[发明专利]一种基于稳定视觉的公路结构病害检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述基于稳定视觉的公路结构病害检测装置包括车辆承载系统（1）、测量及控制系统（2）、稳定平台系统（3）以及视觉采集系统（4）；所述测量及控制系统（2）以及稳定平台系统（3）分别置于车辆承载系统（1）上；所述视觉采集系统（4）置于稳定平台系统（3）底部并对公路结构病害进行视觉采集；所述测量及控制系统（2）对公路结构病害进行测量；

所述车辆承载系统（1）包括车体（5）、车厢（6）、车轮（7）以及升降装置（8）；所述车厢（6）置于车体（5）上；所述车轮（7）置于车体（5）底部；所述升降装置（8）包括液压机构（81）以及导轨（82）；所述稳定平台系统（3）通过升降装置（8）置于车厢（6）中；所述测量及控制系统（2）置于车体（5）上；

所述稳定平台系统（3）是六自由度并联结构，包括安装盘（13）、运动分支（14）、相机稳定台（15）以及驱动及传感装置（16）；所述相机稳定台（15）通过运动分支（14）设置在安装盘（13）上；所述液压机构（81）与安装盘（13）相连并驱动安装盘（13）沿导轨（82）的轴向自如移动；所述驱动及传感装置（16）与运动分支（14）相连并驱动运动分支（14）运动；所述稳定平台系统（3）的稳定精度移动1%F.S、转动5%F.S；所述稳定平台系统（3）的定位精度移动0.1%F.S、转动0.5%F.S；

所述视觉采集系统（4）包括回转驱动（17）、相机安装架（18）以及相机组（19）；所述回转驱动（17）设置在相机稳定台（15）上；所述回转驱动（17）与相机安装架（18）相连并驱动相机安装架（18）转动；所述相机安装架（18）上设置有多组相机组（19）；所述相机安装架（18）整体呈L型；所述相机安装架（18）包括第一安装臂以及与第一安装臂相连的第二安装臂；所述第一安装臂所在平面与第二安装臂所在平面之间的夹角是150~170°；所述相机组（19）的全幅拍摄范围4.0m；

所述车体（5）包括驾驶室（51）、底盘（52）以及测量设备间（53）；所述驾驶室（51）以及测量设备间（53）均置于底盘（52）前端部；所述车厢（6）置于底盘（52）上；所述车轮（7）置于底盘（52）底部；所述测量及控制系统（2）置于底盘（52）上；所述测量及控制系统（2）在非工作状态时置于测量设备间（53）中；

所述测量及控制系统（2）包括扫描装置（9）、测速装置（10）、定位装置（11）以及电控系统（12）；所述扫描装置（9）在非工作状态时置于测量设备间（53）中，在工作状态从测量设备间（53）中伸出；所述测速装置（10）置于车轮（7）上；所述定位装置（11）置于驾驶室（51）顶部；所述电控系统（12）置于底盘（52）上；所述定位装置（11）的定位精度为0.5m；

所述扫描装置（9）包括伸缩板（91）、安装架（92）以及扫描仪（93）；所述扫描仪（93）通过安装架（92）设置在伸缩板（91）上；所述伸缩板（91）在非工作状态时置于测量设备间（53）中，在工作状态从测量设备间（53）中伸出；所述扫描仪（93）的扫描范围4.0m，所述扫描仪（93）的精度是0.05mm；

扫描装置（9）实时扫描公路路面信息并利用工控机（122）计算路面塌陷以及开裂病害的面积、深度数值，当计算值大于给定阈值时，结合车体长度、病害数值以及测速装置（10）数据计算视觉采集系统开始抓拍时刻及拍照持续时间，根据定位装置（11）数据计算车辆所处里程桩号并将所有数据上传服务器。

2.根据权利要求1所述的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述电控系统（12）包括均设置在底盘（52）上的电控柜和电气元器件（121）、工控机及配件（122）、发电机（123）以及服务器及配件（124）。

3.一种基于如权利要求2所述的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置的公路结构病害检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1）准备工作：根据车辆所处车道以及公路等级，打开测量设备间（53），将扫描装置（9）放至水平工作状态，打开底盘（52）上推拉门；调整液压机构（81）高度及安装盘（13）在导轨（82）的水平位置，调整回转驱动（17）及相机安装架（18）的角度使相机组（19）相对于公路路面待采集区域的垂直距离相同；

2）行驶过程：扫描装置（9）实时扫描公路路面信息并利用工控机（122）计算路面塌陷以及开裂病害的面积、深度数值，当计算值大于给定阈值时，结合车体长度、病害数值以及测速装置（10）数据计算视觉采集系统开始抓拍时刻及拍照持续时间，根据定位装置（11）数据计算车辆所处里程桩号并将所有数据上传服务器；

3）动态调整过程：根据步骤2）采集的病害面积、深度以及位置数据，计算并调整相机安装架（18）的夹角及转动角度；

4）稳定过程：根据安装盘（13）上设置的传感器组实时获取车辆颠簸参数，结合稳定平台系统结构解算并联机构各分支位移、速度以及加速度数值，利用驱动机构按照解算数值调整稳定平台系统位姿，隔离振动对视觉采集系统（4）的影响，保证图片采集环境及质量；

5）拍摄过程：根据开始抓拍时刻提前设置相机开启，根据拍照持续时间、相机行频计算拍照次数，拍摄图片并存储于服务器，实现病害扫描数据、桩号数据和图片信息数据的融合。