[发明专利]一种隧道表面特征检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种隧道表面特征检测装置及方法，包括：移动检测平台，用于提供沿隧道方向的运动；环形阵列系统，安装于所述移动检测平台上部，用于隧道表面图像和到隧道表面的第一距离数据的采集；定位系统，安装于所述移动检测平台底部，用于轨道图像和到轨道的第二距离数据的采集；隧道标识物，用于辅助校正里程、辅助获取隧道收敛变形值；终端，用于操控移动检测平台、环形阵列系统和定位系统；计算移动检测平台与轨道中心之间的位置关系以及移动检测平台进入隧道的里程；校正里程，将隧道标识物的空间坐标与隧道标识物进行关联；识别、定位隧道表面特征。

技术领域

本发明属于无损检测领域，尤其涉及一种隧道表面特征检测装置及方法。

背景技术

隧道是重要的交通设施，其状态的优劣直接影响交通运输安全及效能。我国隧道总数量及总里程均处于大规模,这些隧道建设年代不同,材料各异,结构多样。大量早期建设的隧道,存在不同程度的损坏,且呈逐年恶化趋势。为了避免事故的发生，需对隧道进行定期检测，及时维修。

目前隧道衬砌表面状态检测技术手段主要有人工目测法、人工仪器检测法、地质雷达探测法等。人工检测耗费人力，且效率低下,主要依靠工作人员的经验来对裂缝进行判断,有较大的主观性,很难保证检测结果的客观性,而且检测的过程中必须要暂停过往交通工具的运行,通常还要借助升降车等起落设备,对检测人员自身也具有一定的危险性；人工仪器检测需要工作人员操作仪器近距离进行对焦、读取数据和记录数据,这种检测手段同样不仅耗费人力，且效率低下,而且人工读取的数据容易出现误差；地质雷达检测虽然可以准确地探测出裂缝,但不具有图像采集系统的多功能性。

发明内容

本发明的目的是提出一种隧道表面特征检测装置及方法，以解决相关技术中存在的耗费人力、检测效率低、安全性差、功能单一的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种隧道表面特征检测装置，包括：

移动检测平台，用于提供沿隧道方向的运动；

环形阵列系统，安装于所述移动检测平台上部，所述环形阵列系统由多个第一图像距离采集单元组成，所述第一图像距离采集单元由第一双目相机和第一激光测距传感器组成，所述第一双目相机用于隧道表面图像的采集，所述第一激光测距传感器用于第一激光测距传感器到隧道表面的第一距离数据的采集；

定位系统，安装于所述移动检测平台底部，所述定位系统由第二图像距离采集单元组成，所述第二图像距离采集单元由第二双目相机和第二激光测距传感器组成，所述第二双目相机用于轨道图像的采集，所述第二激光测距传感器用于第二激光测距传感器到轨道的第二距离数据的采集；

隧道标识物，所述隧道标识物由反光片和电子标识组成，置于隧道拱顶、拱肩、拱脚附近的衬砌表面上，用于辅助校正里程、辅助获取隧道收敛变形值；

终端，用于获取环形阵列系统和定位系统中的相机和激光测距传感器的相对位置关系；对环形阵列系统和定位系统中的所有双目相机进行参数校正，获得深度方向的校正参数，绘制校正参数和距离的关系曲线，并拟合校正参数和距离的关系式；操控移动检测平台进入隧道，操控环形阵列系统和定位系统同步采集图像，并接收隧道表面图像、第一距离数据、轨道图像和第二距离数据；根据轨道图像和第二距离数据，计算移动检测平台与轨道中心之间的位置关系以及移动检测平台进入隧道的里程；根据隧道表面图像和第一距离数据，对隧道标识物进行采集和识别，获取电子标识所关联的位置和里程信息，并对里程进行校正，计算每个隧道标识物的空间坐标，并与该电子标识物进行关联；对不同测次下，同一隧道标识物所关联的空间坐标信息进行比较计算，得到隧道收敛变形值，识别、定位隧道表面特征。

第二方面，本发明实施例提供一种隧道表面特征检测方法，该方法在第一方面所述的一种隧道表面特征检测装置中实现，该方法包括：