一种车载式公路隧道快速检测系统技术方案

本发明专利技术披露了一种车载式公路隧道快速检测系统，包括视觉检测装置、车载固定装置和车速测量装置三部分；视觉采集装置用于采集隧道衬砌图像及断面尺寸，包括支撑杆、支座、连接件、扫描仪安装杆和扫描仪安装支架；车载固定装置用于将视觉采集装置安装在车辆顶部，包括调心平台、回转支撑、定位螺栓、支撑平台、支撑座和支撑梁；车速测量装置用于实时采集车辆行驶位移、速度数据，并触发相机、三维扫描仪。本发明专利技术披露的车载式公路隧道快速检测系统具有适用性强、使用方便、检测速度快、图像采集质量高和成本低等优点，解决了现有公路隧道快速检测系统应用时的诸多技术难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车载检测
，具体而言，涉及一种车载式公路隧道快速检测系统。
技术介绍
目前隧道检测需要封闭交通，通常借助高空作业车、采用人工或人工仪器完成检测任务。这种基于人工检测的方法工作效率低、个人主观程度大、花费高、危险性大，无法满足快速准确的检测要求。《公路隧道养护技术规范》(JTG_H12-2015)新增了经常检查项，检测频率也大幅增加，并鼓励运用信息化手段开展隧道结构检测，传统依靠人工检测方法已难以满足需求，更重要的是无法对病害信息进行管理，难以统计和分析病害的发展趋势。近年来，随着公路隧道建设数量不断增加，传统人工方法已无法满足快速、准确的检测要求。基于计算机视觉的检测方法具有形象直观、速度快、精度高、数据易于保存等优点，被广泛应用公路路面、铁路隧道等结构物无损检测中。与公路路面、铁路隧道相比，公路隧道断面形状复杂、内部光照条件多样化、病害类型众多，检测过程受车流量、行车轨迹、环境多维振动影响较大，这也增加了视觉技术在公路隧道智能化检测中的研究难度。现有几种产品隧道图像由多台相机同步拍摄而成，相机、光源、传感器等设备集成为一个庞大的车载系统，存在系统复杂、数据量大、造价高等问题，这也限制了该技术在公路隧道快速检测领域中的广泛应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种结构简单、成本低廉、适用性较强的视觉检测系统，并将其集成在车辆上，形成一套使用方便的车载式智能隧道快速检测系统。本专利技术采用的技术方案如下：一种车载式公路隧道快速检测系统，其特征在于，由视觉检测装置、车载固定装置和车速测量装置三部分组成；其中，所述视觉采集装置用于采集隧道衬砌图像及断面尺寸，包括支撑杆、支座、连接件、扫描仪安装杆和扫描仪安装支架；支撑杆通过连接件和支座组成一个支撑框架结构，用于承载数字相机、激光光源、三维扫描仪；三组相机通过T型螺栓固定于支撑框架表面，所述相机安装板由两块L型锐角安装板和钝角安装板组件构成；扫描仪安装杆通过T型螺栓固定于框架外侧的支撑梁上，并通过扫描仪支架和内六角螺栓将激光三维扫描仪固定于上述安装杆上；车载固定装置功能是将视觉采集装置安装在车辆顶部，包括调心平台、回转支撑、定位螺栓、支撑平台、支撑座和支撑梁；调心平台用于调节视觉采集装置的重心始终与车辆行李架中心重合，其上表面与支撑框架低面连接、下表面与回转驱动转动环连接；回转驱动用于实现视觉采集装置在0°和180°两个位置处的数据采集，其固定环与支撑平台上表面连接；支撑平台边缘布置有四组安装孔，通过支撑座将支撑梁和支撑板连接，上述所有部件均通过支撑梁固定铰接于车辆行李架上；车速测量装置用于实时采集车辆行驶位移、速度数据，并触发相机、三维扫描仪，包括固定支座、外夹板、内夹板、卡环、固定杆、导向杆、紧固螺母、安装前面板、编码器壳体、安装后面板、导向轴、法兰和螺母柱；编码器壳体内装有传感器，两侧通过安装前、后板将其定位并固定，该传感器伸出轴通过导向轴与法兰固定，所述法兰通过其上的螺母柱与车辆轮毂连接，进而随车轮一起转动；导向杆一端通过紧固螺母与编码器壳体连接，另一端与固定杆下端构成一个移动副，实现沿杆中心线方向的往复运动，固定杆上端通过卡环与L型固定支座连接，并通过内、外夹板与车辆钣金连接。优选的，相邻两组相机安装板之间的夹角为30～60°。