一种冲击钻孔冲绳偏位视觉监测装置的制作方法

本技术涉及桩基施工设备，更具体地说，本技术涉及一种冲击钻孔冲绳偏位视觉监测装置。

背景技术：

1、冲孔灌注桩施工中，冲击锤通过钢丝绳悬挂于桩架之上，依靠卷扬机提升后自由下落冲击破碎岩层。在硬质玄武岩、斜岩地层或溶洞发育地区，冲击锤在孔底受力不均极易导致钢丝绳产生偏位。若偏位量持续增大而未及时发现，将直接造成桩孔偏斜，严重时引发卡锤事故或塌孔，导致桩基报废，造成巨大经济损失。

2、传统偏孔监测手段主要依赖人工放置垂球测量，存在以下显著缺陷：无法实时连续监测，测量间隔期间发生的偏位无法被及时发现；精度不足，受现场风力及人员操作影响大；响应滞后，从偏位发生到人工发现再到采取措施，往往已错过最佳纠偏时机；垂球测量需靠近孔口作业，存在人员跌落孔内的安全隐患。

3、近年来，部分现有技术尝试将工业摄像头引入桩基施工监测，例如在桩架上安装固定式摄像头采集孔口图像。但这些方案在实际工程应用中暴露出以下结构性缺陷：摄像头固定安装，无法随立杆弹性变形或大风扰动进行视场角度补偿，在钻机剧烈振动时桩孔中心偏离画面中央，导致识别失败；同时冲击钻施工中泥浆飞溅严重，镜头表面迅速被泥浆覆盖，现有技术缺乏有效的主动清洁结构，导致摄像头短时间内即丧失监测功能；且现有监测装置与桩机立杆连接方式复杂，装拆不便，难以在各桩位间快速转场。

4、因此，针对上述问题提出一种冲击钻孔冲绳偏位视觉监测装置。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种冲击钻孔冲绳偏位视觉监测装置。

2、本技术提供的一种冲击钻孔冲绳偏位视觉监测装置采用如下的技术方案：

3、一种冲击钻孔冲绳偏位视觉监测装置，包括冲击钻主机、工业摄像头、十字激光标定器、开孔和操作箱，所述冲击钻主机的表面固定连接有桩架，所述桩架的一侧设有便于工业摄像头进行安装的安装机构，所述安装机构的表面设有用于使工业摄像头进行转动的转动机构，所述转动机构的表面设有用于使工业摄像头进行角度调节的调节机构，所述工业摄像头的一端设有用于对摄像头镜头进行清理的清理机构，所述冲击钻主机和桩架上设有卷扬器，所述卷扬器上设有钢丝绳，所述卷扬器通过钢丝绳连接冲击锤，所述钢丝绳悬垂向下延伸至开孔内，所述开孔的孔口处设有护筒，所述冲击钻主机的底部设有履带轮，所述桩架的表面设有补光灯和声光报警器，所述操作箱内部设有plc控制系统和嵌入式边缘计算终端，所述工业摄像头、转动机构、调节机构、清理机构、十字激光标定器、补光灯、声光报警器均与所述操作箱电性连接和/或信号连接，

4、优选的，所述工业摄像头采集钢丝绳及开孔孔口靶标的图像，所述操作箱运行偏位识别算法计算钢丝绳相对于开孔中心的实时物理偏移量，当偏移量超过预设阈值时控制声光报警器启动报警。

5、优选的，所述护筒的顶面涂覆有标准红色靶标标记，所述钢丝绳的表面间隔涂覆有标准绿色靶标标记，所述操作箱内的偏位识别算法采用hsv色彩空间阈值分割或yolov8深度学习模型识别红色靶标及绿色靶标，计算钢丝绳到开孔中心的物理偏移量，所述护筒的一侧设有环形高压靶标冲洗环，所述环形高压靶标冲洗环上均布有若干高压喷水孔，所述环形高压靶标冲洗环通过管路连接水泵，所述操作箱控制环形高压靶标冲洗环对护筒顶面的红色靶标标记进行高压冲洗。

6、优选的，所述补光灯为环形高亮led补光灯，环绕设置于工业摄像头镜头的外周，所述补光灯内置光敏传感器，当环境光照低于预设亮度阈值时自动开启。

7、优选的，所述十字激光标定器设置有两个，分别对称安装于工业摄像头壳体前端面的水平两侧，两个十字激光标定器的间距固定且已知，激光发射方向朝向斜下方的护筒顶面，投射出两个固定间距的一字线激光十字叉丝，所述操作箱根据两个激光十字叉丝在图像中的像素距离变化实时校正图像像素比例尺。

8、优选的，所述安装机构包括连接架、t型槽、t型块、螺纹孔、螺栓杆和连接盖，所述连接架固定于桩架立杆上，所述连接架的表面沿竖向开设有t型槽，所述t型块滑动设置于t型槽内，所述连接架的表面开设有螺纹孔，所述螺纹孔的内壁螺纹连接有螺栓杆，所述螺栓杆的一端固定连接有连接盖，所述螺栓杆的一端与t型块相配合。

9、优选的，所述转动机构包括固定套、第一驱动电机、蜗杆、蜗轮和连接杆，所述t型块的表面固定连接有固定套，所述第一驱动电机安装于固定套内，所述第一驱动电机的输出轴连接蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合传动，所述蜗轮的中心固定连接有连接杆。

