CN111551561B - 隧道表面质量检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了隧道表面图像采集装置及隧道表面质量检测系统，涉及隧道检测装置技术领域，解决了人工检测速度慢、效率低，越来越不适应现代地铁隧道检测窗口时间短的问题。包括小车基座，所述小车基座上连接有立柱，所述立柱顶端设有中心轴，所述中心轴与隧道的圆心同心设置，所述中心轴上环绕设有若干拍照单元；所述拍照单元包括用于拍摄隧道表面的检测区域的相机、以及照射隧道表面检测区域并为相机的拍摄提供照明的辅助光源；相邻相机拍摄的检测区域之间部分重叠。从而可以准确定位隧道的渗漏、开裂等缺陷，能充分采集隧道图像信息，同时兼具便携性。

Description

隧道表面质量检测系统

技术领域

本发明涉及隧道检测装置技术领域，特别涉及隧道表面质量检测系统。

背景技术

近年来，随着城市建设的快速发展、城市规模的不断扩大，城市地铁交通以其特有的优势得到快速发展。地铁隧道对运营安全要求极高，在地铁隧道运营管理及养护过程中，要经常检测及时发现和处理隧道的结构缺陷如裂纹、渗漏水等。目前，地铁隧道结构检测主要依赖人工检测手段。人工检测速度慢、效率低，越来越不适应现代地铁隧道检测窗口时间短的特点。

发明内容

本发明的目的是提供隧道表面质量检测系统，基于相机、激光器等的摄影扫描测量技术对隧道表面进行拍摄，并得到高清图像，而后通过对图像坐标到空间坐标的模型运算，从而可以准确定位隧道的渗漏、开裂等缺陷，能充分采集隧道图像信息，同时兼具便携性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种隧道表面质量检测系统，包括小车基座，所述小车基座上连接有立柱，所述立柱顶端设有中心轴，所述中心轴与隧道的圆心同心设置，所述中心轴上环绕设有若干拍照单元；

所述拍照单元包括用于拍摄隧道表面的检测区域的相机、以及照射隧道表面检测区域并为相机的拍摄提供照明的辅助光源；相邻相机拍摄的检测区域之间部分重叠；辅助光源的照明区域之间不重叠；相机为CCD相机，辅助光源为LED面阵光源，辅助光源通过连接杆连接于中心轴外；

所述立柱包括翻折边，所述翻折边绕水平轴转动连接于立柱顶端，翻折边侧面连接有连杆，中心轴连接于连杆外端，连杆包括竖直向上的工作状态以及随翻折边转动向下的收纳状态；为了调节中心轴与隧道的圆心同心，将连杆设为伸缩杆，连杆包括大杆与小杆，小杆插接于大杆中并沿其长度方向滑移，大杆外周螺纹连接有手拧螺丝，手拧螺丝贯穿大杆外周面后抵接于小杆的外周面上；

基座两侧分别转动连接有折叠件，其转动轴线沿基座前进方向设置，基座上连接有用于在折叠件水平时对其进行固定的固定件；

折叠件包括沿基座前进方向设置的臂端板，所述臂端板上连接有主架轴端和用于驱动装置前进的主动轮；折叠件还包括与基座转动连接的若干加厚臂管，其转动轴线沿基座前进方向设置，加厚臂管内端到其转动轴线之间的距离皆一致，且该距离不小于小车基座最低点到加厚臂管转动轴线的距离；

所述主架轴端一端转动连接于臂端板上且其转轴沿小车宽度方向设置，另一端转动连接有伸出折叠件主框架外的引导轮主架，且其转轴沿小车高度方向设置，引导轮主架外端连接有若干从动轮；臂端板上连接有抵接于引导轮主架上侧的平衡件；

平衡件包括L形的平衡摇臂；其水平端包括抵接于引导轮主架上侧的竖直螺钉，螺钉螺纹连接于平衡摇臂水平端；竖直端铰接于与加厚臂管平行的平衡侧杆，中部转动连接于臂端板上且其转轴沿基座前进方向设置；

主架轴端外侧固定有平行于臂端板的引导架，引导架靠近臂端板一侧抵接于引导轮主架远离臂端板一侧；

引导轮主架远离主架轴端一端连接有竖直的导架游离轴，导架游离轴绕自身轴线转动连接在引导轮主架上，从动轮与导架游离轴相连接，导架游离轴将两个引导轮串联在一起，使两从动轮串联后可绕导架游离轴轴线转动；

