CN114689599A - 隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法，主要包括：采集控制主机A、线阵相机采集单元B、智能支架C、智能支架旋转控制系统D、智能支架伸缩控制系统E。所述线阵相机采集单元B固定安装在智能支架C上，线阵相机采集单元B中固定安装有测距仪F和测角仪G。F和G用于确定线阵相机采集单元B的姿态参数及相机距离隧道壁的距离参数，采集控制主机A控制B并实现隧道表观图像的数据采集，D和E用于智能支架C的调节控制。通过车载采集装置及其控制方法可实现对隧道表观图像的高精度采集。
Description
技术领域
本发明涉及隧道表观图像识别技术领域，特别是涉及一种隧道表观图像智能采集装置及其控制方法。
背景技术
2021年，全国公路总里程约为520万公里，其中公路隧道于在2020年底共有21316处、2199.93万延米。由于受周边岩土体变化、车辆运行、外部施工、注浆不足等影响，公路隧道结构常出现形变过大、渗漏水、空鼓、结构背后空洞等病害，直接威胁地铁运营安全和结构安全。因此，急需开展隧道检测工作，查明当前隧道结构现状，对于发现的病害及时处理，消除安全隐患。
公路隧道大多属于混凝土结构，隧道内环境阴暗、潮湿，衬砌表面管线密布，隧道裂缝的颜色与部分背景结构的颜色相近，不易识别区分，此外，裂缝形态各异且不规则，对裂缝的描述记录如长宽和形状等也较为复杂。当前衬砌裂缝检测大多采用人工目视检测和基于图像处理的裂缝检测技术，其检测效率和精度均难以满足实际的需求。随着机器视觉技术的快速发展，中国矿业大学(北京)于2019年自主研发出一种集成多种检测设备的公路铁隧道安全隐患智能综合检测车，其上搭载CCD线阵相机等设备，用以获取隧道表面图像信息，根据图像进行隧道衬砌表观裂缝的智能识别。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法，可实现对隧道表观图像的高精度采集。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
隧道表观图像的车载采集装置，包括：采集控制主机、线阵相机采集单元、智能支架、测距仪和测角仪。
所述线阵相机采集单元设置于所述智能支架上，并在工作状态下，所述线阵相机采集单元的采集方向垂直于被探测隧道壁表面；
所述智能支架的底端固定在公路隧道车的后部；所述测距仪和测角仪固定安装在线阵相机采集单元外壳上。
所述采集控制主机通过线缆方式与所述线阵相机采集单元、测距仪以及测角仪进行信息传输；所述采集控制主机用于获取所述线阵相机采集单元采集的高精度隧道表观图像和相机单元本身的姿态参数、距离隧道壁的距离参数。
隧道表观图像的车载采集装置的控制方法，包括智能支架旋转控制系统、智能支架伸缩控制系统。相机采集单元在该方向上进行伸缩运动，从而实现相机采集单元物距的调节，获得高分辨率图像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明隧道表观图像的车载采集装置的结构图；
图2为本发明隧道表观图像的车载采集装置的三视图。
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。
针对当前隧道表观图像采集精度低、且车体行进方向与相机探测方向复杂的现状，本发明提供了一种隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和2所示，本发明提供的隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法包括采集控制主机、线阵相机采集单元、智能支架、智能支架旋转控制系统、智能支架伸缩控制系统、测距仪和测角仪。
所述测距仪和测角仪固定安装在线阵相机采集单元外壳上，并在工作状态下，所述测距、测角仪的参数数据与线阵相机系统单元本身姿态数据一致；所述线阵相机采集单元设置于所述智能支架上，并在工作状态下，所述线阵相机采集单元的采集方向垂直于被探测隧道壁表面；所述智能支架的底端固定在公路隧道车的后部。
所述采集控制主机通过线缆方式与所述线阵相机采集单元、测距仪以及测角仪进行信息传输；所述采集控制主机用于获取所述线阵相机采集单元采集的高精度隧道表观图像；所述采集控制主机控制测距仪和测角仪实现线阵相机采集单元本身的姿态参数、距离隧道壁的距离参数。
采集控制主机包括采集控制子系统和人机交互界面，该采集控制子系统可实现采集参数的设置、采集过程的控制、隧道表观图像的采集、以及数据的显示与存储等功能；即采集控制子系统包括微控制器、数据获取模块以及存储模块；微控制器用于协同采集控制子系统内各个模块工作以及控制人机交互界面的显示信息；数据获取模块用于获取线阵相机采集单元采集的高精度隧道表观图像数据；存储模块用于存储数据采集参数和隧道表观图像数据。
