CN113916133A - 基于ccd线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统，具有地铁隧道衬砌后利用红外线对裂缝进行检测以及对裂缝图像的收集便于更好的分析等功能。包括固定在云台上的CCD线性阵列摄像机、激光源用以隧道衬砌图像的采集；IPC(独立工业计算机)、图像采集卡用以将CCD扫描的图像进行储存；红外线发射器和接收器用以检测裂缝。通过红外线发射器和接收器之间的时间差值来进行裂缝长度的计算，并通过CCD将其图像收集同时储存到带有图像采集卡的IPC中，以便后续对裂缝的分析与修复。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统。
背景技术
现如今，裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一。没裂缝的衬砌是极少的。衬砌裂缝往往是多种因素共同作用的结果，其对衬砌的危害度也不一，严重的裂缝不仅危害衬砌的整体性和稳定性，还会引起其它病害的发生，如渗漏、冻融溶蚀以及钢筋锈蚀等。这些病害与裂缝形成恶性循环，对衬砌的美观性及耐久性都会产生影响。为了避免事故的发生，往往需要对裂缝进行检测。
现有的检测技术无法将裂缝检测和图像采集融合起来，通过红外线检测裂缝，并将裂缝通过图像具体观察，从而能更全面的实现全宽度内裂缝检测以及为裂缝检测提供快速、全面的检测技术手段。
发明内容
本发明公开了一种基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统，可以实现覆盖全宽度内裂缝的检测，为裂缝检测提供快速、全面的检测技术手段，提供了着重点，解决现阶段技术上的部分缺陷。
一种基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统，包括用于扫描隧道图像的图像采集系统、用于储存CCD所扫描图像和红外线装置时间差的储存系统、用于检测裂缝的红外线装置系统和供电装置；供电装置向图像采集系统、储存系统和红外线装置系供电。
所述的图像采集系统包括CCD线性阵列摄像机、激光源、云台；云台固定在检测列车的卡槽中，CCD线性阵列摄像机与云台紧密连接以防止抖动导致图像不清晰；激光源与CCD线性阵列摄像机放在同一方向上用以增强隧道内的亮度；
所述的储存系统包括与图像采集系统和红外线装置系统所连接的IPC(独立工业计算机)与图像采集卡；储存系统放置在检测车的内部用以储存图像以及记录红外线装置的时间差，用以后续处理。
所述的红外线装置系统包括在同一方向上的红外线发射器以及红外线接收器。红外线装置系统布置在焊接在卡槽处的钢板上，由于红外线传播速度很大，故检测列车车速相比之下可以忽略不计，只需记录红外线发射和接收的时间差即可计算裂缝长度。
CCD线性阵列摄像机的固定方向以及数量根据隧道的宽度与高度合理布置；云台、激光源、红外线装置系统与CCD线性阵列摄像机同步合理布置。
所述的供电装置为隧道内电力设备，或置独立电源，方便检修更换，可避免线路原因引起的整体或局部瘫痪。
所述激光源的激光闪烁频率为2kHz，可以解决隧道内因光线暗且光照不均匀所导致的图像质量差的问题。
本发明由车轮编码器统一发出信号控制各系统同步工作，消除了检测时环境因素的影响，保证数据准确有效。
本发明的工作过程：
本发明所述各系统同步开始工作后，随着检测车的移动，CCD线性阵列摄像机在激光源的均匀照射下，将隧道内各个位置的图像采集下来并储存在IPC中；与此同时，红外线发射器随着检测车移动向各个位置发射红外线并有接收器接收各个位置发出的红外线，并将时间差传入IPC中。
研究人员可通过IPC中的数据计算裂缝并根据所采集的图像进行核对，从而对病害及时进行修补处理。
本发明的有益效果是：
本发明可应用在公路隧道、地铁管道等多种隧道裂缝检测，也可用于桥梁、路面裂缝的检测。
本发明由红外线装置和图像采集两种办法对裂缝进行检测，可以实现覆盖全宽度内裂缝的检测，为裂缝检测提供快速、全面的检测技术手段；双重检测使结果更具有准确性，从而可以更快更好地对裂缝进行修复。
附图说明
图1为本发明检测设备总体主视图；
图2为本发明检测单个检测设备具体细部图；
图3为本发明检测流程图。