10、优选的，所述调节机构包括第一固定架、第二驱动电机、固定杆、第一锥齿轮、第二锥齿轮、转动杆和第二固定架，所述连接杆的一端固定连接有第一固定架，所述第一固定架的内部固定连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机的一端固定连接有固定杆，所述固定杆的一端固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮的表面啮合连接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮的内部固定连接有转动杆，所述转动杆与第一固定架转动连接，所述转动杆的表面固定连接有第二固定架，所述第二固定架的表面固定连接有工业摄像头。

11、优选的，所述清理机构包括喷水泵、水箱、喷水头、滑槽、第三驱动电机、螺纹杆、滑块和毛刷，所述工业摄像头的一侧设有喷水泵，所述喷水泵的表面设有水箱，所述喷水泵的一端设有喷水头，所述喷水头的喷水方向朝向工业摄像头的镜面，所述工业摄像头的一端内部开设有滑槽，所述滑槽的内壁一端设有第三驱动电机，所述第三驱动电机的一端固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的一端转动连接有工业摄像头，所述滑块与螺纹杆螺纹配合且滑动设置于滑槽内，所述毛刷固定于滑块上且与工业摄像头的镜面抵接。

12、优选的，所述操作箱内部还设有图像清晰度自诊断模块，所述图像清晰度自诊断模块实时评价工业摄像头镜面的清洁程度，当图像清晰度低于预设阈值时自动触发清理机构执行喷水及刮刷动作，所述操作箱内部还设有数据融合仲裁模块，所述数据融合仲裁模块用于接收开孔内液位计和/或泥浆密度计的外部传感器信号；当钢丝绳偏位超过预设阈值且液位下降率≥20%、泥浆密度下降率≥10%时，判定为塌孔性偏位并触发紧急停机；当液位及密度正常时，判定为振动性偏位并屏蔽急停信号。

13、本技术的技术效果和优点：

14、与现有技术相比，该一种冲击钻孔冲绳偏位视觉监测装置，通过将安装机构的t型槽与t型块滑动配合螺栓杆快速锁紧，实现了工业摄像头在桩架立杆上的快速安装与拆卸，大幅缩短了各桩位间转场的装拆时间，安装稳固可靠、抗振性能优良，有效解决了背景技术中现有监测装置连接方式复杂、装拆不便、难以在各桩位间快速转场的缺陷。同时，通过转动机构的蜗轮蜗杆传动与调节机构的锥齿轮换向传动，实现了工业摄像头水平旋转与俯仰摆动的双自由度电动调节，当桩架立杆受冲击弹性变形或大风扰动导致桩孔中心移出视场时，plc控制系统自动驱动双轴联动追踪，使桩孔中心始终位于图像视场中央，有效解决了背景技术中摄像头固定安装无法进行视场角度补偿、钻机剧烈振动时桩孔中心偏离画面中央导致识别失败的技术难题。

15、与现有技术相比，该一种冲击钻孔冲绳偏位视觉监测装置，通过清理机构的喷水泵与喷水头主动喷水，配合第三驱动电机、螺纹杆、滑块驱动的毛刷往复刮刷，实现了摄像头镜面的自动喷水清洗加物理刮刷双重清洁，彻底解决了背景技术中冲击钻施工泥浆飞溅严重导致镜头表面迅速被泥浆覆盖、摄像头短时间内丧失监测功能的行业共性难题。在此基础上，环形高压靶标冲洗环对护筒顶面红色靶标进行定时或图像触发式高压冲洗，将沉积的泥浆及时冲走，有效防止了靶标被泥浆覆盖导致视觉识别失败，配合补光灯内置光敏传感器实现环境照度自动感知与pwm调光控制，低照度时自动补光、高照度时自动关闭，并具备过热保护功能，从镜面清洁、靶标冲洗到夜间补光实现了全链路防污与全天候保障，确保监测长期连续不中断。

16、与现有技术相比，该一种冲击钻孔冲绳偏位视觉监测装置，通过十字激光标定器投射固定间距的激光十字叉丝，操作箱根据两个激光十字在图像中的像素距离变化实时校正图像像素比例尺，有效补偿了因立杆弹性变形、温度变化及摄像头姿态调整引起的透视畸变，保证偏位测量精度稳定在5mm以内。在识别算法层面，采用hsv色彩空间阈值分割与yolov8深度学习模型的双模冗余识别机制，正常工况优先使用hsv分割实现快速低功耗识别，识别失效时自动切换至yolov8模型利用npu推理加速，两种算法互为备份，确保各种恶劣工况下偏位识别不中断。同时，通过图像清晰度自诊断模块实时评价镜面清洁度，实现了镜面脏污的自动感知与自主清洁触发；数据融合仲裁模块将视觉偏位数据与孔内液位计、泥浆密度计的无线传感数据进行交叉验证，有效消除了纯视觉监测在钻机振动和大风工况下容易产生误报的缺陷，将塌孔预警准确率提升至99%以上，极大地减少了因误报警造成的非必要停工损失，实现了冲击钻孔冲绳偏位监测的全天候、高精度、高可靠性智能化作业。