CN113252728A - 一种隧道病害检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于隧道病害数据采集技术领域,具体涉及一种隧道病害检测装置及方法。其技术方案为:一种隧道病害检测装置,包括平台,平台上安装有用于采集隧道表面缺陷的红外热成像仪,平台上还安装有用于获取隧道三维模型的三维激光扫描仪,还包括用于将红外热成像仪拍摄的隧道表面缺陷在三维模型中标定的工作站。一种隧道病害检测方法,包括如下步骤:S1:三维激光扫描仪记录隧道点云数据;红外热成像仪对隧道表面缺陷进行探测;S2:对点云数据进行点云抽稀封装,得到隧道三维模型;S3:将隧道表面缺陷在三维模型中标注,得到带有隧道表面缺陷信息的三维模型。本发明提供了一种能对隧道表面缺陷进行准确标定的隧道病害检测装置及方法。

Description

一种隧道病害检测装置及方法
技术领域
本发明属于隧道病害数据采集技术领域,具体涉及一种隧道病害检测装置及方法。
背景技术
隧道是修建在地层内的建筑物,无论是山岭隧道、水底隧道还是地下隧道,对于交通都起到极其重要的作用。渗水、空鼓等隧道的常见病害会严重影响隧道的寿命和使用安全。隧道的运营维护单位需要定期对隧道的渗水点进行处理,因此其检测技术和精度显得尤为重要。快速、准确获取渗水点的空间坐标,渗水面积可以为后期维护保养提供有效的数据支撑。
随着技术的进步,行业内逐步开始采用各类新技术进行渗水、空鼓等隧道缺陷的检测。目前,隧道表面缺陷检测有如下方式:
第一、一种工业相机+图像识别技术的渗水检测方法及装置。其缺点是,隧道内光线不足,基于可见光的检测方法往往局限性较大。
第二、一种利用热成像技术的隧道渗水检测装置。其缺点是,需按照导轨定位装置等,实施不便且应用成本较高。
目前,我国隧道的病害数据采集工作主要依靠人工采集。人工采集的方式存在以下问题:第一、采集效率低下,周期长、成本高;第二、采集过程完全依赖于作业的人员的主观素质(如操作水平、责任心等),往往导致采集的信息不全面;第三、采集的数据无法精准定位,病害的性状和体量也无法准确识别;
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种能对隧道表面缺陷进行准确标定的隧道病害检测装置及方法。
本发明所采用的技术方案为:
一种隧道病害检测装置,包括平台,平台上安装有用于采集隧道表面缺陷的红外热成像仪,平台上还安装有用于获取隧道三维模型的三维激光扫描仪,还包括用于将红外热成像仪拍摄的隧道表面缺陷在三维模型中标定的工作站。
本发明的装置包括三维激光扫描仪,三维激光扫描仪能对隧道进行点云数据采集,从而可通过点云抽稀封装得到三维模型。红外热成像仪能探测隧道表面缺陷,当本装置探测到渗水、空鼓等缺陷时,可将本装置停下,红外热成像仪对隧道表面缺陷进行采集。隧道表面缺陷信息经处理后可标注到三维模型中,从而隧道表面缺陷的位置能在三维模型中准确标注,方便对隧道表面缺陷进行初步判定、维修时快速查找隧道表面缺陷。本装置可一次性采集隧道表面缺陷信息和隧道空间点云数据信息,采集效率高。采集信息自动记录,不受作业的人员的主观素质的影响。
作为本发明的优选方案,所述红外热成像仪与平台之间安装有用于调整红外热成像仪方向的云台。云台能将红外热成像仪进行360°旋转,当红外热成像仪探测或三维激光扫描仪探测到隧道表面缺陷时,云台调整红外热成像仪的角度对准隧道表面缺陷拍摄影像。
作为本发明的优选方案,所述平台上固定有斜杆,斜杆的另一端固定有用于设置工作站的工作台,红外热成像仪和三维激光扫描仪均与工作台电连接。红外热成像仪和三维激光扫描仪均能将采集的信息发送至工作台,从而方便对信息进行处理,并将隧道表面缺陷信息在三维模型中进行标定。
作为本发明的优选方案,所述平台的底部安装有滚轮。对隧道信息进行采集时,推动装置,则滚轮在地面滚动,保证装置移动时更加平稳,提高信息采集的准确性。
作为本发明的优选方案,所述平台上安装有支架,三维激光扫描仪安装于支架的另一端。支架能对三维激光扫描仪进行稳定支撑,三维激光扫描仪安装到确定的高度,方便对隧道的三维点云数据进行采集。
作为本发明的优选方案,所述三维激光扫描仪上设置有可见光源,方便对隧道三维点云数据进行准确采集。
一种隧道病害检测方法,包括如下步骤:
S1:三维激光扫描仪记录隧道点云数据;红外热成像仪对隧道表面缺陷进行探测;
S2:对点云数据进行点云抽稀封装,得到隧道三维模型;
