本實(shí)用新型屬于隧道圖像采集技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置。

背景技術(shù)：

公路隧道的主體是人工地下結(jié)構(gòu)，處于天然介質(zhì)的環(huán)境中；由于地質(zhì)條件、氣候條件和運(yùn)營過程中各種因素的影響，隧道表面極易出現(xiàn)滲漏水、襯砌裂損、隧道凍害、襯砌腐蝕等病害，這些病害影響了隧道的安全性與舒適性，更在一定程度上威脅著隧道的正常運(yùn)營。

當(dāng)前隧道病害檢測主要有兩種方式：第一種是人工檢測，此種檢測方式存在諸多弊端，首先是隧道內(nèi)空間本來就狹小，檢測時需進(jìn)行一定程度上的交通管制，容易造成交通擁堵且存在安全隱患；另外，人工檢測不僅檢測效率低、主觀程度大，而且無法對隧道表面進(jìn)行完全檢測，容易漏檢；第二種是隧道病害檢測車，目前國外已經(jīng)采用隧道病害檢測車，但是進(jìn)口的檢測車價格昂貴，且實(shí)用性不強(qiáng)，不適合我國國情；隧道病害檢測車核心部件是圖像采集裝置，圖像采集裝置中相機(jī)組件的數(shù)量是限制病害檢測車價格居高不下的一個重要原因。因此急需成本低、圖像質(zhì)量高、操作簡便的公路隧道病害圖像采集裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實(shí)用新型將機(jī)器視覺技術(shù)引入檢測領(lǐng)域，提出一種用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置，包括視覺檢測裝置和車載固定裝置，其特征在于：

所述視覺檢測裝置包括支撐框架7、一號相機(jī)組件8、二號相機(jī)組件9、三號相機(jī)組件10、三維掃描儀11、掃描儀支架12、掃描儀安裝板14、掃描儀支撐梁13；所述支承框架7是由水平支撐桿701、橫向連接桿702、相機(jī)組件限位板703、法向組件支撐桿704、連接件705、斜向組件支撐桿706、水平組件支撐桿707、法向支撐桿708、支座709組成，各個支撐桿通過連接件705和支座709組成支承框架7，用于承載相機(jī)組件和三維掃描儀11；所述圖像采集組件802通過螺栓聯(lián)接與相對應(yīng)的銳角安裝板801、鈍角安裝板803緊固，組成三組相機(jī)組件，三組相機(jī)組件通過T型螺栓與所述支撐框架7緊固；掃描儀安裝板14通過T型螺栓固定于掃描儀支撐梁13上，三維掃描儀11通過螺栓聯(lián)接與掃描儀支架12和掃描儀安裝板14緊固；

所述車載固定裝置包括調(diào)心平臺5、回轉(zhuǎn)裝置4、定位機(jī)構(gòu)6、支撐板3、支撐座2、支撐梁1；所述調(diào)心平臺5上表面與所述支撐框架7底面連接、下表面與回轉(zhuǎn)裝置4轉(zhuǎn)動環(huán)連接，所述回轉(zhuǎn)裝置4固定環(huán)與支撐板3上表面連接，支撐板3邊緣布置有安裝孔，支撐梁1通過支撐座2與所述支撐板3連接；調(diào)心平臺5與支撐板3通過定位機(jī)構(gòu)6連接緊固，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)裝置4的止動，所述支撐梁1固定鉸接于車輛行李架上。

所述相鄰兩組相機(jī)組件的安裝角度為30～60°，所述銳角安裝板801、鈍角安裝板803由兩塊板材焊接而成，其中α+β＝180°，α的角度范圍95～100°，γ的角度范圍為80～90°，且面S1與面S2在同一平面上。

所述調(diào)心平臺為偏心結(jié)構(gòu)，其中心與重心之間的偏移量為0～30mm。

所述回轉(zhuǎn)裝置4可以是回轉(zhuǎn)支承或者回轉(zhuǎn)驅(qū)動或者液壓回轉(zhuǎn)裝置或者軸承與軸組合結(jié)構(gòu)；所述定位機(jī)構(gòu)6可以是定位螺栓或者定位銷軸或者定位卡子或者回轉(zhuǎn)裝置4自帶的自鎖裝置。

