[发明专利]一种基于TOF相机的夯沉量测量方法

说明书

本发明涉及一种基于TOF相机的夯沉量测量方法，属于计算机视觉、图像、视频处理技术领域。将TOF相机移动至夯坑正上方测量夯坑内每一点相对于相机中心的点云位置信息，对点云位置信息进行去噪、确定干扰因素的数据并删除，采用简单随机抽样算法抽取数据进行均值处理，比对最近两次夯沉作业结束后的夯沉总量数据变化，如果夯沉数据分析结果满足工程需求，那么此夯坑的作业结束。本发明方法能够使用比较简易的装置减轻夯沉测量负担，在夯沉作业泥土飞溅、浮尘、强风等工况恶劣的环境下将测量误差控制在cm级别，同时在1s内给出夯沉量测量结果并对质量规范一般项目进行数据分析，极大程度上增加夯沉工作效率，有效保障强夯作业质量。

技术领域

本发明属于计算机视觉、图像、视频处理技术领域，具体涉及一种基于TOF相机的强夯机夯沉量测量方法。

背景技术

强夯机(Dynamic Consolidation)通常是指处理地基时用起重设备反复将80-400kN的锤(最重的达2000kN)起吊到8-25m高处(最高的达40m)后使其自由下落的夯实器械，它通过在土中形成强大的冲击波和高应力，从而提高地基的强度、降低压缩性、改善抵抗振(震)动液化能力、消除湿陷性、提高土的均匀程度、减少差异沉降等。按照中华人民共和国国家标准GB50202-2018《建筑地基基础工程施工质量验收规范》强夯地基质量检验标准的主控项目为地基的强度、承载力和变形指标，一般项目为夯锤落距、夯锤质量、夯击遍数、夯击顺序、夯击击数、夯击位置、夯击范围、前后两遍间歇时间、最后两击的平均夯沉量、总夯沉量和场地平整度等。由于主控项目须在地基处理完成一段时间后通过静载、动探等才能得到检测，因此对一般项目进行过程控制对最终夯沉结果很有必要。

中国发明专利(申请号：201610050755.1)公开了一种强夯机激光自动测距记录系统，该方法采用激光测量方式测量夯沉量，由于现场工况恶劣，泥土飞溅，容易遮挡激光导致激光照射到夯坑底部出现误差，实际应用效果不佳。中国发明专利(申请号：201820291125.8)，通过在卷扬机上设置磁电编码器以及驾驶室内PLC控制器进行控制测量，需要传动轴等结构导致整体结构相对复杂且测量精度不高。中国发明专利(申请号：201921818680.2)通过设置卷扬机，由卷扬机布置铵磁铁给霍尔传感器，霍尔传感器再传输给驾驶室的编码器给驾驶人员提供夯锤实时高度信息，夯沉量精度不够高而且安装和使用复杂，不能够便捷地满足新的强夯夯沉质量规范数据要求。中国发明专利(申请号：201922027324.5)提出一种夯沉量辅助记录装置，利用防护板装置减少了提前夯击对塔尺的测量造成干扰，提升了部分作业效率但同时也增加了人工作业的使用，通过人工记录数据进行数据反馈效率并不理想。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决现有方法在强夯机作业时对夯沉量测量不准确，数据反馈不够及时的问题，本发明提供一种基于TOF相机的夯沉量测量方法，涉及以下几个问题：

1、现有的强夯机测距解决方案需要人工参与或者增加很多联动机械装置，存在安全隐患比较多而且装配麻烦。

2、强夯机作业现场往往工况恶劣，泥土飞溅，机器振动，现有技术解决方案实际应用效果不佳。

3、现阶段提出的强夯机夯沉量测量解决方案反馈夯沉数据需要的时间比较长且准确率不够高，影响强夯机夯沉作业进程。

4、现阶段提出的强夯机测量方案对夯沉量、夯沉次数等无法自动量化、不能够便利满足工程监管和核查。

技术方案

一种基于TOF相机的夯沉量测量方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：夯坑三维立体信息获取

一次夯沉工作结束以后，夯锤升起，将TOF相机旋转至夯坑正上方使用主动投射调制光进行夯坑三维信息拍摄，以相机中心为原点建立笛卡尔三维直角坐标系，使用表格文件存储夯坑内每一点相对于相机中心的点云位置信息；