CN208505286U - 一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统。所述系统包括检测装置及同步定位装置、三维空间信息重建装置以及数据处理装置。通过本实用新型，可以在较短的维护期间内，快速获取三维空间信息数据集，以对隧道进行形变分析，提高了获取数据的效率。且可通过扫描仪与车载平台的共同移动，提高数据的采集精度，从而实现对隧道安全状态的准确评估。

Description

一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统

技术领域

本实用新型涉及隧道检测技术领域，具体而言，涉及一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统、方法及装置。

背景技术

随着我国经济的发展和城市化水平的提高，交通阻塞己经成为我国各大城市的普遍问题。交通阻塞的关键在于城市道路容量不足，道路扩建的速度跟不上车流量增加的速度。为了解决交通拥挤的问题，以减少单位面积道路内的汽车密度为原则，有增加道路容量、减少道路交叉、限制车辆驶入和发展公共运输系统等方法，其中发展高效的地下轨道公共交通，形成四通八达的地下公共交通网是最为主要的措施之一。作为城市中运送旅客的主要载体，其安全问题一直是人们所关注的重点。就地下隧道的轨道交通而言，随着运营时间的增加，隧道建筑空间会发生形变，隧道的变形还会引起的一系列病害问题严重影响地铁隧道的正常运营。隧道中两侧墙壁上安装有通信光缆和动力电缆及其安装支撑结构，隧道顶端有受电弓接触网及安装挂件，其为地铁车辆在隧道内的靠站与正常行驶提供通信与动力保证。因此隧道内建筑空间变形对于轨道交通安全运营环境具有重大的影响。

为保证隧道建筑空间的有效维护与快速检测，在数字城市的概念下，城轨维护保障体系的“数字化”发展过程中，主要体现在使用数字化手段，实现隧道建筑空间内部的相对变化检测，获取隧道的三维建筑空间数据可以进一步提高轨道运营安全的科学管理水平，通过隧道建筑空间的三维数据可以及时了解隧道的形变状态。目前，对隧道空间结构进行检测的测量方法主要有接触式测量和非接触式测量两种方法。接触式测量包括人工量具测量法和传感器测量法，非接触式测量包括三维激光扫描、近景摄影测量、全站仪自由设站测量、精密水准检测、探地雷达检测、红外线热成像测量等。

采用全站仪以及其他辅助设备进行三维数据的获取需要设置扫描仪站点以及布置标靶，在数据采集期间需要搬站，降低了工作效率。

目前，针对现有技术中如何高效准确获取隧道真三维信息数据问题，尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统、方法及装置，以解决现有技术中采用全站仪以及其他辅助设备进行三维数据的获取需要设置扫描仪站点以及布置标靶，在数据采集期间需要搬站，降低了工作效率的问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型提供了一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统，所述系统包括检测装置及同步定位装置、三维空间信息重建装置以及数据处理装置，

所述检测装置包括：车载平台、扫描仪、控制器、惯性导航器、驱动电机、驱动轮以及从动轮，

所述扫描仪位于所述车载平台上，用于采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；

所述惯性导航器，与所述车载平台连接，用于获取所述检测装置的三维姿态数据；

所述控制器，与所述驱动电机连接，用于控制所述驱动电机的转速；

所述驱动电机，与所述驱动轮连接，用于采集所述检测装置的行程数据，并带动所述驱动轮运动；

所述驱动轮以及所述从动轮位于所述车载平台的下方，

所述驱动轮以及所述从动轮位于所述车载平台的下方，所述驱动轮用于带动所述车载平台在所述隧道的轨道上移动；

所述同步定位装置，与所述扫描仪、所述惯性导航器以及所述驱动电机分别连接，用于以所述扫描仪产生的脉冲信号为同步信号，将所述三维姿态数据以及所述行程数据进行数据同步整合，生成定位信息；

所述三维空间信息重建装置，与所述同步定位装置以及所述扫描仪连接，用于基于所述点云数据集以及所述定位信息生成所述隧道的三维空间信息数据集；

所述数据处理装置，用于根据所述三维空间信息数据集对所述隧道进行形变分析。

进一步地，所述扫描仪，用于产生并向所述驱动电机、所述惯性导航器以及所述同步定位装置发送脉冲信号；

所述驱动电机，用于每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的行程数据；并将所记录的行程数据发送至所述同步定位装置；

所述惯性导航器，用于每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的三维姿态数据；并将所记录的三维姿态数据发送至所述同步定位装置；