所述支撐框架7為鋁合金型材，銳角安裝板801、鈍角安裝板803為鎂合金或者鋁合金板材，調(diào)心平臺5、支撐板3為鋁合金或者鎂合金板材；所述支撐梁1為鋁合金矩形管或者鋁合金方管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供了一種用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置，在不影響隧道病害圖像采集質(zhì)量的前提下，創(chuàng)新性的使用三組相機(jī)組件便可完成整條隧道表面病害的圖像采集，大大降低了生產(chǎn)成本；另外該圖像采集裝置整體采用航空材料，最大程度上減輕了設(shè)備主體的質(zhì)量，可方便的搭載在普通越野車上，使隧道病害檢測更為簡便。

附圖說明

附圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置三維結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置中的支撐板結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置中的調(diào)心平臺結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置中的支承框架結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置中的一號相機(jī)組件裝配圖。

附圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置中的掃描儀支架結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例中用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置中的掃描儀安裝板結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例中用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置中的定位螺栓結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例中用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置中的支撐座結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明如下：

1-支撐梁、2-支撐座、3-支撐板、4-回轉(zhuǎn)裝置、5-調(diào)心平臺、6-定位機(jī)構(gòu)、7-支撐框架、8-一號相機(jī)組件、9-二號相機(jī)組件、10-三號相機(jī)組件、11-三維掃描儀、12-掃描儀支架、13-掃描儀支撐梁、14-掃描儀安裝板；

701-水平支撐桿、702-橫向連接桿、703-相機(jī)組件限位板、704-法向組件支撐桿、705-連接件、706-斜向組件支撐桿、707-水平組件支撐桿、708-法向支撐桿、709-支座；

801-銳角安裝板、802-圖像采集組件、803-鈍角安裝板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型所述的用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置及方法做進(jìn)一步說明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。

一種用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置，包括視覺檢測裝置和車載固定裝置。

所述視覺檢測裝置包括支撐框架7、一號相機(jī)組件8、二號相機(jī)組件9、三號相機(jī)組件10、掃描儀11、掃描儀支架12、掃描儀安裝板14、掃描儀支撐梁13。

所述支承框架7是由水平支撐桿701、橫向連接桿702、相機(jī)組件限位板703、法向組件支撐桿704、連接件705、斜向組件支撐桿706、水平組件支撐桿707、法向支撐桿708、支座709等組成。

水平支撐桿701、橫向連接桿702、法向組件支撐桿704、斜向組件支撐桿706、水平組件支撐桿707、法向支撐桿708、均為OB.10-4545W2型歐標(biāo)工業(yè)鋁型材，具有剛強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，長度分別為1000mm、150mm、565mm、615mm、600mm、920mm；連接件705有T型連接板、L型連接板、135角度連接板、135角度連接筋板等，支座709為工業(yè)鋁型材專用配件：45角碼，連接板、角碼通過M8內(nèi)六角圓頭螺栓、T型螺母與工業(yè)鋁型材桿件聯(lián)接緊固，各個支撐桿通過連接件705和支座709組成支承框架7，用于承載相機(jī)、掃描儀等設(shè)備。

所述相機(jī)組件由銳角安裝板801、鈍角安裝板803和圖像采集組件802構(gòu)成，其中銳角安裝板801與鈍角安裝板803成對使用，材料為AZ31b鎂合金，合金密度為1.8g/cm³，抗拉強(qiáng)度為227-245N/mm²，伸長率為17-19，具有良好的減震特性。三組相機(jī)組件中α均為100°，β均為80°，且面S1與面S2在同一平面上；唯一不同的是一號相機(jī)組件8與二號相機(jī)組件9的γ為90°，而三號相機(jī)組件10的γ為83°。應(yīng)當(dāng)理解，α+β＝180°，α的角度范圍為95～100°，γ的角度范圍為80～90°，且面S1與面S2在同一平面上。圖像采集組件802與相對應(yīng)的銳角安裝板801、鈍角安裝板803通過螺栓緊固后再與支撐框架7通過T型螺栓、螺母聯(lián)接緊固。

