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申请/专利权人：西安科技大学

摘要：本发明公开了一种用于监测巷道围岩变形态势的监测装置及方法，涉及巷道围岩智能化监测领域，包括承载台和设置在承载台上的激光传感器模块、摄像头、补光灯、控制模块和电源，激光传感器模块与控制模块连接，摄像头与控制模块连接，控制模块内置无线通信模块，无线通信模块与计算机连接，监测装置结构简单，安装方便，控制模块根据接收到的标靶图像，控制激光传感器转动，依次对准各个标靶进行测距，进一步得到的各个标靶间距离的变化量，整个过程自动化监测，测量精度高，能够实时高效获知到围岩的变形态势。

主权项：1.一种用于监测巷道围岩变形态势的监测方法，该方法采用的装置包括承载台（1）和设置在承载台（1）上的激光传感器模块（2）、摄像头（3）、补光灯（4）、控制模块（5）和电源（6）；所述激光传感器模块（2）包括激光传感器（21）、固定在激光传感器（21）底部的转动轴（22）、与转动轴（22）活动连接的立板（23）以及与转动轴（22）连接的电机；所述电机与所述控制模块（5）连接；所述摄像头（3）与所述控制模块（5）连接；所述控制模块（5）内置无线通信模块，所述无线通信模块与计算机连接；所述电源（6）用于给激光传感器（21）、摄像头（3）、补光灯（4）及控制模块（5）供电；其特征在于，该监测方法包括以下步骤：步骤1：在巷道围岩的同一监测断面依次布设n个标靶，将监测装置移动至n个标靶的下方，控制模块控制电机带动激光传感器（21）转动，直至激光传感器（21）发出的激光光束投影至标靶1的中心处，确定激光传感器（21）的初始位姿；其中，标靶1为从监测断面一侧起的第1个标靶，第i个标靶为标靶i,i为正整数，且1≤i≤n；步骤2：控制模块（5）利用matlab标定工具对摄像头（3）和位于初始位姿的激光传感器（21）联合标定，得到摄像头（3）到位于初始位姿的激光传感器（21）的旋转矩阵RL和平移矩阵TL；步骤3：摄像头（3）拍摄含有n个标靶的图像，并将含有n个标靶的图像返回控制模块（5），控制模块（5）利用分水岭分割算法对接收到的图像进行图像分割，得到n个标靶的图像；步骤4：控制模块（5）计算标靶i到摄像头（3）的旋转矩阵和平移矩阵；步骤5：控制模块（5）计算标靶i到位于初始位姿的激光传感器（21）的旋转矩阵和平移矩阵，其中，旋转矩阵的计算公式为：；平移矩阵的计算公式为：；步骤6：控制模块（5）根据旋转矩阵和平移矩阵，计算激光传感器（21）从其初始位姿至对准标靶i需要旋转的角度，其中，设标靶i上的一点为,,，那么点变换到激光传感器（21）的坐标系中的坐标为： ；假设，那么步骤7：控制模块（5）控制激光传感器（21）从初始位姿旋转对准标靶i，测量标靶i与激光传感器（21）的距离；步骤8：控制模块（5）根据标靶i与激光传感器（21）的距离、标靶u到激光传感器（21）的距离以及激光传感器（21）从初始位姿对准标靶i需要旋转的角度，计算标靶i和标靶u之间的距离，其中，u为正整数，且1≤u≤n，u≠i；步骤9：重复步骤2至步骤8，获取不同时间节点的各个标靶之间的距离，在不同时间节点的差值即为巷道围岩的收敛量。

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