視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種視覺(jué)智能采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，在公路、鐵路、城市農(nóng)村水利建設(shè)中，修建跨越障礙的各類(lèi)橋梁數(shù)目日益激增，橋梁在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著舉足輕重的作用，同時(shí)也是我國(guó)綜合實(shí)力的一種體現(xiàn)。由于橋梁的普遍存在性，橋體結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性不容忽視。
[0003]截止2013年，全國(guó)橋梁共有73.53萬(wàn)座，3977.80萬(wàn)米，其中特大橋梁2688座，大橋6.15萬(wàn)座。由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，90年代以前橋梁承載能力低，抗災(zāi)能力差，我國(guó)約有9.4萬(wàn)座危橋。橋梁破壞造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，由于修復(fù)困難，嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸恢復(fù)，尤其是在地震中不能及時(shí)疏散人員，輸送救援人員和物質(zhì)，將造成不可估計(jì)的嚴(yán)重后果，因此需要盡早檢測(cè)及時(shí)預(yù)防。
[0004]根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)公路橋梁養(yǎng)護(hù)的相關(guān)規(guī)定，橋梁檢測(cè)分為經(jīng)常檢查、定期檢查和特殊檢查。經(jīng)常檢查的周期根據(jù)橋梁技術(shù)狀況而定，一般每月不得少于一次，汛期應(yīng)加強(qiáng)不定期檢查。定期檢查周期根據(jù)技術(shù)狀況而定，最長(zhǎng)不得超過(guò)三年，新建橋梁交付使用一年后，進(jìn)行第一次全面的檢查，臨時(shí)橋梁每年檢查不少于一次。
[0005]目前主流的檢測(cè)方法是人工檢測(cè)，但是人工檢測(cè)的檢測(cè)效率低、檢測(cè)精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性低、成本高、信息化程度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的橋梁檢測(cè)方法檢測(cè)效率低、檢測(cè)精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性低、成本高、信息化程度低的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種橋梁檢測(cè)效率高、檢測(cè)精度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、安全性好、成本低、信息化程度高的橋梁檢測(cè)視覺(jué)智能采集系統(tǒng)。
[0007]所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)包括圖像采集系統(tǒng)、聯(lián)合定位系統(tǒng)和總控系統(tǒng)，所述圖像采集系統(tǒng)和所述聯(lián)合定位系統(tǒng)分別與所述總控系統(tǒng)連接，所述圖像采集系統(tǒng)用于獲取受檢測(cè)表面的灰度信息和三維信息，所述聯(lián)合定位系統(tǒng)用于定位及跟蹤受檢測(cè)表面的裂縫位置，所述總控系統(tǒng)用于同步控制所述圖像采集系統(tǒng)和所述聯(lián)合定位系統(tǒng)。
[0008]在本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的一種較佳實(shí)施例中，所述圖像采集系統(tǒng)包括高分辨率圖像采集單元和結(jié)構(gòu)光圖像采集單元，所述高分辨率圖像采集單元用于獲取受檢測(cè)表面的灰度信息，所述結(jié)構(gòu)光圖像采集單元用于獲取受檢測(cè)表面的三維信息。
[0009]在本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的一種較佳實(shí)施例中，所述高分辨率圖像采集單元包括多個(gè)工業(yè)相機(jī)和大功率散射光源，所述工業(yè)相機(jī)用于獲取受檢測(cè)表面的灰度信息，所述大功率散射光源用于提供光源，多個(gè)所述工業(yè)相機(jī)分別呈一定夾角設(shè)置。
[0010]在本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的一種較佳實(shí)施例中，所述結(jié)構(gòu)光圖像采集單元包括多個(gè)3D相機(jī)和線掃描式紅外激光器，所述3D相機(jī)用于獲取受檢測(cè)表面的三維信息，所述線掃描式紅外激光器用于對(duì)受檢測(cè)表面發(fā)射激光，多個(gè)所述3D相機(jī)和所述線掃描式紅外激光器分別呈一定夾角設(shè)置。
[0011]在本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的一種較佳實(shí)施例中，所述聯(lián)合定位系統(tǒng)包括高精度編碼器和微型慣導(dǎo)定位單元，所述高精度編碼器用于獲取無(wú)誤差累計(jì)的所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的位移數(shù)據(jù)，所述微型慣導(dǎo)定位單元用于獲取所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的姿態(tài)角和空間偏移量。
[0012]在本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的一種較佳實(shí)施例中，所述微型慣導(dǎo)定位單元包括陀螺儀和加速度計(jì)，所述陀螺儀用于獲取所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的姿態(tài)角，所述加速度計(jì)用于獲取所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的空間偏移量。
[0013]在本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的一種較佳實(shí)施例中，所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)還包括防撞系統(tǒng)，所述防撞系統(tǒng)與所述總控系統(tǒng)連接，受所述總控系統(tǒng)控制，所述防撞系統(tǒng)用于防止所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)與受檢測(cè)表面發(fā)生碰撞。