所述掃描儀支撐梁13為OB.10-4545W2型歐標(biāo)工業(yè)鋁型材，長度為910mm，通過4個角碼與支撐框架7聯(lián)接緊固；所述掃描儀安裝板14結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，所用材料為6065T651鋁合金板材，尺寸為100mm×150mm，板材厚度為10mm；所述掃描儀支架12結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，所用材料為Q235，尺寸為44mm×75mm，板材厚度為3mm；掃描儀安裝板14一端通過T型螺栓、螺母與掃描儀支撐梁13聯(lián)接緊固，另一端通過螺栓聯(lián)接與掃描儀支架12聯(lián)接緊固，三維掃描儀11通過螺栓聯(lián)接與掃描儀安裝板14、掃描儀支架12緊固。

圖2示出了支撐板結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了調(diào)心平臺結(jié)構(gòu)示意圖，支撐板3與調(diào)心平臺5均采用7075T651鋁合金板材，該材料抗拉強(qiáng)度為572MPa，屈服強(qiáng)度為503MPa，硬度為160，延伸率為11，具有良好的機(jī)械性能。支撐板3下端面通過通孔S1與對應(yīng)支撐座2用螺栓緊固，上端面通過通孔S2與回轉(zhuǎn)裝置4固定環(huán)用螺栓緊固，支撐板3通過螺紋孔S3與調(diào)心平臺5用定位機(jī)構(gòu)6緊固，定位機(jī)構(gòu)6采用定位螺栓定位，定位螺栓材料為7075T651鋁合金，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示，尺寸為Ф18mm×75mm。一方面限制在檢測過程中，回轉(zhuǎn)裝置4固定環(huán)與轉(zhuǎn)動環(huán)之間的相對回轉(zhuǎn)，另一方面保障視覺采集裝置的剛度，最大程度上消除底盤震動對圖像采集質(zhì)量的影響。支撐板3的尺寸為500mm×600mm，板材厚度為12mm，通孔S1、S2的尺寸分別為Ф8.5mm、Ф13.5mm，螺紋孔S3的尺寸為M12。調(diào)心平臺5上端面通過K1與視覺檢測裝置用M8的T型螺栓連接緊固，下端面通過K2與回轉(zhuǎn)裝置4轉(zhuǎn)動環(huán)用M12的內(nèi)六角螺栓連接緊固。其中調(diào)心平臺5的尺寸為510mm×330mm，板材厚度為12mm，通孔K1、K2、K3的尺寸分別為Ф8.5mm、Ф13.5mm、Ф20mm，K1與K2圓心距離S為12mm。回轉(zhuǎn)裝置4為010.12.355F型回轉(zhuǎn)支承，其傾覆力矩為2kN.m，徑向載荷為3kN。回轉(zhuǎn)支承外圈的尺寸為Ф414mm×28mm，厚度為30mm，內(nèi)圈尺寸為Ф353mm×28mm，厚度為30mm，回轉(zhuǎn)支承高度為35mm，質(zhì)量為15kg。

圖9為支撐座的結(jié)構(gòu)示意圖，支撐座2的材料為7075T651。支承座2通過螺栓與支撐梁1連接緊固，支撐梁1采用6063鋁合金矩形管，橫截面尺寸為30mm×20mm，壁厚為3mm，長度為1260mm。

本實(shí)用新型所披露的用于公路隧道病害檢測的圖像采集裝置，在不影響隧道病害圖像采集質(zhì)量的前提下，創(chuàng)新性的使用三組相機(jī)組件便可完成整條隧道表面病害的圖像采集，大大降低了生產(chǎn)成本；另外該圖像采集裝置整體采用航空材料，最大程度上減輕了設(shè)備主體的質(zhì)量，可方便的搭載在普通越野車上，使隧道病害檢測更為簡便。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本實(shí)用新型的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本實(shí)用新型并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。