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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (2): 348-358.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.02.010
龚秋明1, 黄流1, 刘永强2, 谢兴飞1, 郝刚2, 张放2
GONG Qiuming1, HUANG Liu1, LIU Yongqiang2, XIE Xingfei1, HAO Gang2, ZHANG Fang2
摘要: 为实现隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)施工掌子面图像的安全、高效采集及岩体信息的智能识别,研发一套基于机器视觉技术的TBM施工掌子面岩体信息感知系统。该系统由图像采集、控制与通讯、图像处理与可视化3个模块构成。设计抗振、密封的终端结构用于保护图像采集模块,使其可稳定安装于刀盘人孔内。提出多台线阵相机协同旋转采集图像的方式,实现刀盘狭小空间内的大范围图像采集。采用无线与有线相结合的数据传输方案,确保系统通讯的稳定性。针对图像畸变与拼接难题,提出基于误差校正的多角度图像处理方法。此外,配套研发软件系统,用于采集控制和数据可视化。室内与现场试验表明: 1)在拍摄距离不超过950 mm时,系统图像像速当量优于0.1 cm/pixel; 2)所设计终端结构的抗振性和密封性满足实际工程要求,能够在TBM施工环境中稳定运行,并采集掌子面图像; 3)系统现场应用中的单次采集总耗时约280 s,平均数据传输速率约80 Mbps,丢包率低于1%,能够获取清晰的掌子面二维图像。