所述同步定位装置，用于基于所述脉冲信号，将所述记录的行程数据以及所述记录的三维姿态数据合并，以生成所述定位信息。

进一步地，所述三维空间信息重建装置，用于将所述点云数据集与所述定位信息合并，以生成所述三维空间信息数据集。

进一步地，所述检测装置还包括：位置传感器，所述位置传感器，分别安装于所述车载平台前方的左右两侧，分别与所述控制器连接，用于分别根据与轨道内侧面距离的不同产生不同的信号；

所述控制器，用于接收并根据每个位置传感器产生的信号生成控制指令；

所述驱动电机，用于根据所述控制指令改变转速，以调整所述检测装置的移动方向，其中，所述驱动电机以及所述驱动轮之间具有一一对应的关系。

进一步地，所述检测装置还包括：设置在一侧驱动轮上的固定顶紧结构与设置在另一侧驱动轮上的浮动顶紧结构，所述固定顶紧结构和所述浮动顶紧结构构成安全限位系统，用于防止所述检测装置脱轨。

进一步地，所述检测装置还包括：与所述车载平台连接的支撑架，所述扫描仪安装在所述支撑架上，所述支撑架的高度能够进行调节。

进一步地，所述车载平台为“工”字型车载平台，包括两根长横梁以及连接两根长横梁中点的短横梁，所述支撑架安装在所述短横梁的中心处，所述惯性导航器安装在所述车载平台前侧一长横梁的中心处。

进一步地，所述检测装置还包括：与所述控制器连接的红外遥控器，所述红外遥控器用于控制所述检测装置的启停。

进一步地，所述检测装置还包括：供电装置，所述供电装置，与所述扫描仪、惯性导航、位置传感器、驱动电机分别连接，用于提供工作电压。

进一步地，所述三维姿态数据包括：所述检测装置的位置坐标、横滚角、俯仰角以及航向角；所述行程数据包括：所述检测装置移动的路程；所述定位信息为所述三维姿态数据以及所述行程数据合并后得到的信息。

第二方面，本实用新型提供了一种动态三维隧道断面形变检测及分析方法，所述方法应用于第一方面所述的系统中，所述系统包括检测装置，所述方法包括：

控制扫描仪采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；其中，所述扫描仪位于所述检测装置的车载平台上，所述车载平台随所述检测装置的移动而移动；

控制惯性导航器获取所述检测装置的三维姿态数据；

控制驱动电机获取所述检测装置的行程数据；

基于同步信号将所述三维姿态数据、所述行程数据进行数据同步整合，以生成定位信息；其中，所述扫描仪产生的脉冲信号为所述同步信号；

根据所述点云数据集以及所述定位信息生成所述隧道的三维空间信息数据集；

根据所述三维空间信息数据集对所述隧道进行形变分析。

进一步地，所述基于同步信号将所述三维姿态数据、所述行程数据进行数据同步整合，以生成定位信息包括：

控制所述驱动电机每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的行程数据；

控制所述惯性导航器每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的三维姿态数据；

将记录的行程数据与三维姿态数据合并，生成定位信息。

进一步地，根据所述点云数据集以及所述定位信息生成所述隧道的三维空间信息数据集包括：

将点云数据集与定位信息进行合并，生成所述三维空间信息数据集。

进一步地，所述方法还包括：

接收每个位置传感器发送的信号；

根据所述信号生成控制指令，以使得所述驱动电机根据所述控制指令调整自身转速，以进一步改变所述检测装置的移动方向，其中，所述驱动电机以及所述驱动轮之间具有一一对应的关系。

进一步地，在控制扫描仪采集隧道断面信息以及轨道断面信息之前，所述方法还包括：

接收红外遥控器发送的遥控指令，所述遥控指令用于控制所述检测装置的启停。

进一步地，所述方法还包括：

接收所述供电装置提供的电压。

进一步地，所述三维姿态数据包括：所述检测装置的位置坐标、横滚角、俯仰角以及航向角；所述行程数据包括：所述检测装置移动的路程；所述定位信息为所述三维姿态数据以及所述行程数据合并后得到的信息。

第三方面，本实用新型还提供一种动态三维隧道断面形变检测及分析装置，所述装置用于执行第二方面所述的方法，所述分析装置包括：

控制模块，用于控制扫描仪采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；其中，所述扫描仪位于所述检测装置的车载平台上，所述车载平台随所述检测装置的移动而移动；