折叠件包括驱动主动轮转动的主动轴，基座内设有由电机驱动转动的主轴，主轴两端对应的主动轴转动连接，且其转动中心与加厚臂管的转动中心位于同一竖直面内。

更进一步地，辅助光源可拆卸连接于中心轴外。

更进一步地，检测单元转动连接于中心轴外。

更进一步地，基座两侧的加厚臂管对称设置，固定件包括可拆卸连接于基座底部的固定块；所述加厚臂管转动至水平时，固定块抵接于对应一对加厚臂管相互靠近一端的外周面下侧。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

采用基于相机、激光器等的摄影扫描测量技术对隧道表面进行拍摄，并得到高清图像，通过对图像坐标到空间坐标的模型运算，从而可以准确定位隧道的渗漏、开裂等缺陷。

且本发明通过折叠收缩的方式实现其便携性和适应性，降低其空间占用，提高了装置的便携以及灵活程度，便于外出作业和运输，且运行稳定。

附图说明

图1是本发明的工作时的整体结构示意图；

图2是本发明的收纳时的整体结构示意图。

图中，1、小车基座；11、臂端板；12、主动轮；13、主架轴端；14、引导轮主架；15、从动轮；16、加厚臂管；17、主动轴；2、立柱；3、翻折边；31、连杆；32、中心轴；4、相机；41、辅助光源；5、提手。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。

一种隧道表面质量检测系统，如图1所示，包括小车基座1，小车基座1上连接有立柱2，立柱2包括翻折边3，翻折边3绕水平轴转动连接于立柱2顶端的侧边上，翻折边3侧面连接有连杆31，连杆31包括竖直向上的工作状态以及随翻折边3转动向下的收纳状态。

如图1所示，立柱2内连接有电池、显示器、显示器主机、控制开关；检测车内部设置的速度传感器和里程仪，能够实时获取到小车的行走速度和里程，并将拍摄或感应采集到的数据通过控制系统传递给显示屏进行实时显示交互；显示屏通过转动轴与立柱2顶端相连，可以进行调整合适的观看角度，又能折叠收纳；显示器主机与显示器为一个整体结构，小车相关程序和执行算法通过安装在主机中并给小车稳定运行提供保障；立柱2内设有一压力传感器，可以探测到检测车是否收到外力撞击，将压力传递给控制系统控制检测车停止前进。

如图1所示，控制开关布设在显示器同一面板上，主要有轨道小车急停开关、速度档位开关、轨道小车启动开关、轨道小车停止开关等；轨道小车电池采用锂电池，为小车、显示器、主机等提供电力，电池安放于基座的中间部分卡槽内，方便安装和卸载；小车搭载激光扫描仪进行扫描检测，从而实现轨道小车的常规化巡检和日常作业。

如图1所示，连杆31外端连接有中心轴32，中心轴32与隧道的圆心同心设置，中心轴32上环绕设有若干拍照单元；拍照单元包括用于拍摄隧道表面的检测区域的相机4、以及照射隧道表面检测区域并为相机4的拍摄提供照明的辅助光源41；相邻相机4拍摄的检测区域之间部分略微重叠，以覆盖全部的隧道检测面积；而辅助光源41的照明区域之间不重叠，使得任意两个拍照单元的光照范围不互相影响。

如图1所示，相机4为CCD相机，辅助光源41为LED面阵光源，辅助光源41通过连接杆连接于中心轴32外；为了便于收纳，辅助光源41可拆卸连接于中心轴32外。

如图1所示，为了便于调整检测单元各部分的位置，检测单元转动连接于中心轴32外。本实施例中，两个相机4为一组，两辅助光源41为一组，每个相机4的拍摄方向皆朝向对应一个辅助光源41照射区的中央位置。每组相机4或者辅助光源41的连接杆固定于同一固定环上，固定环套设于中心轴32外；固定环通过过盈配合安装或者螺纹连接固定于中心轴32外，亦可通过在外周面螺纹连接固定螺钉等方式来固定，以便于调整固定环的角度。

如图1所示，为了调节中心轴32与隧道的圆心同心，将连杆31设为伸缩杆，连杆31包括大杆与小杆，小杆插接于大杆中并沿其长度方向滑移，大杆外周螺纹连接有手拧螺丝，手拧螺丝贯穿大杆外周面后抵接于小杆的外周面上。固定时，通过伸缩杆调节，调节中心轴32与隧道的圆心同心，以保证多个CCD相机4到隧道内衬面的距离基本一致。

