一种隧道内移动式空耦探地雷达避障装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隧道内移动式空耦探地雷达避障装置与方法，获取第二距离；第二距离为机械臂上的第二安装位置与待检测隧道内壁上预定位置之间的距离，机械臂上安装有空耦探地雷达，预定位置位于机械臂前进方向的待检测隧道内壁上；当第二距离小于第二距离阈值且空耦探地雷达与待检测隧道内壁之间的距离小于等于障碍物的厚度时，向机械臂发送收缩控制指令，以使机械臂收缩长度；本发明专利技术通过检测机械臂上第二安装位置与隧道内壁上预定位置之间的距离，可以判断隧道内壁上是否有障碍物，从而当有障碍物时可以控制机械臂收缩，以避免在检测过程中空耦探地雷达与障碍物发生判断，同时减少了检测人员的工作量，降低了碰撞风险。降低了碰撞风险。降低了碰撞风险。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道内移动式空耦探地雷达避障装置与方法


[0001]本专利技术属于隧道及地下工程检测
，尤其涉及一种隧道内移动式空耦探地雷达避障装置与方法。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展，铁路、公路、城市轨道交通等工程建设规模逐年递增。由于隧道建设年代不同、标准不一和施工质量的不确定性，运营隧道存在多种类型的缺陷与病害。部分病害具有隐蔽性和突发性，比如隧道内部空洞、脱空、厚度不足等病害严重影响了隧道的安全运营，因此对隧道结构的有效检测至关重要。
[0003]目前，地面耦合式探地雷达设备是常用的隧道结构病害发现设备，可以快速准确地发现并识别隧道结构病害，得到了广泛应用。但该设备需要雷达天线紧贴隧道衬砌表面进行检测，导致检测效率低、安全风险高等问题。
[0004]而空耦探地雷达天线可搭载于隧道移动检测车的机械臂端头进行工作，其优势在于可以基于移动设备实现远距离、非接触高效检测作业，获取隧道内部结构病害数据。
[0005]但是，由于空耦探地雷达搭载在隧道移动检测车的机械臂端头，当隧道表面存在障碍物时易发生碰撞。因此，需检测人员实时观察隧道移动检测车前方是否存在障碍物，且当出现障碍物时，还需要检测人员实时操作机械臂回收以避开障碍物。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种隧道内移动式空耦探地雷达避障装置与方法，在空耦探地雷达进行检测过程中，自动识别检测路径前方的障碍物，保证了空耦探地雷达的检测安全。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：一种隧道内移动式空耦探地雷达避障方法，该方法应用于隧道内移动式空耦探地雷达避障系统中，隧道内移动式空耦探地雷达避障系统包括第一测距传感器和第二测距传感器；
[0008]第一测距传感器和第二测距传感器均安装在检测车的机械臂末端且均水平设置；第一测距传感器的测量方向为水平方向且平行于隧道横截面，第二测距传感器的测量方向与检测车前进方向的夹角为(90
°‑
α)、与第一测距传感器的测量方向的夹角为α；
[0009]该方法包括以下步骤：
[0010]获取第二距离；第二距离为机械臂上的第二安装位置与待检测隧道内壁上预定位置之间的距离，机械臂上安装有空耦探地雷达，预定位置位于机械臂前进方向的待检测隧道内壁上；
[0011]当第二距离小于第二距离阈值且空耦探地雷达与待检测隧道内壁之间的距离小于等于障碍物的厚度时，向机械臂发送收缩控制指令，以使机械臂收缩长度；
[0012]收缩控制指令包括收缩长度，收缩长度计算方法为：
[0013]H＝h2*cosα+d0，
[0014]其中，H为收缩长度，h2为第二距离，α为第二距离的探测方向与隧道横截面的夹角，d0为空耦探地雷达和障碍物之间的安全间距。
[0015]进一步地，向机械臂发送收缩控制指令之后还包括：
[0016]根据第二距离计算机械臂收缩过程中检测车的前进距离和检测车安全间距；
[0017]当前进距离小于检测车安全间距时，向检测车发送刹车指令；
[0018]检测车安全间距的计算方法为：
[0019][0020]其中，D
d
为检测车安全间距，v
m
为机械臂收缩速度，v
c
为检测车行驶速度，d1为缓冲距离。
[0021]进一步地，向机械臂发送收缩控制指令之后还包括：
[0022]获取第一距离；第一距离为机械臂上的第一安装位置与待检测隧道内壁之间的距离；
[0023]当第一距离大于第一距离阈值与机械臂的收缩长度之和时，向机械臂发送伸展控制指令。
[0024]进一步地，在检测车前进方向上，第一安装位置位于第二安装位置的后方。
[0025]进一步地，向机械臂发送伸展控制指令之后还包括：
[0026]当第一距离等于第一距离阈值时，向机械臂发送停止伸展控制指令。
[0027]进一步地，障碍物的厚度通过以下方法计算：
[0028]分别计算第二距离和第二距离阈值在隧道横截面上的投影距离，并计算二者的差值，将差值作为障碍物的厚度。
[0029]本专利技术的另一种技术方案：一种隧道内移动式空耦探地雷达避障装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的一种隧道内移动式空耦探地雷达避障方法。