所述控制模块，还用于控制惯性导航器获取所述检测装置的三维姿态数据；

所述控制模块，还用于控制驱动电机获取所述检测装置的行程数据；

信息生成模块，用于基于同步信号将所述三维姿态数据、所述行程数据进行数据同步整合，以生成定位信息；其中，所述扫描仪产生的脉冲信号为所述同步信号；

所述信息生成模块，还用于根据所述点云数据集以及所述定位信息生成所述隧道的三维空间信息数据集；

形变分析模块，用于根据所述三维空间信息数据集对所述隧道进行形变分析。

进一步地，所述信息生成模块，用于控制所述驱动电机每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的行程数据；控制所述惯性导航器每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的三维姿态数据；将记录的行程数据与三维姿态数据合并，生成定位信息。所述信息生成模块，还用于将点云数据集与定位信息进行合并，生成所述三维空间信息数据集。

应用本实用新型的技术方案，检测装置包括车载平台、扫描仪、控制器、驱动电机、驱动轮以及从动轮。具体地，控制器可一步步地通过控制驱动电机进而控制驱动轮，进一步控制车载平台，从而使车载平台能够在轨道上移动。车载平台的移动又可带动扫描仪进行全方位的扫描。系统则可根据惯性导航器、驱动电机以及扫描仪的脉冲信号生成定位信息，根据定位信息以及扫描仪获取的数据生成三维空间信息数据集，并对三维空间信息数据集进行形变分析，从而对隧道的形变程度进行准确地评估。相较于现有技术来说，数据的采集过程由静态转为动态，不需要设置扫描仪站点，不需要布置标靶，且不需要搬站，可以在较短的维护期间内，快速获取三维空间信息数据集，提高了获取数据的效率。且可通过扫描仪与车载平台的共同移动，提高数据的采集精度，从而实现对隧道安全状态的准确评估。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统的结构框图；

图2是根据本实用新型实施例的一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统的结构框图；

图3是根据本实用新型实施例的一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统所获取的整体弯曲隧道三维空间信息数据集；

图4是根据本实用新型实施例的一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统所获取的隧道局部点云数据集；

图5是根据本实用新型实施例的一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统所生成的隧道病害特征分析影像；

图6是根据本实用新型实施例的一种动态三维隧道断面形变检测及分析方法的流程图；

图7是根据本实用新型实施例的一种动态三维隧道断面形变检测及分析装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

为解决现有技术中采用全站仪以及其他辅助设备进行三维数据的获取需要设置扫描仪站点以及布置标靶，在数据采集期间需要搬站，降低了工作效率的问题，本实用新型实施例提供了一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统，如图1和图2所示，分析系统包括检测装置(图中未示出)及同步定位装置12、三维空间信息重建装置13以及数据处理装置14，

检测装置包括：车载平台7、扫描仪10、控制器6、惯性导航器4、驱动电机2、驱动轮11以及从动轮1，

扫描仪10位于车载平台7上，用于采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；

惯性导航器4，与车载平台7连接，用于获取检测装置的三维姿态数据；

控制器6，与驱动电机2连接，用于控制驱动电机2的转速；

驱动电机2，与驱动轮11连接，用于采集检测装置的行程数据，并带动驱动轮11运动；

驱动轮11以及从动轮1位于车载平台7的下方，

驱动轮11以及从动轮1位于车载平台7的下方，驱动轮11用于带动车载平台7在隧道的轨道上移动；

同步定位装置12，与扫描仪10、惯性导航器4以及驱动电机2分别连接，用于以扫描仪10产生的脉冲信号为同步信号，将三维姿态数据以及行程数据进行数据同步整合，生成定位信息；

三维空间信息重建装置13，与同步定位装置12以及扫描仪10连接，用于基于点云数据集以及定位信息生成隧道的三维空间信息数据集；

数据处理装置14，用于根据三维空间信息数据集对隧道进行形变分析。

在本实用新型实施例中，检测装置包括车载平台7、扫描仪10、控制器6、驱动电机2、驱动轮11以及从动轮1。具体地，控制器6可一步步地通过控制驱动电机2进而控制驱动轮11，进一步控制车载平台7，从而使车载平台7能够在轨道上移动。车载平台7的移动又可带动扫描仪10进行全方位的扫描。系统则可根据惯性导航器4、驱动电机2以及扫描仪10的脉冲信号生成定位信息，根据定位信息以及扫描仪10获取的数据生成三维空间信息数据集，并对三维空间信息数据集进行形变分析，从而对隧道的形变程度进行准确地评估。相较于现有技术来说，数据的采集过程由静态转为动态，不需要设置扫描仪10站点，不需要布置标靶，且不需要搬站，可以在较短的维护期间内，快速获取三维空间信息数据集，提高了获取数据的效率。且可通过扫描仪10与车载平台7的共同移动，提高数据的采集精度，从而实现对隧道安全状态的准确评估。