优选的，L型锐角安装板和钝角安装板组件由两块板材焊接而成，其中锐角夹板角度范围为80～90°、钝角夹板角度范围为95～100°。优选的，调心平台用于调节视觉采集装置在车辆行李架中的位置，使其始终位于中心处，其几何中心与重心间的偏移量为0～30mm。优选的，支撑框架材料为铝合金型材，相机安装板材料为镁铝合金板材，调心平台、支撑平台、编码器壳体、法兰为铝合金材质，支撑梁材料为合金钢中空方管。本发披露了一种公路隧道快速检测解决方案，将数字相机、激光光源、激光三维扫描仪、编码器以及机械装置集成在一辆普通越野车上，在不改变车辆整体结构的同时，可在正常速度行驶下，实时采集车辆位移、速度等参数，并触发相机、激光三维扫描仪等设备采集隧道衬砌图像及断面三维尺寸等，具有适用性强、使用方便、检测速度快、图像采集质量高和成本低等优点，解决了现有公路隧道快速检测系统应用时的诸多技术难题。附图说明附图1是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统三维结构图。附图2是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中视觉采集装置结构示意图。附图3是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中支撑框架结构尺寸示意图。附图4是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中相机安装板结构图。附图5是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中锐角夹板结构尺寸示意图。附图6是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中钝角夹板结构尺寸示意图。附图7是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中扫描仪支架结构尺寸示意图。附图8是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中车载固定装置三维结构图。附图9是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中调心平台结构尺寸示意图。附图10是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中支撑平台结构尺寸示意图。附图11是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中车速测量装置三维结构图。附图12是本专利技术实施例中车载式公路隧道快速检测系统中编码器壳体结构及尺寸示意图。图中附图标记说明如下表所示：标记名称标记名称标记名称1视觉采集装置2车载固定装置3车速测量装置1-01支撑杆1-02支座1-03连接件1-04相机安装板1-05扫描仪安装杆1-06扫描仪支架2-01调心平台2-02回转支撑2-03支撑平台2-04支撑座2-05支撑梁2-06定位螺栓3-01固定支座3-02外夹板3-03内夹板3-04卡环3-05固定杆3-06导向杆3-07紧固螺母3-08安装前面板3-09编码器壳体3-10安装后面板3-11导向轴3-12法兰3-13螺母柱1-04-01锐角夹板1-04-02钝角夹板1-04-03角度调节板具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术所述的一种车载式公路隧道快速检测系统做进一步说明，但是本专利技术的保护范围并不限于此。图1示出了本专利技术优选实施例中的一种车载式公路隧道快速检测系统三维结构，包括视觉采集装置(1)、车载固定装置(2)和车速测量装置(3)，将上述各部分集成于丰田汉兰达越野车上，其中车载固定装置(2)与车辆行李架固定。图2示出了视觉采集装置(1)三维结构，包括支撑杆(1-01)、支座(1-02)、连接件(1-03)、相机安装板(1-04)、扫描仪安装杆(1-05)和扫描仪支架(1-06)等。