本發(fā)明屬于隧道施工及維護(hù)的檢測設(shè)備，尤其是用于隧道施工的檢測和隧道建成后內(nèi)壁的維護(hù)階段病害的檢測設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前我國正在大力發(fā)展交通事業(yè)，由于山地眾多、丘陵起伏，在修建公路、鐵路等過程中常常需要考慮修建隧道。山嶺隧道通常采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)一般由鋼架、鋼筋網(wǎng)、噴混凝土、錨桿中的一種或數(shù)種組合而成。當(dāng)需要檢測隧道內(nèi)壁病害情況時，由于多為人工操作，往往需要耗費大量時間。

人工在檢測隧道病害的時候，容易出現(xiàn)的問題主要有：

一、工作環(huán)境幾乎是一片黑暗，檢測人員只能通過手電筒等照明設(shè)備進(jìn)行排查，而長時間的工作容易引起眼睛疲勞，這樣就很容易造成漏查和誤查。

二、單位時間、單位面積需要更多的檢測人數(shù)和單位人均工作量，工作效率不高。

三、安全隱患大。有時隧道內(nèi)的檢測是在列車通車情況下進(jìn)行的，對檢測人員的安全構(gòu)成威脅。

四、對于隧道拱頂這樣距離地面較高的地方不容易用肉眼仔細(xì)觀察的地方，人工檢測就顯得心有余而力不足。

五、隧道內(nèi)壁病害的標(biāo)注主要靠人力在隧道發(fā)現(xiàn)時即時在圖紙上素描完成，容易產(chǎn)生誤差，而且不同時間檢測結(jié)果難以進(jìn)行比對分析和發(fā)現(xiàn)病害的發(fā)展情況。由以上分析可知，目前還沒有一種很好的解決辦法。為此，提出了一種“多角度隧道內(nèi)壁檢測小車”的方案(以下簡稱“檢測小車”)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明旨在盡量減少隧道內(nèi)壁病害檢測的人工工作量，也為了減少大、長隧道檢測給檢測人員可能造成的安全隱患；并且在可能的技術(shù)條件下實現(xiàn)隧道內(nèi)檢測全自動化，縮短工作時間，提高效益。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種半自動多角度拍攝式隧道內(nèi)壁病害檢測實驗小車，目前用于隧道模型內(nèi)壁的拍攝檢測取樣。承載板面200置于自驅(qū)動移動平臺100上，承載板面200立有拍攝支架；拍攝支架具有立桿310，分度板320通過聯(lián)接框321套置在立桿310上且可沿其上下滑動；分度板320按間隔45度(可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié))中心角設(shè)置有銷孔322；拍攝云臺330通過其上的中心短軸331插入分度板的中孔323內(nèi)實現(xiàn)拍攝云臺與分度板的聯(lián)接，拍攝云臺上設(shè)置有與銷孔322用于與分度板的中孔323銷接。

進(jìn)一步地，所述拍攝支架上設(shè)置有卡定分度板的高度卡接機構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述自驅(qū)動移動平臺100可采用線控方式完成在軌道400上的驅(qū)動移動。自驅(qū)動移動平臺(100)包括電池、一個可控式主動輪和三個從動輪；從動輪轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有角編碼器。

采用本發(fā)明半自動多角度拍攝式隧道內(nèi)壁病害檢測小車，將攝制設(shè)備(比如線掃描設(shè)備)固定在拍攝云臺330上，通過高度卡接機構(gòu)調(diào)節(jié)拍攝云臺330的高度，拍攝支架上設(shè)置有卡定分度板的高度卡接機構(gòu)，在本實施例中是通過孔323和孔311的配合銷接構(gòu)成高度卡接機構(gòu)。通過分度板320選擇不同的中心角設(shè)定不同的拍攝視角，用長螺栓穿過分度板上關(guān)于圓心對稱的兩個孔固定相機的卡槽，達(dá)到“多角度”拍攝的目的。操縱自驅(qū)動移動平臺100沿檢測軌道400巡走，可便利、清晰地獲得隧道襯砌圖像，以便后期合成完整的隧道襯砌圖，自動識別和分析隧道襯砌裂紋，線掃描相機500所獲得的圖像信息通過一條網(wǎng)線傳輸?shù)接嬎銠C，從而實現(xiàn)圖像的實時傳輸，由此獲得實現(xiàn)隧道內(nèi)檢測全自動化，大大減少隧道內(nèi)壁病害檢測的工作強度，減少大、長隧道檢測給檢測人員可能造成的安全隱患，縮短了工作時間，提高了效益。

實際拍攝可以45°(可根據(jù)實際需要采用多種不同設(shè)定)為一個基本轉(zhuǎn)角，多角度對隧道內(nèi)部空間進(jìn)行拍攝，以達(dá)到全內(nèi)壁都能拍攝的目的。自驅(qū)動移動平臺100采用常規(guī)的電機驅(qū)動輪系機構(gòu)予以實現(xiàn)，動力考慮1號電池電源，采用無線遙控器控制小車的前進(jìn)和后退即可。

由此產(chǎn)生的優(yōu)點和積極效果有：

(1)半自動化的操作方式，使隧道內(nèi)壁病害檢測更容易。

(2)使用高頻率相機多角度對隧道內(nèi)部拍攝并記錄拍攝結(jié)果，利于反復(fù)核實和校對病害，也能夠?qū)λ淼纼?nèi)部進(jìn)行完整地檢測。