S3:将隧道表面缺陷在三维模型中标注,得到带有隧道表面缺陷信息的三维模型。
三维激光扫描仪能采集隧道的点云数据,经点云抽稀封装后,可得到隧道的三维模型。红外热成像仪采集的隧道表面缺陷信息中和三维激光扫描仪点云数据中均包含特征点和特征线,则隧道的三维模型也包含特征点和特征线。对隧道表面缺陷进行标注时,通过将隧道表面缺陷影影像中的特征点、特征线与三维模型中同名的特征点、特征线进行融合,即可将隧道表面缺陷在三维模型中准确标注。由于三维模型中具有准确的坐标信息,则隧道表面缺陷可在三维模型中准确定位,方便对隧道表面缺陷进行初步判定、维修时快速查找隧道表面缺陷。
作为本发明的优选方案,在步骤S1中,红外热成像仪探测到隧道表面缺陷后;
进行步骤S11:对隧道表面缺陷的二维温度分布图进行处理,得到隧道表面缺陷区域的轮廓及面积大小。
得到隧道表面缺陷区域的轮廓和面积大小后,可将隧道表面信息准确标注在三维模型中,从而方便对隧道表面缺陷进行初步判定,方便维修时做出相应准备。并且,将轮廓在三维模型中准确标注,能更有助于维修时通过隧道表面缺陷的特征快速查找隧道表面缺陷位置。
作为本发明的优选方案,在步骤S1中,在步骤S3中,将隧道表面缺陷在三维模型中标注时,具体操作为:把经步骤S11得到的图像中的特征点、特征线和缺陷区域提取出来,经格式转换后与三维模型中的同名特征点和特征线进行融合,得到带有隧道表面缺陷信息的三维模型。三维模型和隧道表面缺陷影像中均含有特征点和特征线,且同一特征点在三维模型和隧道表面缺陷影像中的名称相同,同一特征线在三维模型和隧道表面缺陷影像中的名称相同。标注隧道表面缺陷时,通过将隧道表面缺陷影像中的特征点、特征线与三维模型中的特征点、特征线融合,即可得到带有隧道表面缺陷信息的三维模型。
作为本发明的优选方案,在步骤S1中,在步骤S3中,将隧道表面缺陷在三维模型中标注时,标定出隧道表面缺陷的面积和隧道表面缺陷与特征线或特征点的间距。在三维模型中标定隧道表面缺陷的面积和隧道表面缺陷与特征线或特征点的间距,可使隧道表面缺陷在三维模型中的信息更加直观。
本发明的有益效果为:
1.本发明包括三维激光扫描仪,三维激光扫描仪能对隧道进行点云数据采集,从而可通过点云抽稀封装得到三维模型。红外热成像仪能探测隧道表面缺陷,当本装置探测到渗水、空鼓等缺陷时,可将本装置停下,红外热成像仪对隧道表面缺陷进行采集。隧道表面缺陷信息经处理后可标注到三维模型中,从而隧道表面缺陷的位置能在三维模型中准确标注,方便对隧道表面缺陷进行初步判定、维修时快速查找隧道表面缺陷。
2.本发明可一次性采集隧道表面缺陷信息和隧道空间点云数据信息,采集效率高。采集信息自动记录,不受作业的人员的主观素质的影响。
附图说明
图1是本发明的装置的结构示意图;
图2是本发明的方法流程图。
图中,1-平台;2-红外热成像仪;3-三维激光扫描仪;4-工作站;5-云台;6-斜杆;7-工作台;8-滚轮;9-支架。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示,本实施例的隧道病害检测装置,包括平台1,平台1上安装有用于采集隧道表面缺陷的红外热成像仪2,平台1上还安装有用于获取隧道三维模型的三维激光扫描仪3,还包括用于将红外热成像仪2拍摄的隧道表面缺陷在三维模型中标定的工作站4。
本发明的装置包括三维激光扫描仪3,三维激光扫描仪3能对隧道进行点云数据采集,从而可通过点云抽稀封装得到三维模型。红外热成像仪2能探测隧道表面缺陷,当本装置探测到渗水、空鼓等缺陷时,可将本装置停下,红外热成像仪2对隧道表面缺陷进行采集。隧道表面缺陷信息经处理后可标注到三维模型中,从而隧道表面缺陷的位置能在三维模型中准确标注,方便对隧道表面缺陷进行初步判定、维修时快速查找隧道表面缺陷。本装置可一次性采集隧道表面缺陷信息和隧道空间点云数据信息,采集效率高。采集信息自动记录,不受作业的人员的主观素质的影响。
更进一步,所述红外热成像仪2与平台1之间安装有用于调整红外热成像仪2方向的云台5。云台5能将红外热成像仪2进行360°旋转,当红外热成像仪2探测或三维激光扫描仪3探测到隧道表面缺陷时,云台5调整红外热成像仪2的角度对准隧道表面缺陷拍摄影像。