1-检测架、2-基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统、3-钢板、4-红外线接收器、5-红外线发射器、6-激光源、7-CCD线性阵列摄像机、8-云台、9-卡槽、10-部分检测架。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统，其特征在于：包括用于扫描隧道图像的图像采集系统、用于储存CCD所扫描图像和红外线装置时间差的储存系统、用于检测裂缝的红外线装置系统和供电装置；供电装置向图像采集系统、储存系统和红外线装置系供电。
所述的图像采集系统包括CCD线性阵列摄像机7、激光源6、云台8；云台8固定在检测列车的卡槽9中，CCD线性阵列摄像机7与云台8紧密连接；激光源6与CCD线性阵列摄像机7放在同一方向上用以增强隧道内的亮度；
所述的储存系统包括与图像采集系统和红外线装置系统所连接的IPC(独立工业计算机)与图像采集卡；储存系统放置在检测车的内部用以储存图像以及记录红外线装置的时间差，用以后续处理。
所述的红外线装置系统包括在同一方向上的红外线发射器5和红外线接收器4；红外线装置系统焊接在卡槽9处的钢板3上。
所述的供电装置为隧道内电力设备或置独立电源。
所述激光源6的激光闪烁频率为2kHz。
如图1所示，本发明的的检测架1与隧道衬砌相吻合，以便一次就可以测量整个隧道衬砌的各个方向、各个位置的裂缝情况。
基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统2的数量可以根据隧道的宽度与高度合理布置。
卡槽9的数量根据隧道衬砌的宽高来确定；云台8通过螺栓固定在卡槽9上以防止震动；CCD线性阵列摄像机7固定在云台8上，为了得到更清晰更稳定的裂缝图像信息。
CCD线性阵列摄像机7具有高解析度、低杂讯、动态范围广、体积小、质量轻、耗电低等优点，正适用于复杂的地下隧道结构，且不受磁场影响。
钢板3的规格为长30cm、宽10cm、厚5cm，焊接在卡槽9上以便于放置检测设备，焊接会使钢板3更牢固；激光源6的底座由螺栓固定在钢板3上，激光源6的光源部分可以转动以便使隧道内各个位置均有足够的亮度。
红外线发射器5和红外线接收器4并排由螺栓固定在钢板3上；实际检测过程中，发射器5在接收器4的前方，由于红外线的传播速度远大于检测车的行驶速度，所以发射器5的反馈刚好可以被接收器4接收，记录时间差即可算出裂缝长度。
激光源6、红外线发射器5、红外线接收器4的布置数量和方向均与CCD线性阵列摄像机7一致，为了消除环境等外界因素干扰。
设备整体安装在轨道检测车上，开始检测时由车辆编码器统一发射控制信号给CCD线性阵列摄像机7、激光源6和红外线发射器5，使各设备同步工作。
如图3所示，接收到控制信号的各检测装置开始各自工作，CCD线性阵列摄像机7将其扫描的图像通过连接线传入储存在放置检测车内部的IPC和图像采集卡；红外线发射器5发射红外线由接收器4接收，且二者均将发射时间和接收时间储存到IPC中用以分析计算。
待检测完毕后，相关人员可以根据IPC中的数据计算裂缝大小，并通过图像来确定裂缝位置和裂缝具体形态，为裂缝检测提供快速、全面的检测技术手段。
Claims (3)
1.一种基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统，其特征在于：包括用于扫描隧道图像的图像采集系统、用于储存CCD所扫描图像和红外线装置时间差的储存系统、用于检测裂缝的红外线装置系统和供电装置；供电装置向图像采集系统、储存系统和红外线装置系供电；
所述的图像采集系统包括CCD线性阵列摄像机(7)、激光源(6)、云台(8)；云台(8)固定在检测列车的卡槽(9)中，CCD线性阵列摄像机(7)与云台(8)连接；激光源(6)与CCD线性阵列摄像机(7)放在同一方向上用以增强隧道内的亮度；
所述的储存系统包括与图像采集系统和红外线装置系统所连接的IPC与图像采集卡；储存系统放置在检测车的内部用以储存图像以及记录红外线装置的时间差，用以后续处理。
所述的红外线装置系统包括在同一方向上的红外线发射器(5)和红外线接收器(4)；红外线装置系统焊接在卡槽(9)处的钢板(3)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统，其特征在于：所述的供电装置为隧道内电力设备或置独立电源。
3.根据权利要求1所述的一种基于CCD线性阵列摄像机和红外线复合隧道裂缝检测系统，其特征在于：所述激光源(6)的激光闪烁频率为2kHz。
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