CN113063805A - 一种隧道表观病害特征综合检测车及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道表观病害特征综合检测车及检测方法，包括能够行驶在铁路轨道上的底盘和采集总成，底盘包括底盘支架、轨道轮总成、计米轮、编码器等。采集总成包括采集端、型材支架、图像采集卡、采集服务器、显示器、电源等，其中采集端包括线阵工业相机、激光光源、采集支架等。采集端位于采集总成的上端，采集相机接收编码器的采集信号，结合多个系统，实现隧道表观数据的精准快速采集，本发明涉及隧道病害检测技术领域。该隧道表观病害特征综合检测车及检测方法，基于图像处理的自动化裂缝检测技术，不仅能够快速、精确地检测隧道病害，而且还能克服传统人工病害检测费力、耗时、检测不精确等不足，精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及隧道病害检测技术领域，具体为一种隧道表观病害特征综合检测车及检测方法。
背景技术
我国隧道总里程已达世界第一，随着隧道的建设和运营，我国已经渐渐从“隧道建设时代”向“隧道养护时代”开始过渡，隧道的病害问题开始受到重视，隧道自动检测技术需求日益增加。初期隧道基础设施已由建设期转入养护修整期，而新修筑的隧道，也易出现洞体变形而引起裂缝、渗漏水等病害隐患。其中，裂缝是最多见的病害呈现方式之一，若对其不及时预警和维护，隧道结构将会进一步破坏，一旦出现安全事故，将给人民生命财产造成巨大损失，所以隧道裂缝、渗漏水等病害检测是目前隧道周期性检测任务的重中之重。
实际隧道巡检中，大多仍采用传统的人工检测方法，效率低，耗时长，检测结果主观性较强，且难以在隧道天窗时间范围内全部完成检测，与近年来轨道交通快速发展的使用需要相背离。隧道养护维修人员少，检查速度慢、工作量大，照明设施缺陷无法保证检查效果，对表面重点病害无法及时发现，导致无法及时做出决策。
近年来，计算机信息技术迅猛发展，图像处理技术具有重大的理论意义和广泛的应用前景。通过计算机对图像信息进行处理，能够改善图像质量，提取图像中有用信息，目前己广泛应用于科学研宂、文化艺术等领域中去。基于图像处理的自动化裂缝检测技术属于非接触式检测技术，不仅能够快速、精确地检测裂缝，而且还能克服传统人工裂缝检测费力、耗时、检测不精确等不足，既避免了维护人员精神、体质等自身因素的干扰，又能够保证维护人员的人身安全，是国内外裂缝检测技术的研究热点。这种方法拥有众多优点和大量的技术支持，使其在众多裂缝检测的方法中脱颖而出成为最有发展潜力的检测方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道表观病害特征综合检测车及检测方法，实现病害信息的快速准确采集，提高病害监测工作的效率。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种隧道表观病害特征综合检测车，包括能够行驶在铁路轨道上的底盘和采集总成，所述底盘包括底盘支架、轨道轮总成、计米轮和编码器，所述采集总成包括采集端、型材支架、集成在所述采集总成内部的图像采集卡、采集服务器、显示器、以及放置在所述型材支架正下方和所述底盘上面的电池。
所述计米轮包括弹簧、计米轮支架和滚轮，所述编码器安装在所述计米轮支架上，且滚轮安装在所述编码器的旋转轴上，所述计米轮安装在所述底盘支架的侧边，通过设在所述底盘支架上的螺栓将所述计米轮压紧固定，通过调节所述计米轮的位置，使所述弹簧通过拉力将滚轮紧紧固定在轨道上。
优选的，所述轨道轮总成包括轨道轮、轴、轴承和螺帽，所述轨道轮的一侧设有台阶，能够防止行驶的检测车脱轨，且轴通过所述轴承安装在所述轨道轮上，所述轴上设有螺纹，通过螺纹连接在所述底盘支架上，并通过旋动轴来调节轨道轮的间距，从而适应不同间距的轨道。
优选的，所述底盘支架为全铝车身，根据应力分析结果，不同位置采用不同强度的铝合金，所述底盘支架分为两个相同部分，通过螺栓连接，其上还设有底盘把手，便于搬运拆卸，中间位置开有凹槽，用于放置所述电池。
优选的，所述采集端包括采集端支架、相机、激光光源和采集端护罩，所述采集端通过螺栓固定在所述型材支架上端，所述相机和所述激光光源通过螺栓固定在所述采集端支架上，且固定所述相机和所述激光光源的支架均匀布置，确保每两个相邻相机和激光光源夹角相同且有重叠的相机视角。
优选的，所述相机采用双排的排列方式，每个相机的激光光源也交错开，减小支架体积，也同时避免同一排激光重合区域比其他区域亮。