在一种可能的实现方式中，车载平台7为“工”字型车载平台7，包括两根长横梁以及连接两根长横梁中点的短横梁，支撑架安装在短横梁的中心处，惯性导航器4安装在车载平台7前侧一长横梁的中心处。检测装置还包括：与车载平台7连接的支撑架，扫描仪10安装在支撑架上，支撑架的高度能够进行调节。基于所述车载平台7的特殊结构设计，所述扫描仪10可用于隧道断面以及轨道信息的采集，获得2D点云数据集，且所述支撑架与所述车载平台7固定连接。

在一种可能的实现方式中，检测装置还包括：设置在一侧驱动轮11上的固定顶紧结构与设置在另一侧驱动轮11上的浮动顶紧结构，固定顶紧结构和浮动顶紧结构构成安全限位系统，用于防止检测装置脱轨。所述两个驱动轮11和两个从动轮1均为圆柱轮，且位于所述车载平台7下方，带动所述车载平台7在隧道的轨道上移动。所述车载平台7采用后轮驱动，即所述平台前侧两轮为从动轮1，后侧两轮为驱动轮11。为提高所述车载平台7在隧道弯道处运行平稳性和位置准确性，在所述驱动轮11一侧设置固定顶紧机构，另一侧设置浮动顶紧机构。所述检测装置在隧道弯道处转向时，轨道对所述驱动轮11产生自动调整力，使浮动顶紧机构产生位移形变，从而贴紧轨道实现准确转向。所述固定顶紧机构和浮动顶紧机构构成了安全限位系统，从而防止所述检测装置脱轨；

在一种可能的实现方式中，检测装置还包括：位置传感器3，位置传感器3，分别安装于车载平台7前方的左右两侧，分别与控制器6连接，用于分别根据与轨道内侧面距离的不同产生不同的信号；控制器6，用于接收并根据每个位置传感器3产生的信号生成控制指令；驱动电机2，用于根据控制指令改变转速，以调整检测装置的移动方向，其中，驱动电机2以及驱动轮11之间具有一一对应的关系。

所述两个独立驱动电机2作用于所述两个驱动轮11，通过所述电机的作用，由驱动轮11带动从动轮1，实现车载平台7的自主动力转向。所述两个位置传感器3安装于所述车载平台7前方左右两侧，通过检测与隧道的轨道内侧面之间距离变化进行所述平台移动方向的调整。轨道的不同转向引起左右两侧的所述位置传感器3的检测信号发生不同变化，进而引起左右两侧所述驱动电机2产生转速调整，从而实现相应转向。例如，当所述检测装置行驶到轨道的右转弯道时，左侧传感器与左侧轨道距离缩小，仍可以接收检测反馈信号；右侧传感器因与右侧轨道距离超出预设阈值而无法接收所述检测反馈信号。所述控制器6根据两侧传感器检测反馈信号的不同变化，对所述两侧驱动电机2进行转速调控，左侧驱动电机2适当加速，右侧电机适当减速，从而使所述检测装置实现右侧转向；

在一种可能的实现方式中，扫描仪10，用于产生并向驱动电机2、惯性导航器4以及同步定位装置12发送脉冲信号；驱动电机2，用于每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的行程数据；并将所记录的行程数据发送至同步定位装置；惯性导航器4，用于每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的三维姿态数据；并将所记录的三维姿态数据发送至同步定位装置；同步定位装置12，用于基于脉冲信号，将记录的行程数据以及记录的三维姿态数据合并，以生成定位信息。三维空间信息重建装置13，用于将点云数据集与定位信息合并，以生成三维空间信息数据集，其中，三维姿态数据包括：检测装置的位置坐标、横滚角、俯仰角以及航向角；行程数据包括：检测装置移动的路程；定位信息为三维姿态数据以及行程数据合并后得到的信息。其中，对三维空间信息数据集进行数据结构分析，生成隧道三维空间影像，通过对所述隧道三维空间影像的分析，一方面可进一步生成隧道病害特征影像；另一方面可对隧道进行形变分析，确定隧道变形程度。

