中交一公局土木工程建筑研究院有限公司;中国地质大学(北京)庄霖奋获国家专利权
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龙图腾网获悉中交一公局土木工程建筑研究院有限公司;中国地质大学(北京)申请的专利一种盾构机刀具磨损监测方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119959227B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510446965.1,技术领域涉及:G01N21/88;该发明授权一种盾构机刀具磨损监测方法及系统是由庄霖奋;王鹏智;迟广智;邵玉鹏;张晨;张光旭设计研发完成,并于2025-04-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种盾构机刀具磨损监测方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及材料检测技术领域,具体而言,涉及一种盾构机刀具磨损监测方法及系统,本发明通过获取各时间点盾构机刀刃轮廓之间的偏差参数构建线性方程,计算出各时间点的刀刃磨损量,能够实时获取刀刃的磨损情况,通过构建磨损痕迹识别模型,计算各时间点刀体表面磨损面积,基于各时间点刀刃磨损量、刀体表面磨损面积评估盾构机各时间点刀具磨损程度,结合时间序列绘制盾构机刀具的磨损程度随时间变化的曲线,对盾构机刀具的磨损趋势进行分析,能够快速了解刀具的磨损规律,预测刀具未来的磨损情况,保障施工进度,提高施工效率。
本发明授权一种盾构机刀具磨损监测方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种盾构机刀具磨损监测方法,其特征在于,监测方法具体步骤如下: S1.通过高清摄像头采集各时间点盾构机的刀刃图像、刀体表面图像; S2.通过边缘检测技术提取各时间点刀刃图像的刀刃边缘轮廓,通过形状上下文匹配算法与刀刃标准边缘轮廓进行匹配,得到各时间点盾构机刀刃轮廓之间的偏差参数; S3.根据盾构机刀刃轮廓之间的偏差参数对应时间点的刀刃实际磨损量构建线性方程,计算出各时间点的刀刃磨损量; S4.基于卷积神经网络构建磨损痕迹识别模型,识别并定位各时间点刀体表面图像中的磨损痕迹,进而计算各时间点刀体表面磨损面积; S5.基于各时间点刀刃磨损量、刀体表面磨损面积评估盾构机各时间点刀具磨损程度,结合时间序列绘制盾构机刀具的磨损程度随时间变化的曲线,对盾构机刀具的磨损趋势进行分析; 所述盾构机刀刃轮廓之间的偏差参数的具体计算方法为: 根据各时间点刀刃图像的刀刃边缘轮廓与刀刃标准边缘轮廓之间的对应关系,通过欧氏距离公式计算各对应点对之间的距离,通过求取平均值得到盾构机刀刃轮廓之间的像素距离偏差,由此获取各时间点刀刃图像中刀刃轮廓之间的像素距离偏差; 对于各对应点对,获取其在对应时间点刀刃边缘轮廓和刀刃标准边缘轮廓上点的坐标,分别选取其相邻点计算坐标差,基于所述坐标差,使用反正切函数计算出各点处的切线方向角度,进而计算各对应点对之间的角度偏差,通过求取各对应点对之间角度偏差的平均值得到盾构机刀刃轮廓之间的角度偏差,由此获取各时间点刀刃图像中刀刃轮廓之间的角度偏差; 按照各时间点盾构机刀刃轮廓之间的偏差参数对应的时间间隔,通过对各时间点盾构机的刀具图像进行3D建模,通过比对获取其与初始刀具模型的体积差,进而得到对应时间点刀刃的实际磨损量,通过拟合偏差参数同刀刃磨损量之间的线性方程,计算出各时间点刀刃磨损量。
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