(3)節(jié)約檢測時間，提高工作效率。

(4)可以結(jié)合圖像采集角度、方向等，通過后期圖像校正，實現(xiàn)對病害的精確定位。

附圖說明

圖1是本發(fā)明檢測小車的立體圖。

圖2為拍攝支架組合的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為拍攝云臺結(jié)構(gòu)圖。

圖4為分度板結(jié)構(gòu)圖。

圖5為圖4分度板另一面視圖。

圖6為拍攝支架立桿的零件圖。

圖7為拍攝支架聯(lián)接構(gòu)件圖。

具體實施方式

實施例一

結(jié)合圖1和圖2可看出，半自動多角度拍攝式隧道內(nèi)壁病害檢測實驗小車，目前用于隧道模型內(nèi)壁的拍攝檢測取樣。承載板面200置于自驅(qū)動移動平臺100上，承載板面200立有拍攝支架；拍攝支架具有立桿310，分度板320通過聯(lián)接框321套置在立桿310上且可沿其上下滑動；分度板320按間隔45度中心角設(shè)置有銷孔322。結(jié)合圖3、圖4和圖5可看出，拍攝云臺330通過其上的中心短軸331插入分度板的中孔323內(nèi)實現(xiàn)拍攝云臺與分度板的聯(lián)接。分度板320上有8個等分360°角的孔，用長螺栓穿過嵌套板上關(guān)于圓心對稱的孔332固定相機的卡槽，并且可以手動控制相機以45°為一個基本轉(zhuǎn)角，多角度對隧道內(nèi)部空間進(jìn)行拍攝，以達(dá)到全內(nèi)壁都能拍攝的目的。圖7可以看出聯(lián)接構(gòu)件340的結(jié)構(gòu)，立桿310通過聯(lián)接構(gòu)件340立于承載板面200上。聯(lián)接構(gòu)件上有間隔40mm的螺栓孔，可以通過手動調(diào)整來控制線掃描相機500的豎直距離，以達(dá)到穩(wěn)定支撐，清晰拍攝的目的。所搭載的相機500為線掃描相機，線掃描相機具有一般相機的結(jié)構(gòu)，并且具有動態(tài)范圍大、分辨率高、速度快、成本低的獨特優(yōu)點，通過線掃描相機可以得到一幅完整、無限延伸的數(shù)碼圖像，以滿足大視場高精度的要求，后期經(jīng)過算法合成可得到一幅完整的隧道襯砌表面展開圖。

自驅(qū)動移動平臺100為帶角編碼器自驅(qū)動移動平臺，包括電池、一個可控式主動輪和三個從動輪，其從動輪轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有角編碼器。在本實施例中角編碼器的具體設(shè)置方法是將編碼器與小車未安裝電機的車輪同軸連接，電機轉(zhuǎn)動驅(qū)動小車前進(jìn)，帶動安裝角編碼器的車輪轉(zhuǎn)動，此時角編碼器也將同步旋轉(zhuǎn)，編碼器旋轉(zhuǎn)的同時會產(chǎn)生脈沖信號，編碼器輸出端與相機背面的GPIO接口相連，觸發(fā)相機工作。

整個系統(tǒng)的工作原理是：檢測小車通過電機驅(qū)動，在軌道上前行，帶動與角編碼器綁定的未受電機驅(qū)動的車輪轉(zhuǎn)動，也將帶動角編碼器的旋轉(zhuǎn)。角編碼器每旋轉(zhuǎn)一定角度，將產(chǎn)生一個信號脈沖。由于角編碼器是與線掃描相機相連的，信號脈沖將觸發(fā)線掃描相機采集單像素寬線掃描圖像，該圖像將傳輸?shù)接嬎銠C圖像輸出設(shè)備端。在計算機終端，將連續(xù)脈沖觸發(fā)采集的單像素寬線掃描圖像合并在一起，即形成一副線掃描二維圖像。在隧道模型中，連續(xù)采集的線掃描圖像將合并形成完成的、能體現(xiàn)整條隧道長度的線掃描病害檢測圖像。

在圖像采集過程中獲得的線掃描圖像，其橫向分辨率由相機自身決定，要想得到用于圖像處理二維圖像，相機與隧道襯砌表面需要發(fā)生相對運動，因此將高分辨率的線掃描相機安裝在檢測小車上，由小車帶其運動。線掃描相機中相機運行速度與相機拍照頻率同步是很重要的，使用旋轉(zhuǎn)編碼器來解決此問題，編碼器隨車輪同軸安裝，跟小車一起運動運動過程中編碼器會不斷產(chǎn)生脈沖信號，將此脈沖信號傳輸給相機用于相機曝光控制，這樣就實現(xiàn)了相機速度與采集頻率的同步。通過一根網(wǎng)線將相機輸出信號傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)存或顯存，使計算機能對相機拍攝到的現(xiàn)場圖像進(jìn)行實時處理、存儲和顯示。后期經(jīng)過數(shù)字圖像的處理和圖像校正，生成正射影圖像，并將其進(jìn)行匹配和拼接，從而得到一幅完整的隧道襯砌圖，通過不同的算法可以識別隧道內(nèi)壁的裂紋及其他病害。