在一种可能的实现方式中，检测装置还包括：与控制器6连接的红外遥控器8，红外遥控器8用于控制检测装置的启停。供电装置5，与扫描仪10、惯性导航器4、位置传感器3、驱动电机2分别连接，用于提供工作电压。优选的，所述供电装置5为锂电池。

由此，本实用新型基于惯性导航姿态定位的动态真三维隧道断面形变检测分析系统，数据采集效率高，不需要设置扫描仪站点，不需要布置标靶，可以在地铁较短的维护期间内，快速获取所要扫描区间的隧道空间真三维数据；采集的数据精度比较高，在有限的隧道截面范围内，扫描仪的断面扫描具有很高的数据采集精度；基于传感器实时反馈控制的两轮驱动实现小车始终沿着轨距中心线匀速行驶，确保小车的稳定性和数据的可靠性；采集的是真三维数据，本实用新型基于惯性导航进行所述检测装置姿态分析，相对于其他方法，获取数据准确、及时，能够更真实全面地反映隧道及轨道三维空间信息，可用于隧道形变分析、病害检测以及三维建模构建智慧运维平台。

如图3和图4所示为所述基于惯性导航姿态定位的动态真三维隧道断面形变检测分析系统所采集的隧道局部点云数据集以及通过同步整合后生成的整体弯曲隧道的真三维空间点云数据集，根据所述以上数据集可准确获取隧道及轨道三维空间信息，从而进一步实现如图5所示的隧道形变分析及隧道病害特征分析。

图6示出了根据本实用新型实施例的一种分析方法，方法应用于上述实施例所示的系统中，系统包括检测装置，方法包括：

步骤601、控制扫描仪采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；其中，扫描仪位于检测装置的车载平台上，车载平台随检测装置的移动而移动；

步骤602、控制惯性导航器获取检测装置的三维姿态数据；

步骤603、控制驱动电机获取检测装置的行程数据；

步骤604、基于同步信号将三维姿态数据、行程数据进行数据同步整合，以生成定位信息；其中，扫描仪产生的脉冲信号为同步信号；

步骤605、根据点云数据集以及定位信息生成隧道的三维空间信息数据集；

步骤606、根据三维空间信息数据集对隧道进行形变分析。

相较于现有技术来说，数据的采集过程由静态转为动态，不需要设置扫描仪站点，不需要布置标靶，且不需要搬站，可以在较短的维护期间内，快速获取三维空间信息数据集，提高了获取数据的效率。且可通过扫描仪与车载平台的共同移动，提高数据的采集精度，从而实现对隧道安全状态的准确评估。

在一种可能的实现方式中，步骤604、基于同步信号将三维姿态数据、行程数据进行数据同步整合，以生成定位信息包括：控制驱动电机每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的行程数据；控制惯性导航器每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的三维姿态数据；将记录的行程数据与三维姿态数据合并，生成定位信息。

在一种可能的实现方式中，步骤S605、根据点云数据集以及定位信息生成隧道的三维空间信息数据集包括：将点云数据集与定位信息进行合并，生成三维空间信息数据集。

在一种可能的实现方式中，方法还包括：接收每个位置传感器发送的信号；根据信号生成控制指令，以使得驱动电机根据控制指令调整自身转速，以进一步改变检测装置的移动方向，其中，驱动电机以及驱动轮之间具有一一对应的关系。

在一种可能的实现方式中，在控制扫描仪采集隧道断面信息以及轨道断面信息之前，方法还包括：接收红外遥控器发送的遥控指令，遥控指令用于控制检测装置的启停。

在一种可能的实现方式中，方法还包括：接收供电装置提供的电压。

在一种可能的实现方式中，三维姿态数据包括：检测装置的位置坐标、横滚角、俯仰角以及航向角；行程数据包括：检测装置移动的路程；定位信息为三维姿态数据以及行程数据合并后得到的信息。

图7示出了一种动态三维隧道断面形变检测及分析装置，其特征在于，该装置用于执行图6所示的方法，分析装置包括：

控制模块701，用于控制扫描仪采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；其中，扫描仪位于检测装置的车载平台上，车载平台随检测装置的移动而移动；