优选的，所述型材支架包括铝型材、护板、显示器门板、采集服务器门板和支架把手，所述型材支架通过螺栓安装在所述底盘上，所述铝型材为3030铝型材，每根铝型材通过螺栓连接，受力较大的地方设有3030角码，所述显示器门板和所述采集服务器门板置于所述铝型材槽口内，并能够上下移动，所述铝型材侧边开有圆孔，且显示器门板和所述采集服务器门板上设有弹簧插销，所述弹簧插销插入圆孔中从而对所述显示器门板和所述采集服务器门板限位固定。
优选的，所述护板上设有若干个散热孔，且支架把手固定安装于铝型材上，以便于搬运。
本发明还公开了一种隧道表观病害特征的检测方法，其具体包括以下步骤：所述线阵相机位于行驶的检测车上端，所述激光光源补光，转动的所述编码器触发采集信号，连续拍摄隧道结构表面，并将获取的图片信息经所述图像采集卡实时保存为一定格式的文件，存入所述采集服务器中，通过存储器由安装在主服务器中的病害特征识别、分析软件，对采集到的病害特征图像信息进行识别、提取、拼接、分析、校正、保存和显示，输出隧道病害特征完整图像和检测结果报告。
优选的，检测车在前进过程中，所述计米轮带动所述编码器旋转，编码器将脉冲信号发送给所述采集卡，所述采集卡触发所述相机采集线扫面图像，从而控制所述相机的拍摄频率。
优选的，在同一路段，需要采集两次，分别采集隧道半边的高清图像。
(三)有益效果
本发明提供了一种隧道表观病害特征综合检测车及检测方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该隧道表观病害特征综合检测车及检测方法，通过基于线阵相机扫描成像的隧道病害特征图像采集方法，分辨率达到0.2mm，精度较高，易识别细小裂缝。采用线阵相机采集图像，采集速度更快，并且采集的图像内容不会发生遗漏或重复。
(2)、该隧道表观病害特征综合检测车及检测方法，通过采用红外激光进行照明补光，激光器发射频率非常高，满足线阵相机的高频采集，而不会出现图像的亮度不均匀现象。同时，四个相机采用双排的排列方式，每个相机的激光补光灯也交错开，避免同一排激光重合区域比其他区域亮。
(3)、该隧道表观病害特征综合检测车及检测方法，通过基于定性深度学习网络和多尺度特征融合，实现隧道表观病害特征的全自动识别，识别检出率>90％。
(4)、该隧道表观病害特征综合检测车及检测方法，其检测车集成度高，采用全铝车身，质量轻，能够实现快速拆除和装配，便于搬运。
(5)、该隧道表观病害特征综合检测车及检测方法，通用性强，可适用于地铁隧道、高铁隧道等直径大小不同的隧道。
(6)、该隧道表观病害特征综合检测车及检测方法，检测效率高，实现20公里/天的数据处理速度，隧道展布图自动拼接，隧道病害自动识别与计算，数据报告自动输出。
附图说明
图1为本发明实施例的隧道表观病害特征综合检测车整体结构示意图；
图2是本发明实施例的轨道轮总成结构示意图；
图3是本发明实施例的计米轮结构示意图；
图4是本发明实施例的采集端的结构示意图。
图中，1底盘，11底盘支架，111螺栓，112底盘把手，12轨道轮总成，121轨道轮，122轴，123轴承，124螺帽，13米轮，131弹簧，132计米轮支架，133滚轮，14编码器，2采集总成，21采集端，211采集端支架，212相机，213激光光源，214采集端护罩，22型材支架，221铝型材，222护板，223显示器门板，224采集服务器门板，225支架把手，226弹簧插销。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种隧道表观病害特征综合检测车，包括能够行驶在铁路轨道上的底盘1和采集总成2，底盘1包括底盘支架11、轨道轮总成12、计米轮13和编码器14，采集总成2包括采集端21、型材支架22、集成在采集总成2内部的图像采集卡、采集服务器、显示器、以及放置在型材支架22正下方和底盘1上面的电池。
本发明实施例中，计米轮13包括弹簧131、计米轮支架132和滚轮133，编码器14安装在计米轮支架132上，且滚轮133安装在编码器14的旋转轴上，计米轮13安装在底盘支架11的侧边，通过设在底盘支架11上的螺栓111将计米轮13压紧固定，通过调节计米轮13的位置，使弹簧131通过拉力将滚轮133紧紧固定在轨道上。
本发明实施例中，轨道轮总成12包括轨道轮121、轴122、轴承123和螺帽124，轨道轮121的一侧设有台阶，能够防止行驶的检测车脱轨，且轴122通过轴承123安装在轨道轮121上，轴123上设有螺纹，通过螺纹连接在底盘支架11上，并通过旋动轴122来调节轨道轮121的间距，从而适应不同间距的轨道。