[0030]本专利技术的另一种技术方案：一种隧道内移动式空耦探地雷达避障系统，包括上述的一种隧道内移动式空耦探地雷达避障装置、第一测距传感器和第二测距传感器；
[0031]第一测距传感器和第二测距传感器均安装在检测车的机械臂末端且均水平设置；
[0032]第一测距传感器的测量方向为水平方向且平行于隧道横截面，第二测距传感器的测量方向与检测车前进方向的夹角为(90
°‑
α)、与第一测距传感器的测量方向的夹角为α。
[0033]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过检测机械臂上第二安装位置与隧道内壁上预定位置之间的距离，可以判断隧道内壁上是否有障碍物，从而当有障碍物时可以控制机械臂收缩，以避免在检测过程中空耦探地雷达与障碍物发生判断，同时减少了检测人员的工作量，降低了碰撞风险。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例中机械臂环境位置示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例中第一测距传感器和第二测距传感器的安装位置示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例中检测车的制动安全距离示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例中初始状态示意图；
[0038]图5为本专利技术实施例中遇障前的状态示意图；
[0039]图6为本专利技术实施例中过障中的状态示意图；
[0040]图7为本专利技术实施例中过障中的另一状态示意图；
[0041]图8为本专利技术实施例中过障中的另一状态示意图；
[0042]图9为本专利技术实施例中过障中的另一状态示意图；
[0043]图10为本专利技术实施例中离障后的状态示意图。
[0044]其中：10.检测车；20.机械臂；30.空耦探地雷达；40.隧道壁面；50.第一测距传感器；60.第二测距传感器；70.障碍物。
具体实施方式
[0045]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0046]在隧道内部结构病害检测领域，为了快速便捷的探测隧道内部结构病害，基本都采用了搭载了探地雷达的移动式装备；这些装备的出现能够实现对病害的检测，但是其中的地耦式探地雷达天线紧贴隧道衬砌表面进行检测，其检测效率低、安全风险高；空耦式探地雷达无障碍预警与规避功能，其障碍观测与避障均严重依赖人工。
[0047]现有技术中的隧道检测车蓬勃发展，如上海同岩土木工程科技股份有限公司研发的公路隧道智能检测车TDV
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H2000，以底盘车为平台，装载多种高精度测量装置的车载一体化隧道快速检测系统，可连续、动态、完备地采集隧道病害和轮廓断面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道内移动式空耦探地雷达避障方法，其特征在于，该方法应用于隧道内移动式空耦探地雷达避障系统中，所述隧道内移动式空耦探地雷达避障系统包括第一测距传感器和第二测距传感器；所述第一测距传感器和第二测距传感器均安装在检测车的机械臂末端且均水平设置；所述第一测距传感器的测量方向为水平方向且平行于隧道横截面，所述第二测距传感器的测量方向与检测车前进方向的夹角为(90
°‑
α)、与第一测距传感器的测量方向的夹角为α；该方法包括以下步骤：获取第二距离；所述第二距离为机械臂上的第二安装位置与待检测隧道内壁上预定位置之间的距离，所述机械臂上安装有空耦探地雷达，所述预定位置位于所述机械臂前进方向的待检测隧道内壁上；当所述第二距离小于第二距离阈值且所述空耦探地雷达与待检测隧道内壁之间的距离小于等于所述障碍物的厚度时，向所述机械臂发送收缩控制指令，以使所述机械臂收缩长度；所述收缩控制指令包括收缩长度，所述收缩长度计算方法为：H＝h2*cosα+d0，其中，H为收缩长度，h2为第二距离，α为第二距离的探测方向与隧道横截面的夹角，d0为空耦探地雷达和障碍物之间的安全间距。2.如权利要求1所述的一种隧道内移动式空耦探地雷达避障方法，其特征在于，向所述机械臂发送收缩控制指令之后还包括：根据所述第二距离计算所述机械臂收缩过程中检测车的前进距离和检测车安全间距；当所述前进距离小于检测车安全间距时，向所述检测车发送刹车指令；所述检测车安全间距的计算方法为：其中，D
d
为检测车安全间距，v
m
为机械臂收缩速度，v
c
为检测车行驶速度，d1为缓冲距离。3.如权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王百泉，王华，冯国峰，卓越，邹翀，王光辉，林春刚，彭涛，尚伟，李荆，闫贺，史振狮，
申请(专利权)人：中铁隧道勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：