控制模块701，还用于控制惯性导航器获取检测装置的三维姿态数据；

控制模块701，还用于控制驱动电机获取检测装置的行程数据；

信息生成模块702，用于基于同步信号将三维姿态数据、行程数据进行数据同步整合，以生成定位信息；其中，扫描仪产生的脉冲信号为同步信号；

信息生成模块702，还用于根据点云数据集以及定位信息生成隧道的三维空间信息数据集；

形变分析模块703，用于根据三维空间信息数据集对隧道进行形变分析。

相较于现有技术来说，数据的采集过程由静态转为动态，不需要设置扫描仪站点，不需要布置标靶，且不需要搬站，可以在较短的维护期间内，快速获取三维空间信息数据集，提高了获取数据的效率。且可通过扫描仪与车载平台的共同移动，提高数据的采集精度，从而实现对隧道安全状态的准确评估。

信息生成模块702，用于控制驱动电机每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的行程数据；控制惯性导航器每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的三维姿态数据；将记录的行程数据与三维姿态数据合并，生成定位信息。

信息生成模块702，还用于将点云数据集与定位信息进行合并，生成三维空间信息数据集。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。

上面结合图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统，其特征在于，所述系统包括检测装置及同步定位装置、三维空间信息重建装置以及数据处理装置，

所述检测装置包括：车载平台、扫描仪、控制器、惯性导航器、驱动电机、驱动轮以及从动轮，

所述扫描仪位于所述车载平台上，用于采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；

所述惯性导航器，与所述车载平台连接，用于获取所述检测装置的三维姿态数据；

所述控制器，与所述驱动电机连接，用于控制所述驱动电机的转速；

所述驱动电机，与所述驱动轮连接，用于采集所述检测装置的行程数据，并带动所述驱动轮运动；

所述驱动轮以及所述从动轮位于所述车载平台的下方，

所述驱动轮以及所述从动轮位于所述车载平台的下方，所述驱动轮用于带动所述车载平台在所述隧道的轨道上移动；

所述同步定位装置，与所述扫描仪、所述惯性导航器以及所述驱动电机分别连接，用于以所述扫描仪产生的脉冲信号为同步信号，将所述三维姿态数据以及所述行程数据进行数据同步整合，生成定位信息；

所述三维空间信息重建装置，与所述同步定位装置以及所述扫描仪连接，用于基于所述点云数据集以及所述定位信息生成所述隧道的三维空间信息数据集；

所述数据处理装置，用于根据所述三维空间信息数据集对所述隧道进行形变分析。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述扫描仪，用于产生并向所述驱动电机、所述惯性导航器以及所述同步定位装置发送脉冲信号；

所述驱动电机，用于每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的行程数据；并将所记录的行程数据发送至所述同步定位装置；

所述惯性导航器，用于每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的三维姿态数据；并将所记录的三维姿态数据发送至所述同步定位装置；

所述同步定位装置，用于基于所述脉冲信号，将所述记录的行程数据以及所述记录的三维姿态数据合并，以生成所述定位信息。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述三维空间信息重建装置，用于将所述点云数据集与所述定位信息合并，以生成所述三维空间信息数据集。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：位置传感器，

所述位置传感器，分别安装于所述车载平台前方的左右两侧，分别与所述控制器连接，用于分别根据与轨道内侧面距离的不同产生不同的信号；

所述控制器，用于接收并根据每个位置传感器产生的信号生成控制指令；

所述驱动电机，用于根据所述控制指令改变转速，以调整所述检测装置的移动方向，其中，所述驱动电机以及所述驱动轮之间具有一一对应的关系。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：设置在一侧驱动轮上的固定顶紧结构与设置在另一侧驱动轮上的浮动顶紧结构，所述固定顶紧结构和所述浮动顶紧结构构成安全限位系统，用于防止所述检测装置脱轨。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：与所述车载平台连接的支撑架，

所述扫描仪安装在所述支撑架上，所述支撑架的高度能够进行调节。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述车载平台为“工”字型车载平台，包括两根长横梁以及连接两根长横梁中点的短横梁，所述支撑架安装在所述短横梁的中心处，所述惯性导航器安装在所述车载平台前侧一长横梁的中心处。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：与所述控制器连接的红外遥控器，所述红外遥控器用于控制所述检测装置的启停。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：供电装置，

所述供电装置，与所述扫描仪、惯性导航、位置传感器、驱动电机分别连接，用于提供工作电压。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的系统，其特征在于，

所述三维姿态数据包括：所述检测装置的位置坐标、横滚角、俯仰角以及航向角；

所述行程数据包括：所述检测装置移动的路程；

所述定位信息为所述三维姿态数据以及所述行程数据合并后得到的信息。