，其包括内窥镜(1)、连接导线(2)及处理终端(3)，其中；

所述内窥镜(1)，用于采集锚孔内扩开孔(100)的图像信息；

所述连接导线(2)，与内窥镜(1)进行连接，用于调节内窥镜(1)在扩开孔(100)内的旋转角度，并用于传输数据信息；

所述处理终端(3)，与连接导线(2)进行连接，用于接收内窥镜(1)采集的图像信息，并计算获得扩开孔(100)的内径；

所述内窥镜(1)底部设置有双目摄像头(11)，所述双目摄像头(11)上下设置。

2.如权利要求1所述的一种锚孔内径测量方法，其特征在于：所述内窥镜(1)底部还设置有光源，用于向扩开孔内提供光线。

3.如权利要求1所述的一种锚孔内径测量方法，其特征在于：所述连接导线(2)为硬质导线。

4.如权利要求1所述的一种锚孔内径测量方法，其特征在于：还包括角度尺，所述角度尺用于标定连接导线旋转角度。

5.根据权利要求1所述的一种锚孔内径测量方法，其特征在于：当初始探测点不在扩开孔底部平面上时，对假定扩开孔半径R进行修正，并通过如下计算公式获得修正后的扩开孔半径r：

其中，h为探测点距离扩开孔底部平面的距离。