基于视觉测量的基坑变形系统的设计与开发

发布时间：2020-09-03 11:27

　　深基坑工程近年来在地下空间和高层建筑中都得到长足发展,由于其工程规模大,深度深,深基坑也是工程事故较为频繁的领域。其事故频发给工程界提出了诸多技术难题。除了合理的选用支护结构,制定可靠的施工方案外,还需对基坑变形进行监测与预警。传统基坑监测通常采用全站仪、经纬仪等利用小角度法或极坐标法、改进的极坐标法等进行基坑水平位移监测,由于全站仪、经纬仪使用时的通视要求,限制了监测点的布局,进而影响基坑监测的精度和时效性。论文从视觉测量的角度着手,提出基于视觉测量的基坑监测方案,为基坑健康监测方案提供一个新思路。论文的研究重点分为以下几个方面:(1)阐述了论文研究的背景及意义,从软件、硬件两个方面介绍了机器视觉测量的现状,并分析了基于机器视觉的基坑监测技术的研究现状。(2)从工程实际应用的角度出发,分析了目前主流的基坑监测研究方向,通过对比、分析各方法的优劣,总结基于视觉测量的基坑监测研究方向的优势。(3)详细介绍了机器视觉系统的组成,并就系统的核心组成即数据处理系统进行优化,提出采用多目标优化靶点中心的图像处理方案,并通过多维特征误差补偿方法,减小误差优化中心点。(4)阐述系统的工作原理,通过对处理后的图像信息进行比对、分析、计算得出变形情况;采用基于BP算法的模糊神经网络,对基坑的变形进行预测和预警。(5)在实际工程中应用该系统,一是将系统计算的变形数据与第三方基坑监测单位的监测数据比对,确定系统的准确性;二是对系统的仿真与预警部分进行校验,通过预测数据与实际监测数据的比对,确定仿真系统的可靠。(6)总结了论文研究的内容,就该系统工程实践中存在的问题总结并指出需进一步研究的方向。
【学位单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU433
【部分图文】：

图像处理系统,视觉系统,图像,喷漆机器人

苏州科技大学硕士论文第一章绪论工判定更为准确，工作效率更高。该系统布设方式灵活，可以固定在支架上，也可以架设在移动机具上，能适应各类作业环境，特别是在不适合人工作业的恶劣环境中，更能体现其优势。该系统能适应各类复杂的工况，已成功应用在现代工业中，例如水果的分拣分级，PCB 板的成品检验，喷漆车间内作业的喷漆机器人，焊接车间的焊接机器人以及目前很普及的二维码、条形码识别等。这些应用都充分发挥了视觉系统图像识别处理的优势。随着图像处理和识别技术等技术的发展，机器视觉系统会有更大的应用空间。视觉系统的前端是获取目标物体图像，核心是图像的分析处理系统，与其他系统的对接靠输出或显示系统。固态 CCD 和线阵摄像机是机器视觉常用的图像获取工具采集的图像转化为数字信号，传输至图像处理系统。图像处理系统根据特定算法对图像单元进行特征提取，常用特征如面积、颜色、位置、轮廓、长度等。基于预设条件，图像处理系统输出判别结果，实现自动化的视觉测量功能。

视觉系统,机械手

苏州科技大学硕士论文第一章绪论1.3 视觉测量研究现状1.3.1 视觉监测设备发展现状国内机器视觉技术相较国外不够成熟，成套设备的集成度、系统化不高，设备国产化程度不高，机器视觉硬件设备核心零部件主要依靠进口，机器人技术和国外相比，差距不仅体现在价格上更体现在技术层面上。系统集成企业以中小型企业为主，大部分企业一方面代理国外设备，一方面进行系统集成研究，但真正投入的研发资金非常有限，较为明显的设备引进体现在工业相机上。但随着高度集成化的智能相机的市场普及，依托国内厂商的快速崛起以及在初级应用实施的价格优势，必将引起新一轮的国内视觉监测设备改革，进而降低视觉测量的实施成本。

数字图像,机器视觉测量

图 1-3 典型的机器视觉应用系统图检测器探测到目标物体接近摄像系统的拍摄区域，立刻向图像采集系统发送信号。信号经图像采集系统确认，向工业相机发出启动信号，向光源系统发出配合信号，光源系统配合工业相机工作，按照预设的拍摄程序对目标物体进行一帧扫描，并输出一帧图像给图像采集系统储存。同时，采集系统将数字数据发送给处理器，处理器对物体的数字图像进行处理、分析、识别，获取所需数值后，由控制执行系统执行控制。准确获取图像是系统运行的先决条件，CCD 阵列、光照情况等因素都会影响获取图像的质量。图像的处理、识别是系统运作的关键步骤，图像经系统处理后（调整灰度、去除噪点等），系统能识别物体图像的关键特征，即图像的靶点中心，为软件算法提供可靠的数字信息。系统的自动化程度越高，准确性越高。物体成像系统捕捉系统集与数字化处理与决策模块控制执行模块

【参考文献】