智能支架包括架体，旋转底盘和伸缩机构。相机旋转底盘底座固定在尾部车体上，底盘和架体通过螺丝连接，该底盘主要用于调节智能支架的方向；伸缩机构内端固定在架体的上部，外端与线阵相机采集单元固定连接，主要用于控制相机在该方向上的伸缩运动。
该系统的主要功能是在探测车正常工作的同时，利用该系统进行对隧道表观图像数据实时采集，从而获得高分辨率图像。
为实现上述目的，本发明提供了种隧道表观图像的车载采集装置的控制方法，包括如下步骤：
所述的智能支架旋转控制系统、智能支架伸缩控制系统与智能支架通过线缆连接，且在控制端设置有控制按钮。
在车体单方向行进时，通过智能支架旋转控制系统的按钮控制底盘的液压马达驱动，可控制底盘绕中心轴来调节智能支架的方向，实现隧道左右两侧表观图像的数据采集。
伸缩机构工作时，调节智能支架伸缩控制系统使图中的五台相机采集单元在丝杆电机滑轨工作台固定方向上进行伸缩运动，从而实现相机采集单元物距的调节，获得高分辨率图像。为实现相邻两个相机采集的数据有10％以上重合度，通过伸缩机构与架体连接部位保留孔位对伸缩机构左右方向微调。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法，其特征在于：所述车载相机采集装置及控制方法主要包括：采集控制主机A、线阵相机采集单元B、智能支架C、智能支架旋转控制系统D、智能支架伸缩控制系统E、测距仪F和测角仪G；通过车载采集装置及其控制方法，实现对隧道表观图像的高精度采集。
所述智能支架C固定安装在检测车尾部；
所述测距仪F和测角仪G固定安装在线阵相机采集单元B外壳上。
2.根据权利要求1所述的隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法，其特征在于：所述的采集控制主机A与线阵相机采集单元B、测距仪F和测角仪G通过线缆连接，在工作状态时，采集控制主机A控制B实现隧道表观图像的数据采集；采集控制主机A控制F和G实现线阵相机采集单元B的姿态参数及相机距离隧道壁的距离参数的采集。
3.根据权利要求1所述的隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法，其特征在于：线阵相机采集单元B的数量由计算确定计算公式如下：
其中R是隧道的半径，L是单个相机的可覆盖的环向长度，得到的倍率N取整数即为最优相机数量；线阵相机采集单元B的数量达到最优数量N时，可实现对隧道轨道板以上环向范围的全覆盖探测。
4.根据权利要求1所述的隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法，其特征在于：所述的智能支架C包括：架体，旋转底盘，伸缩机构。相机旋转底盘底座固定在尾部车体上，底盘和架体通过螺丝连接。
5.所述的智能支架旋转控制系统D、智能支架伸缩控制系统E与智能支架C通过线缆连接，且在D和E端设置有控制按钮；
所述智能支架C的旋转底盘采用液压马达驱动，该部分受智能支架旋转控制系统D的按钮控制，可使底盘绕中心轴进行旋转，旋转范围在0°-180°，使检测车单方向行进时通过调节智能支架C的方向实现隧道左右两侧表观图像的数据采集；
所述架体和伸缩机构固定连接，伸缩机构主要由丝杆电机滑轨工作台和弧形固定板组成，其内端固定在架体的上部，外端与线阵相机采集单元B固定连接；伸缩机构工作时，可使相机采集单元B在该方向上进行伸缩运动，从而实现相机采集单元B物距的调节，获得高分辨率图像。
6.所述伸缩机构与架体连接部位保留孔位，可以实现伸缩机构左右方向微调，实现相邻两个相机采集的数据有10％以上重合度。
Priority Applications (1)
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| CN202210326870.2A CN114689599A (zh) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | 隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法 |
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| CN (1) | CN114689599A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116609341A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-08-18 | 广州南方测绘科技股份有限公司广州分公司 | 一种隧道表观采集设备及方法 |
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- 2022-03-30 CN CN202210326870.2A patent/CN114689599A/zh active Pending
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