[实用新型]一种用于公路隧道检测的立体扫描机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动检测技术领域，尤其涉及一种用于公路隧道检测的立体扫描机器人。

背景技术

随着我国高速公路建设的快速发展，隧道检测量也逐渐增多，传统的人工检测方法需要在全封闭或半封闭交通的前提下，借助裂缝观测仪、升降车等设备完成表观病害的检测，检测速度慢、精度低、人工主观程度高，更重要的是无法实现病害的数据化管理，难以满足日益增长的隧道养护需求。值得注意的是，2015版《公路隧道养护技术规范》(JTG_H12-2015)新增了经常检查项，检测频率也大幅增加，并鼓励运用信息化手段开展隧道检测，因此，近年来基于机器视觉的隧道检测车的研制和应用工作已成为行业研究热点。

基于计算机视觉的快速检测方法具有形象直观、速度快、精度高、数据易于保存等优点，被广泛应用于无损检测领域，但是现有的隧道智能检测产品的数字成像技术的实现方式主要以商业相机、工业线扫描、工业面阵等2D数字相机为主，只能采集病害在XY平面内的表观信息，无法获得沿Z方向的深度信息。这也导致在病害识别环节，尤其是对于裂缝等几何尺寸较小的病害，系统自动识别的准确率低、误检率高，往往需要人工进行识别和干预，很难实现全自动智能识别。因此，虽然基于机器视觉的隧道检测车在外业采集中具有突出的优点，但是仍然需要将大量人力和时间投入到内业数据处理中。

随着机器视觉技术的不断发展，利用结构光三角测量原理的3D立体成像技术被广泛应用于冶炼金属、轮胎制造、汽车制造、电子产品制造等行业，用于测量待检物三维尺寸。基于3D立体成像技术实现待测物的三维数字化模型重建和三维测量已成为机器视觉的发展趋势，但是现有的3D数字相机应用于公路隧道检测时存在以下技术问题：1、无法分辨裂缝等几何尺寸较小的隧道病害；2、产生海量的数据，这将给现场数据储存以及后期数据处理带来严重的影响；3、车辆在公路隧道行驶时，受驾驶员主观意识、车流量影响等影响，车辆将会偏离中心线行驶，这将导致3D数字相机与衬砌表面之间的距离时刻在变化，考虑到现有3D数字相机采用的工作原理是结构光三角测量法，与2D数字相机相比景深很小，因此当被测物处于工作距离之外时，相机将无法采集图像。

综上所述，现有的基于2D机器视觉的隧道智能检测车在病害识别环节，系统自动识别准确率低、误检率高，需要人工进行识别和干预，需要耗费大量人力。另外，由于3D数字相机自身特性限制以及公路隧道病害复杂、检测条件苛刻等原因，导致三维立体扫描技术应用于公路隧道检测时还存在诸多技术难题亟待解决。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种用于公路隧道检测的立体扫描机器人，至少部分解决上述技术问题。

为此，本实用新型提供一种用于公路隧道检测的立体扫描机器人，包括线扫描相机、激光光源、位姿调节分支、3D数字相机、激光三维扫描仪和安装平台，所述安装平台包括基础平台、定位桁架、左侧90°扇形板和右侧90°扇形板，所述左侧90°扇形板与所述右侧90°扇形板具有相同的结构和尺寸，所述定位桁架的下端面与所述基础平台固定连接，所述定位桁架的上端面与所述激光三维扫描仪固定连接，所述左侧90°扇形板与所述右侧90°扇形板分别固定设置在所述定位桁架相对的左右两侧；

六组所述位姿调节分支设置在所述左侧90°扇形板的左端面，六组所述位姿调节分支具有相同的结构，六组所述位姿调节分支的六组电动推杆的中心线之间的夹角为15°，位于两侧的电动推杆的中心线与水平线、竖直线的夹角均为7.5°，所述位姿调节分支结构包括移动副、第一转动副和第二转动副，所述移动副由电动推杆实现，其固定部分连接于所述左侧90°扇形板，所述电动推杆包括第一伺服电机，所述第一转动副包括第一阶梯轴、第一轴承、第一轴承座、第一端盖和第二伺服电机，所述第一转动副设置在所述电动推杆的伸缩杆末端，所述第一转动副的轴线垂直于所述左侧90°扇形板，所述第二转动副包括第二阶梯轴、第二轴承、第二轴承座、第二端盖和第三伺服电机，所述第二转动副设置在所述第一转动副的末端，所述第二转动副的轴线与所述第一转动副的轴线垂直而且相交，所述3D数字相机设置在所述位姿调节分支的末端，所述3D数字相机的光轴与所述第二转动副的轴线垂直而且相交；