如图1所示，立柱2前端侧面底端转动连接有一个方便搬运的提手5，提手5包括位于其顶端的矩形拉把，拉把为上下对称的两部分，且上半部分转动连接于下半部分上，工作时，上半部分吸附于下半部分上，本实施例中，上半部分通过磁铁与下半部分相吸附固定；上半部分与下半部分的形状与立柱2相适配，拉把两部分克服吸附力转动180度后，提手5向上转动，并将拉把部分卡在立柱2外周面上。

如图1所示，提手5中部可拆卸连接有水平杆，水平杆上可拆卸连接激光扫描仪，水平杆远离提手5一端连接于立柱2上，形成三角形稳定结构。

如图1和图2所示，基座两侧分别转动连接有折叠件，其转动轴线沿基座前进方向设置，基座上连接有用于在折叠件水平时对其进行固定的固定件；折叠件包括沿基座前进方向设置的臂端板11，臂端板11前端连接有主架轴端13、后端连接有用于驱动装置前进的主动轮12。

如图1所示，，每一折叠件还包括与基座转动连接的两加厚臂管16，其转动轴线沿基座前进方向设置。基座两侧的加厚臂管16对称设置，固定件包括通过螺钉可拆卸连接于基座底部的固定块；加厚臂管16转动至水平时，固定块抵接于对应一对加厚臂管16相互靠近一端的外周面下侧。加厚臂管16主要起支撑整个小车和检测设备仪器的重量，用于固定和约束主、从动轮15与小车基座1，将固定块拆卸后进行折叠收纳。

如图1和图2所示，为了便于固定小车的车的状态，加厚臂管16内端到其转动轴线之间的距离皆一致，且该距离不小于小车基座1最低点到加厚臂管16转动轴线的距离。收纳时，将加厚臂管16内端转动至下方，通过内端面放置在平面上，来固定其收纳状态。

如图1所示，折叠件还包括驱动主动轮12转动的主动轴17，基座内设有由电机驱动转动的主轴，主轴两端对应的主动轴17转动连接，且其转动中心与加厚臂管16的转动中心位于同一竖直面内。主轴通过皮带与电机相连，并将电机的动力传送到两个主动轮12上，本实施例中，主轴通过十字万向节与主动轴17相连接；人工慢慢推动小车后可寻找合适的折叠角度。

如图1所示，主架轴端13一端转动连接于臂端板11前端且其转轴沿小车宽度方向设置，另一端转动连接有伸出折叠件主框架外的引导轮主架14，且其转轴沿小车高度方向设置，引导轮主架14前段连接有两从动轮15；臂端板11上连接有抵接于引导轮主架14上侧的平衡件。

如图1所示，平衡件包括L形的平衡摇臂；其水平端包括抵接于引导轮主架14上侧的竖直螺钉，螺钉螺纹连接于平衡摇臂水平端；竖直端铰接于与加厚臂管16平行的平衡侧杆，中部转动连接于臂端板11上且其转轴沿基座前进方向设置。本实施例中，平衡摇臂中部转动连接于转动杆上，转动杆固定于臂端板11内侧，平衡侧杆端部球铰接与平衡杆的竖直端。

如图1所示，小车基座1上固定有两直线轴承，通过直线轴承连接有沿基座宽度方向滑移的滑移杆，滑移杆两端分别与对应的平衡侧杆铰接，且转动轴线与加厚臂管16的转动轴线共线。平衡件用来用来调节整个小车的平衡，实现小车的受力均衡，及时调整轨道小车的行驶姿态，使小车不因轨道轨面的不平整而发生卡死、停车等现象，进而保证小车在轨道上稳定的运行。

如图1所示，主架轴端13外侧固定有平行于臂端板11的引导架，引导架靠近臂端板11一侧抵接于引导轮主架14远离臂端板11一侧。引导架用于固定引导轮主架14，限制小车前进时引导轮主架14向基座两侧的转动，使轨道小车在轨道上运行时不发生松动。

如图1所示，引导轮主架14远离主架轴端13一端连接有竖直的导架游离轴，导架游离轴绕自身轴线转动连接在引导轮主架14上，从动轮15与导架游离轴相连接，导架游离轴用来将两个引导轮串联在一起，使两从动轮15串联后可绕导架游离轴轴线转动。

工作状态：

固定块通过螺栓固定，将对应一对加厚臂管16相互靠近一端的外周面下侧抵接固定，维持其水平状态，配合摇臂上的竖直螺钉抵接于引导轮主架14上侧，来维持引导架的水平状态，并提高装置的平衡性；

