一种自动找平喷涂表面的方法与流程

本发明涉及喷涂技术领域，特别涉及一种自动找平喷涂表面的方法。

背景技术：

隧道施工时需要对隧道内表面的岩壁进行喷涂，对隧道内表面凹凸不平的表面进行填充，并进行压平，从而使得隧道内表面更加平整，喷涂前，需要观察隧道岩壁的形状，调整喷涂厚度与喷涂角度；

目前在隧道施工喷浆的工艺中，虽然自动化有所发展，但喷浆过程仍然要依靠人工(喷浆手)去判断岩壁的形状，并控制机器进行作业，由于作业环境较差，对职工的健康影响很大，同时喷浆操作手的培养难度很大，需要很丰富的经验，为此，我们提出一种自动找平喷涂表面的方法。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种自动找平喷涂表面的方法，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种自动找平喷涂表面的方法，包括以下步骤：

(1)隧道扫描：沿着隧道的延伸轨迹，识别隧道岩壁的图像，得到识别数据；

(2)模型建立：以识别轨迹的起点为坐标原点，建立空间坐标系，并沿着识别轨迹将识别数据添加入空间坐标系中，得到三维模型；

(3)模拟平面：根据隧道的三维模型建立喷涂平面，并将喷涂平面数据输入到喷涂执行单元中，之后将喷涂执行单元放置到坐标原点；

(4)岩壁喷涂：控制喷涂执行单元沿着隧道轨迹进行移动，并根据喷涂平面与三维模型中岩壁表面之间距离进行喷涂；

(5)喷涂检测：喷涂完成后，对隧道表面进行识别，得到实际喷涂平面，并将实际喷涂平面数据与设定的喷涂平面对比。

优选的，步骤(1)中，所述识别时，将识别设备放到隧道的一端，识别设备包括摄像头、雷达和陀螺仪对隧道进行识别。

优选的，所述摄像头用于识别隧道岩壁表面图像，雷达用于扫描岩壁表面的轮廓以及与其距离，陀螺仪用于检测摄像头和雷达检测时的倾斜角度与位置。

优选的，步骤(2)中，所述三维模型建立时包括以下步骤：

(2.1)以识别设备在隧道中识别轨迹移动顺序，将陀螺仪检测的位置数据按照识别时间顺序排列，得到识别实际运动路线；

(2.2)根据摄像头在各个位置时识别与扫描的图像，添加到识别实际运动路线上，并根据雷达扫描的距离和陀螺仪检测的识别角度，调整图像与识别实际运动路线上相应识别点的距离和角度，生成三维模型。

优选的，步骤(3)中，所述喷涂平面建立时，根据三维模型中岩壁表面轮廓与喷涂平面建立之间的距离，得到所需喷涂距离。

优选的，步骤(4)中，所述喷涂包括以下步骤：

(4.1)根据所需喷涂距离大小排列，先对所需喷涂距离大的岩壁进行喷涂，喷涂到与所需喷涂距离小的位置在同一平面；

(4.2)喷涂到同一平面后，进行整体喷涂，喷涂到指定喷涂平面时，停止喷涂。

优选的，步骤(5)中，所述重新检测时，使用红外测距仪与超声探测器对喷涂完成后的隧道进行检测识别。

优选的，步骤(5)中，所述对比结果包括以下两种情况：

a当实际喷涂平面数据与设定的喷涂平面一致时，完成喷涂；

b当实际喷涂平面数据与设定的喷涂平面一致时，重新控制喷涂执行单元进行重新喷涂。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过先对隧道内表面的岩壁进行识别，之后再由喷涂执行单元对隧道岩壁表面进行喷涂，从而代替人工完成喷涂作业，减少人力的投入，提高安全性，其次，识别喷涂平面与三维模型中岩壁之间的距离，再由喷涂单元进行喷涂，能够更加准确的进行喷涂，同时还能保证喷涂的效果。

附图说明

图1为本发明一种自动找平喷涂表面的方法的整体结构流程框图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

一种自动找平喷涂表面的方法，包括以下步骤：

(1)隧道扫描：沿着隧道的延伸轨迹，识别隧道岩壁的图像，得到识别数据，识别时，使用摄像头、雷达和陀螺仪对隧道进行识别，摄像头用于识别隧道岩壁表面图像，雷达用于扫描岩壁表面的轮廓以及与其距离，陀螺仪用于检测摄像头和雷达检测时的倾斜角度与位置；

(2)模型建立：以识别轨迹的起点为坐标原点，识别轨迹为识别设备在沿着隧道延伸轨迹上移动的路线，建立空间坐标系，并沿着识别轨迹将识别数据添加入空间坐标系中，得到三维模型，三维模型建立时包括以下步骤：

(2.1)以识别设备在隧道中识别轨迹移动顺序，将陀螺仪检测的位置数据按照识别时间顺序排列，得到识别实际运动路线；

(2.2)根据摄像头在各个位置时识别与扫描的图像，添加到识别实际运动路线上，并根据雷达扫描的距离和陀螺仪检测的识别角度，调整图像与识别实际运动路线上相应识别点的距离和角度，生成三维模型；

(3)模拟平面：根据隧道的三维模型建立喷涂平面，喷涂平面建立时，根据三维模型中岩壁表面轮廓与喷涂平面建立之间的距离，得到所需喷涂距离，并将喷涂平面数据输入到喷涂执行单元中，之后将喷涂执行单元放置到坐标原点；