采用OB.10-4545W2型欧标工业铝型材的支撑杆(1-01)通过连接件(1-03)和支座(1-02)组成一个支撑框架，其结构尺寸参数如图3所示。图4示出了相机安装板(1-04)三维结构，由锐角夹板(1-04-01)、钝角夹板(1-04-02)和角度调节板(1-04-03)构成，上述零件材料均采用厚度为8mm的镁铝合金板材。锐角夹板(1-04-01)结构尺寸如图5所示，与角度调节板(1-04-03)的焊接角度为80°；钝角夹板(1-04-02)结构尺寸如图6所示，其与角度调节板(1-04-03)的焊接角度为100°。图7示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载式公路隧道快速检测系统，其特征在于，由视觉检测装置、车载固定装置和车速测量装置三部分组成；其中，所述视觉采集装置用于采集隧道衬砌图像及断面尺寸，包括支撑杆、支座、连接件、扫描仪安装杆和扫描仪安装支架；支撑杆通过连接件和支座组成一个支撑框架结构，用于承载数字相机、激光光源、三维扫描仪；三组相机通过T型螺栓固定于支撑框架表面，所述相机安装板由两块L型锐角安装板和钝角安装板组件构成；扫描仪安装杆通过T型螺栓固定于框架外侧的支撑梁上，并通过扫描仪支架和内六角螺栓将激光三维扫描仪固定于上述安装杆上；车载固定装置用于将视觉采集装置安装在车辆顶部，包括调心平台、回转支撑、定位螺栓、支撑平台、支撑座和支撑梁；调心平台用于调节视觉采集装置的重心始终与车辆行李架中心重合，其上表面与支撑框架低面连接、下表面与回转驱动转动环连接；回转驱动用于实现视觉采集装置在0°和180°两个位置处的数据采集，其固定环与支撑平台上表面连接；支撑平台边缘布置有四组安装孔，通过支撑座将支撑梁和支撑板连接，上述所有部件均通过支撑梁固定铰接于车辆行李架上；车速测量装置用于实时采集车辆行驶位移、速度数据，并触发相机、三维扫描仪，包括固定支座、外夹板、内夹板、卡环、固定杆、导向杆、紧固螺母、安装前面板、编码器壳体、安装后面板、导向轴、法兰和螺母柱；编码器壳体内装有传感器，两侧通过安装前、后板将其定位并固定，该传感器伸出轴通过导向轴与法兰固定，所述法兰通过其上的螺母柱与车辆轮毂连接，进而随车轮一起转动；导向杆一端通过紧固螺母与编码器壳体连接，另一端与固定杆下端构成一个移动副，实现沿杆中心线方向的往复运动，固定杆上端通过卡环与L型固定支座连接，并通过内、外夹板与车辆钣金连接。...

【技术特征摘要】
1.一种车载式公路隧道快速检测系统，其特征在于，由视觉检测装置、车载固定装置和车速测量装置三部分组成；其中，所述视觉采集装置用于采集隧道衬砌图像及断面尺寸，包括支撑杆、支座、连接件、扫描仪安装杆和扫描仪安装支架；支撑杆通过连接件和支座组成一个支撑框架结构，用于承载数字相机、激光光源、三维扫描仪；三组相机通过T型螺栓固定于支撑框架表面，所述相机安装板由两块L型锐角安装板和钝角安装板组件构成；扫描仪安装杆通过T型螺栓固定于框架外侧的支撑梁上，并通过扫描仪支架和内六角螺栓将激光三维扫描仪固定于上述安装杆上；车载固定装置用于将视觉采集装置安装在车辆顶部，包括调心平台、回转支撑、定位螺栓、支撑平台、支撑座和支撑梁；调心平台用于调节视觉采集装置的重心始终与车辆行李架中心重合，其上表面与支撑框架低面连接、下表面与回转驱动转动环连接；回转驱动用于实现视觉采集装置在0°和180°两个位置处的数据采集，其固定环与支撑平台上表面连接；支撑平台边缘布置有四组安装孔，通过支撑座将支撑梁和支撑板连接，上述所有部件均通过支撑梁固定铰接于车辆行李架上；车速测量装置用于实时采集车辆行驶位移、速度数据，并触发相机、三维扫描仪，包括固定支座、外夹板、内夹板、卡环、固定杆、导向杆、紧固螺母、安装前面板、编码器壳体、安装后面板、导向轴、法兰和螺母柱；编码器壳体内装有传感器，两侧通...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓，贾磊，段英杰，李洋，刘博，杨莹，薛春明，孙贝，张佳鹏，刘蓬，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西;14