所述平台1上固定有斜杆6,斜杆6的另一端固定有用于设置工作站4的工作台7,红外热成像仪2和三维激光扫描仪3均与工作台7电连接。红外热成像仪2和三维激光扫描仪3均能将采集的信息发送至工作台7,从而方便对信息进行处理,并将隧道表面缺陷信息在三维模型中进行标定。所述平台1的底部安装有滚轮8。对隧道信息进行采集时,推动装置,则滚轮8在地面滚动,保证装置移动时更加平稳,提高信息采集的准确性。所述平台1上安装有支架9,三维激光扫描仪3安装于支架9的另一端。支架9能对三维激光扫描仪3进行稳定支撑,三维激光扫描仪3安装到确定的高度,方便对隧道的三维点云数据进行采集。所述三维激光扫描仪3上设置有可见光源,方便对隧道三维点云数据进行准确采集。
如图2所示,本实施例的隧道病害检测方法,包括如下步骤:
三维激光扫描仪3记录隧道点云数据,点云数据中包含特征点和特征线。其中特征点或特征线为易于识别的颜色较深的点或线。经点云抽稀封装后,可得到隧道的三维模型,且三维模型中包含特征点和特征线。
红外热成像仪2对隧道表面缺陷进行探测,红外热成像仪2采集的隧道表面缺陷影像信息中包含特征点和特征线。然后将红外热成像仪2采集到的二维温度分布图在Matlab软件中进行处理,求解得到隧道表面缺陷区域的轮廓及面积大小。
在三维模型上通过特征点和特征线找到对应位置将质量缺陷信息进行标注。把经Matlab软件的图像中的特征点、特征线和缺陷区域提取出来,经格式转换后与三维模型中的同名特征点和特征线在Geomagic Studio软件中进行融合,得到带有隧道表面缺陷信息的三维模型。三维模型和隧道表面缺陷影像中均含有特征点和特征线,且同一特征点在三维模型和隧道表面缺陷影像中的名称相同,同一特征线在三维模型和隧道表面缺陷影像中的名称相同。标注隧道表面缺陷时,通过将隧道表面缺陷影像中的特征点、特征线与三维模型中的特征点、特征线融合,即可得到带有隧道表面缺陷信息的三维模型。
将隧道表面缺陷在三维模型中标注时,标定出隧道表面缺陷的面积和隧道表面缺陷与特征线或特征点的间距。在三维模型中标定隧道表面缺陷的面积和隧道表面缺陷与特征线或特征点的间距,可使隧道表面缺陷在三维模型中的信息更加直观。
本发明不局限于上述可选实施方式,任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道病害检测装置,其特征在于,包括平台(1),平台(1)上安装有用于采集隧道表面缺陷的红外热成像仪(2),平台(1)上还安装有用于获取隧道三维模型的三维激光扫描仪(3),还包括用于将红外热成像仪(2)拍摄的隧道表面缺陷在三维模型中标定的工作站(4)。
2.根据权利要求1所述的一种隧道病害检测装置,其特征在于,所述红外热成像仪(2)与平台(1)之间安装有用于调整红外热成像仪(2)方向的云台(5)。
3.根据权利要求1所述的一种隧道病害检测装置,其特征在于,所述平台(1)上固定有斜杆(6),斜杆(6)的另一端固定有用于设置工作站(4)的工作台(7),红外热成像仪(2)和三维激光扫描仪(3)均与工作台(7)电连接。
4.根据权利要求1所述的一种隧道病害检测装置,其特征在于,所述平台(1)的底部安装有滚轮(8)。
5.根据权利要求1所述的一种隧道病害检测装置,其特征在于,所述平台(1)上安装有支架(9),三维激光扫描仪(3)安装于支架(9)的另一端。
6.根据权利要求1所述的一种隧道病害检测装置,其特征在于,所述三维激光扫描仪(3)上设置有可见光源。
7.一种隧道病害检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:三维激光扫描仪(3)记录隧道点云数据;红外热成像仪(2)对隧道表面缺陷进行探测;
S2:对点云数据进行点云抽稀封装,得到隧道三维模型;
S3:将隧道表面缺陷在三维模型中标注,得到带有隧道表面缺陷信息的三维模型。
8.根据权利要求7所述的一种隧道病害检测方法,其特征在于,在步骤S1中,红外热成像仪(2)探测到隧道表面缺陷后;
进行步骤S11:对隧道表面缺陷的二维温度分布图进行处理,得到隧道表面缺陷区域的轮廓及面积大小。
9.根据权利要求8所述的一种隧道病害检测方法,其特征在于,在步骤S1中,在步骤S3中,将隧道表面缺陷在三维模型中标注时,具体操作为:把经步骤S11得到的图像中的特征点、特征线和缺陷区域提取出来,经格式转换后与三维模型中的同名特征点和特征线进行融合,得到带有隧道表面缺陷信息的三维模型。
10.根据权利要求7所述的一种隧道病害检测方法,其特征在于,在步骤S1中,在步骤S3中,将隧道表面缺陷在三维模型中标注时,标定出隧道表面缺陷的面积和隧道表面缺陷与特征线或特征点的间距。
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