(4)岩壁喷涂：控制喷涂执行单元沿着隧道轨迹进行移动，并根据喷涂平面与三维模型中岩壁表面之间距离进行喷涂，喷涂包括以下步骤：

(4.1)根据所需喷涂距离大小排列，先对所需喷涂距离大的岩壁进行喷涂，喷涂到与所需喷涂距离小的位置在同一平面；

(4.2)喷涂到同一平面后，进行整体喷涂，喷涂到指定喷涂平面时，停止喷涂；

(5)喷涂检测：喷涂完成后，对隧道表面进行识别，重新检测时，使用红外测距仪与超声探测器对喷涂完成后的隧道进行检测识别，得到实际喷涂平面，并将实际喷涂平面数据与设定的喷涂平面对比，对比结果包括以下两种情况：

a当实际喷涂平面数据与设定的喷涂平面一致时，完成喷涂；

b当实际喷涂平面数据与设定的喷涂平面一致时，重新控制喷涂执行单元进行重新喷涂。

使用时，先通过摄像头、雷达和陀螺仪等，对隧道内侧岩壁进行图像识别与图像识别，得到隧道中不同位置处岩壁的图形，并由陀螺仪实际检测到的行驶轨迹将识别的图形与岩壁表面轮廓，绘制成三维模型图纸，同时，以识别轨迹的起点为坐标原点，建立空间坐标，建立后将绘制的三维模型按照行驶轨迹顺序排列，再通过后台处理器进行计算，建立一个模拟喷涂平面，控制喷涂执行单元进行喷涂，涂层的厚度根据岩壁的凹凸面进行差别喷涂，使得喷涂的涂层最终点都在模拟平面上。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种自动找平喷涂表面的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)隧道扫描：沿着隧道的延伸轨迹，识别隧道岩壁的图像，得到识别数据；

(2)模型建立：随机选取一点作为坐标原点，建立空间坐标系，并沿着识别轨迹将识别数据添加入空间坐标系中，得到三维模型；

(3)模拟平面：根据隧道的三维模型建立喷涂平面，并将喷涂平面数据输入到喷涂执行单元中，之后将喷涂执行单元放置到隧道一端；

(4)岩壁喷涂：控制喷涂执行单元沿着隧道延伸轨迹进行移动，并根据喷涂平面与三维模型中岩壁表面之间距离进行喷涂；

(5)喷涂检测：喷涂完成后，对隧道表面进行检测，得到实际喷涂平面，并将实际喷涂平面数据与设定的喷涂平面对比。

2.根据权利要求1所述的一种自动找平喷涂表面的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述识别时，将识别设备放到隧道的一端，识别设备包括摄像头、雷达和陀螺仪对隧道进行识别。

3.根据权利要求2所述的一种自动找平喷涂表面的方法，其特征在于：所述摄像头用于识别隧道岩壁表面图像，雷达用于扫描岩壁表面的轮廓以及与其距离，陀螺仪用于检测摄像头和雷达检测时的倾斜角度与位置。

4.根据权利要求1所述的一种自动找平喷涂表面的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述三维模型建立时包括以下步骤：

(2.1)以识别设备在隧道中识别轨迹移动顺序，将陀螺仪检测的位置数据按照识别时间顺序排列，得到识别实际运动路线；

(2.2)根据摄像头在各个位置时识别与扫描的图像，添加到识别实际运动路线上，并根据雷达扫描的距离和陀螺仪检测的识别角度，调整图像与识别实际运动路线上相应识别点的距离和角度，生成三维模型。

5.根据权利要求1所述的一种自动找平喷涂表面的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述喷涂平面建立时，根据三维模型中岩壁表面轮廓与喷涂平面建立之间的距离，得到所需喷涂距离。

6.根据权利要求5所述的一种自动找平喷涂表面的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述喷涂包括以下步骤：

(4.1)根据所需喷涂距离大小排列，先对所需喷涂距离大的岩壁进行喷涂，喷涂到与所需喷涂距离小的位置在同一平面；

(4.2)喷涂到同一平面后，进行整体喷涂，喷涂到指定喷涂平面时，停止喷涂。

7.根据权利要求1所述的一种自动找平喷涂表面的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述重新检测时，使用红外测距仪与超声探测器对喷涂完成后的隧道进行检测识别。

8.根据权利要求1所述的一种自动找平喷涂表面的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述对比结果包括以下两种情况：

a当实际喷涂平面数据与设定的喷涂平面一致时，完成喷涂；

b当实际喷涂平面数据与设定的喷涂平面一致时，重新控制喷涂执行单元进行重新喷涂。

技术总结
本发明公开了一种自动找平喷涂表面的方法，包括以下步骤：沿着隧道的延伸轨迹，采用图像识别、激光扫描等多种技术手段，建立隧道的三维模型，并随机建立空间坐标。再根据三维模型建立喷涂平面，控制喷涂执行单元沿着隧道轨迹进行移动，并根据喷涂平面与三维模型中岩壁表面之间距离进行喷涂。本发明所述的一种自动找平喷涂表面的方法，通过先对隧道内表面的岩壁进行识别，之后再由喷涂执行单元对隧道岩壁表面进行喷涂，从而代替人工完成喷涂作业，减少人力的投入，其次，识别喷涂平面与三维模型中岩壁之间的距离，能够更加准确的进行喷涂，同时还能保证喷涂的效果。

技术研发人员：张梅
受保护的技术使用者：安徽延达智能科技有限公司
技术研发日：2020.03.06
技术公布日：2020.07.03