本发明实施例中，底盘支架11为全铝车身，根据应力分析结果，不同位置采用不同强度的铝合金，底盘支架11分为两个相同部分，通过螺栓连接，其上还设有底盘把手112，便于搬运拆卸，中间位置开有凹槽，用于放置电池。
本发明实施例中，采集端21包括采集端支架211、相机212、激光光源213和采集端护罩214，采集端21通过螺栓固定在型材支架22上端，相机212和激光光源213通过螺栓固定在采集端支架211上，且固定相机212和激光光源213的支架均匀布置，确保每两个相邻相机212和激光光源213夹角相同且有重叠的相机视角，相机212采用双排的排列方式，每个相机212的激光光源213也交错开，减小支架体积，也同时避免同一排激光重合区域比其他区域亮。
本发明实施例中，型材支架22包括铝型材221、护板222、显示器门板223、采集服务器门板224和支架把手225，型材支架22通过螺栓安装在底盘1上，铝型材221为3030铝型材，每根铝型材221通过螺栓连接，受力较大的地方设有3030角码，显示器门板223和采集服务器门板224置于铝型材221槽口内，并能够上下移动，铝型材221侧边开有圆孔，且显示器门板223和采集服务器门板224上设有弹簧插销226，弹簧插销226插入圆孔中从而对显示器门板223和采集服务器门板224限位固定，护板222上设有若干个散热孔，且支架把手225固定安装于铝型材221上，以便于搬运。
本发明实施例还公开了一种隧道表观病害特征的检测方法，其具体包括以下步骤：线阵相机212位于行驶的检测车上端，激光光源213补光，转动的编码器14触发采集信号，连续拍摄隧道结构表面，并将获取的图片信息经图像采集卡实时保存为一定格式的文件，存入采集服务器中，通过存储器由安装在主服务器中的病害特征识别、分析软件，对采集到的病害特征图像信息进行识别、提取、拼接、分析、校正、保存和显示，输出隧道病害特征完整图像和检测结果报告。
本发明实施例中，检测车在前进过程中，计米轮13带动编码器14旋转，编码器14将脉冲信号发送给采集卡，采集卡触发相机212采集线扫面图像，从而控制相机212的拍摄频率。
本发明实施例中，在同一路段，需要采集两次，分别采集隧道半边的高清图像。
在本发明的描述中，需要说明的是，图像采集卡、采集服务器、显示器、电池集成在检测内部，结构对本发明的介绍并无影响，所以未在图中显示。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种隧道表观病害特征综合检测车，包括能够行驶在铁路轨道上的底盘(1)和采集总成(2)，其特征在于：所述底盘(1)包括底盘支架(11)、轨道轮总成(12)、计米轮(13)和编码器(14)，所述采集总成(2)包括采集端(21)、型材支架(22)、集成在所述采集总成(2)内部的图像采集卡、采集服务器、显示器、以及放置在所述型材支架(22)正下方和所述底盘(1)上面的电池；
所述计米轮(13)包括弹簧(131)、计米轮支架(132)和滚轮(133)，所述编码器(14)安装在所述计米轮支架(132)上，且滚轮(133)安装在所述编码器(14)的旋转轴上，所述计米轮(13)安装在所述底盘支架(11)的侧边，通过设在所述底盘支架(11)上的螺栓(111)将所述计米轮(13)压紧固定，通过调节所述计米轮(13)的位置，使所述弹簧(131)通过拉力将滚轮(133)紧紧固定在轨道上。
2.根据权利要求1所述的一种隧道表观病害特征综合检测车，其特征在于：所述轨道轮总成(12)包括轨道轮(121)、轴(122)、轴承(123)和螺帽(124)，所述轨道轮(121)的一侧设有台阶，能够防止行驶的检测车脱轨，且轴(122)通过所述轴承(123)安装在所述轨道轮(121)上，所述轴(123)上设有螺纹，通过螺纹连接在所述底盘支架(11)上，并通过旋动轴(122)来调节轨道轮(121)的间距，从而适应不同间距的轨道。
3.根据权利要求1所述的一种隧道表观病害特征综合检测车，其特征在于：所述底盘支架(11)为全铝车身，根据应力分析结果，不同位置采用不同强度的铝合金，所述底盘支架(11)分为两个相同部分，通过螺栓连接，其上还设有底盘把手(112)，便于搬运拆卸，中间位置开有凹槽，用于放置所述电池。