连杆31翻折至竖直向上的工作状态；拉把上半部分吸附于下半部分上，在提手5上连接水平杆以及激光扫描仪。

收纳状态：

固定块拆卸后，将折叠部折叠；主架轴端13转动90度后，引导轮主架14转动90度，并与加厚臂管16相贴合，装置通过加厚臂管16下端端面竖立于平面上。

显示屏转动向下，贴合于立柱2侧面，连杆31随翻折边3转动至向下的收纳状态，拆卸水平杆以及激光扫描仪后，拉把两部分克服吸附力并转动180度，将提手5向上转动，并将拉把部分卡在立柱2外周面上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种隧道表面质量检测系统，其特征在于：包括小车基座（1），所述小车基座（1）上连接有立柱（2），所述立柱（2）顶端设有中心轴（32），所述中心轴（32）与隧道的圆心同心设置，所述中心轴（32）上环绕设有若干拍照单元；

所述拍照单元包括用于拍摄隧道表面的检测区域的相机（4）、以及照射隧道表面检测区域并为相机（4）的拍摄提供照明的辅助光源（41）；相邻相机（4）拍摄的检测区域之间部分重叠；辅助光源（41）的照明区域之间不重叠；相机（4）为CCD相机，辅助光源（41）为LED面阵光源，辅助光源（41）通过连接杆连接于中心轴（32）外；

所述立柱（2）包括翻折边（3），所述翻折边（3）绕水平轴转动连接于立柱（2）顶端，翻折边（3）侧面连接有连杆（31），中心轴（32）连接于连杆（31）外端，连杆（31）包括竖直向上的工作状态以及随翻折边（3）转动向下的收纳状态；为了调节中心轴（32）与隧道的圆心同心，将连杆（31）设为伸缩杆，连杆（31）包括大杆与小杆，小杆插接于大杆中并沿其长度方向滑移，大杆外周螺纹连接有手拧螺丝，手拧螺丝贯穿大杆外周面后抵接于小杆的外周面上；

基座两侧分别转动连接有折叠件，其转动轴线沿基座前进方向设置，基座上连接有用于在折叠件水平时对其进行固定的固定件；

折叠件包括沿基座前进方向设置的臂端板（11），所述臂端板（11）上连接有主架轴端（13）和用于驱动装置前进的主动轮（12）；折叠件还包括与基座转动连接的若干加厚臂管（16），其转动轴线沿基座前进方向设置，加厚臂管（16）内端到其转动轴线之间的距离皆一致，且该距离不小于小车基座（1）最低点到加厚臂管（16）转动轴线的距离；

所述主架轴端（13）一端转动连接于臂端板（11）上且其转轴沿小车宽度方向设置，另一端转动连接有伸出折叠件主框架外的引导轮主架（14），且其转轴沿小车高度方向设置，引导轮主架（14）外端连接有若干从动轮（15）；臂端板（11）上连接有抵接于引导轮主架（14）上侧的平衡件；

平衡件包括L形的平衡摇臂；其水平端包括抵接于引导轮主架（14）上侧的竖直螺钉，螺钉螺纹连接于平衡摇臂水平端；竖直端铰接于与加厚臂管（16）平行的平衡侧杆，中部转动连接于臂端板（11）上且其转轴沿基座前进方向设置；

主架轴端（13）外侧固定有平行于臂端板（11）的引导架，引导架靠近臂端板（11）一侧抵接于引导轮主架（14）远离臂端板（11）一侧；

引导轮主架（14）远离主架轴端（13）一端连接有竖直的导架游离轴，导架游离轴绕自身轴线转动连接在引导轮主架（14）上，从动轮（15）与导架游离轴相连接，导架游离轴将两个引导轮串联在一起，使两从动轮（15）串联后可绕导架游离轴轴线转动；

折叠件包括驱动主动轮（12）转动的主动轴（17），基座内设有由电机驱动转动的主轴，主轴两端对应的主动轴（17）转动连接，且其转动中心与加厚臂管（16）的转动中心位于同一竖直面内。

2.根据权利要求1所述的隧道表面质量检测系统，其特征在于：辅助光源（41）可拆卸连接于中心轴（32）外。

3.根据权利要求1所述的隧道表面质量检测系统，其特征在于：检测单元转动连接于中心轴（32）外。

4.根据权利要求3所述的隧道表面质量检测系统，其特征在于：基座两侧的加厚臂管（16）对称设置，固定件包括可拆卸连接于基座底部的固定块；所述加厚臂管（16）转动至水平时，固定块抵接于对应一对加厚臂管（16）相互靠近一端的外周面下侧。

Images