[发明专利]隧道断面连续测量机器人

说明书

本发明涉及隧道断面连续测量机器人，属于隧道检测领域。该机器人包括扫描头、激光测距仪和车载系统；扫描头和激光测距仪设置在车载系统上；扫描头在车载系统行进过程中沿隧道360°旋转，激光测距仪在扫描头的扫描过程中自发自收脉冲信号，获得螺旋形的点云数据，量测隧道横断面轮廓；在获得点云数据后，采用EDGE阀值滤波对点云数据进行噪声点消除；在经过噪声点消除之后，进行隧道连续断面轮廓模型的建立；依据隧道连续断面轮廓模型形成断面检测报告。本发明能够简单有效地测量隧道断面的大小和位置，形成断面检测报告。

技术领域

本发明属于隧道检测领域，涉及隧道断面连续测量机器人。

背景技术

目前，针对隧道内部复杂的环境，几乎是通过人工方式，根据施工经验，对隧道断面进行评估。这种方式判断误差较大，对施工的安全性无法保障。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供隧道断面连续测量机器人。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

隧道断面连续测量机器人，包括扫描头、激光测距仪和车载系统；

所述扫描头和激光测距仪设置在车载系统上；扫描头在车载系统行进过程中沿隧道360°旋转，激光测距仪在扫描头的扫描过程中自发自收脉冲信号，获得螺旋形的点云数据，量测隧道横断面轮廓；

在获得点云数据后，采用EDGE阀值滤波对点云数据进行噪声点消除；将每360度N个像素点看做为一条测线，并将这N个像素点从1到N依次编号；根据隧道环向剖面的环状特性，每条测线都看作为一个封闭的圆环，视作第1号像素点与N号像素点为相邻像素点；EDGE阀值滤波的定义为：设定一阀值f，将采集到信号点的任意一点A₀(x₀，y₀)，与前一点A₁(x₁，y₁)的距离L₁＝sqrt((x₁-x₀)²+(y₁-y₀)²)，及与后一点A₂(x₂，y₂)的距离L₂＝sqrt((x₂-x₀)²+(y₂-y₀)²)分别与f对比，如果L₁>f且L₂>f，则认为点A₀为异常点，将该点剔除，反之则为有效点，保留并依次对下一个像素点进行滤波判断；

在经过噪声点消除之后，进行隧道连续断面轮廓模型的建立；

依据隧道连续断面轮廓模型形成断面检测报告。

进一步，所述采用EDGE阀值滤波对点云数据进行噪声点消除具体为：

在测量过程中，将每360度N个像素点看做为一条测线，并将这N个像素点从1到N依次编号；由于隧道环向剖面的环状特性，每条测线都看作为一个封闭的圆环，视作第1号像素点与N号像素点为相邻像素点；TS3设定一个阀值L，从第1号像素点开始进行过滤，将该点与相邻两点的距离分别与L进行对比，如果与两点距离值均大于阀值L，则视作该点为噪声点，可被剔除，反之则为有效点，保留并依次对下一个像素点进行滤波判断。

进一步，所述隧道连续断面轮廓模型的建立具体为：

在经过噪声点消除之后，以扫描头在进洞口位置为中心零点建立X-Y-Z三维坐标轴，形成隧道连续断面轮廓三维模型；其中X轴为隧道横向坐标，Y轴为隧道竖向坐标，Z轴为隧道纵向坐标，即车辆沿Z轴前进，获得最后的隧道三维断面轮廓模型。