4.根据权利要求1所述的一种隧道表观病害特征综合检测车，其特征在于：所述采集端(21)包括采集端支架(211)、相机(212)、激光光源(213)和采集端护罩(214)，所述采集端(21)通过螺栓固定在所述型材支架(22)上端，所述相机(212)和所述激光光源(213)通过螺栓固定在所述采集端支架(211)上，且固定所述相机(212)和所述激光光源(213)的支架均匀布置，确保每两个相邻相机(212)和激光光源(213)夹角相同且有重叠的相机视角。
5.根据权利要求4所述的一种隧道表观病害特征综合检测车，其特征在于：所述相机(212)采用双排的排列方式，每个相机(212)的激光光源(213)也交错开，减小支架体积，也同时避免同一排激光重合区域比其他区域亮。
6.根据权利要求1所述的一种隧道表观病害特征综合检测车，其特征在于：所述型材支架(22)包括铝型材(221)、护板(222)、显示器门板(223)、采集服务器门板(224)和支架把手(225)，所述型材支架(22)通过螺栓安装在所述底盘(1)上，所述铝型材(221)为3030铝型材，每根铝型材(221)通过螺栓连接，所述显示器门板(223)和所述采集服务器门板(224)置于所述铝型材(221)槽口内，并能够上下移动，所述铝型材(221)侧边开有圆孔，且显示器门板(223)和所述采集服务器门板(224)上设有弹簧插销(226)，所述弹簧插销(226)插入圆孔中从而对所述显示器门板(223)和所述采集服务器门板(224)限位固定。
7.根据权利要求6所述的一种隧道表观病害特征综合检测车，其特征在于：所述护板(222)上设有若干个散热孔，且支架把手(225)固定安装于铝型材(221)上，以便于搬运。
8.一种隧道表观病害特征的检测方法，使用如权利要求书1-7任意一项所述的一种隧道表观病害特征综合检测车，其特征在于：其具体包括以下步骤：所述线阵相机(212)位于行驶的检测车上端，所述激光光源(213)补光，转动的所述编码器(14)触发采集信号，连续拍摄隧道结构表面，并将获取的图片信息经所述图像采集卡实时保存为一定格式的文件，存入所述采集服务器中，通过存储器由安装在主服务器中的病害特征识别、分析软件，对采集到的病害特征图像信息进行识别、提取、拼接、分析、校正、保存和显示，输出隧道病害特征完整图像和检测结果报告。
9.根据权利要求书8所述的一种隧道表观病害检测方法，其特征在于：检测车在前进过程中，所述计米轮(13)带动所述编码器(14)旋转，编码器(14)将脉冲信号发送给所述采集卡，所述采集卡触发所述相机(212)采集线扫面图像，从而控制所述相机(212)的拍摄频率。
10.根据权利要求书9所述的一种隧道表观病害检测方法，其特征在于：在同一路段，需要采集两次，分别采集隧道半边的高清图像。
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| CN202110299788.0A Withdrawn CN113063805A (zh) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | 一种隧道表观病害特征综合检测车及检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113063805A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114460090A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-05-10 | 安徽国钜工程机械科技有限公司 | 一种基于工业相机的隧道衬砌表观病害检测系统 |
| CN116593468A (zh) * | 2023-04-13 | 2023-08-15 | 重庆切克威科技有限公司 | 一种车载隧道检测系统 |
-
2021
- 2021-03-22 CN CN202110299788.0A patent/CN113063805A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114460090A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-05-10 | 安徽国钜工程机械科技有限公司 | 一种基于工业相机的隧道衬砌表观病害检测系统 |
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