[0014]在本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的一種較佳實(shí)施例中，所述防撞系統(tǒng)包括多個(gè)超聲波測(cè)距單元，所述超聲波測(cè)距單元用于獲取所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)與受檢測(cè)表面之間的距離，多個(gè)所述超聲波測(cè)距單元均勻分布于所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)四周。
[0015]在本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的一種較佳實(shí)施例中，所述的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0016]步驟一:所述高分辨率圖樣采集單元采集受檢測(cè)表面的灰度信息。
[0017]步驟二:所述結(jié)構(gòu)光圖像采集單元采集受檢測(cè)表面的三維信息。
[0018]步驟三:所述聯(lián)合定位系統(tǒng)采集所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的空間位置，對(duì)裂縫進(jìn)行定位及跟蹤。
[0019]步驟四:所述防撞系統(tǒng)采集所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)與受檢測(cè)表面之間的距離。
[0020]步驟五:在獲得受檢測(cè)表面的灰度信息和三維信息后，經(jīng)過(guò)固定算法處理，提取出受檢測(cè)表面的裂縫信息。
[0021]步驟六:當(dāng)裂縫信息存在不確定時(shí)，重復(fù)所述步驟一、所述步驟二、所述步驟三、所述步驟四和所述步驟五。
[0022]在本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的一種較佳實(shí)施例中，所述的聯(lián)合定位系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0023]步驟一:初始化配準(zhǔn)。將各個(gè)系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一個(gè)坐標(biāo)系中。
[0024]步驟二:數(shù)據(jù)的同步采集。所述圖像采集系統(tǒng)每采集一次信息，同時(shí)獲得對(duì)應(yīng)的所述高精度編碼器和微型慣導(dǎo)定位單元的數(shù)據(jù)。
[0025]步驟三:視覺(jué)定位算法。利用所述圖像采集單元采集的信息提取出特征點(diǎn)和線，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)定位，從而得到當(dāng)前視覺(jué)特征的空間位置和姿態(tài)。
[0026]步驟四:組合定位算法。建立組合定位的卡爾曼濾波方程，實(shí)現(xiàn)多組定位數(shù)據(jù)之間的聯(lián)合定位。
[0027]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)具有以下有益效果:
[0028]一、采用所述高分辨率圖像采集單元和所述結(jié)構(gòu)光圖像采集單元兩者相互綜合檢測(cè)的方法，同時(shí)兼顧受檢測(cè)表面的灰度信息與三維信息，彌補(bǔ)各自的不足，提高檢測(cè)的速度與準(zhǔn)確度。
[0029]二、所述聯(lián)合定位系統(tǒng)的定位方式，解決了 GPS/GNSS RTK定位方法在橋底環(huán)境下定位穩(wěn)定性不足的問(wèn)題，同時(shí)相較于價(jià)格昂貴的高性能IMU，所述聯(lián)合定位系統(tǒng)具有低成本，尚性?xún)r(jià)比，穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。
[0030]三、所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)采集、記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)可以不斷累積，一方面可以作為歷史數(shù)據(jù)，用于階段性或長(zhǎng)期性的橋梁檢測(cè)規(guī)劃，另一方面，累積的數(shù)據(jù)是相關(guān)企業(yè)、政府部門(mén)提高其核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。
[0031]四、所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的體積小，重量輕，能搭載在各種移動(dòng)平臺(tái)上，運(yùn)用于多種環(huán)境下的裂縫提取。
【附圖說(shuō)明】
[0032]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
[0033]圖1是本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖2是本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的工作流程圖。
[0035]圖3是本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的聯(lián)合定位系統(tǒng)的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0037]請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明提供的視覺(jué)智能采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)I包括圖像采集系統(tǒng)11、聯(lián)合定位系統(tǒng)12、防撞系統(tǒng)13和總控系統(tǒng)14。所述圖像采集系統(tǒng)11、所述聯(lián)合定位系統(tǒng)12和所述防撞系統(tǒng)13分別與所述總控系統(tǒng)14連接。所述圖像采集系統(tǒng)11用于獲取受檢測(cè)表面的灰度信息和三維信息，所述聯(lián)合定位系統(tǒng)12用于定位及跟蹤受檢測(cè)表面的裂縫位置，所述防撞系統(tǒng)13用于防止所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)與受檢測(cè)表面發(fā)生碰撞，所述總控系統(tǒng)14用于同步控制所述圖像采集系統(tǒng)11、所述聯(lián)合定位系統(tǒng)12和所述防撞系統(tǒng)13。
[0039]所述圖像采集系統(tǒng)11包括高分辨率圖像采集單元111和結(jié)構(gòu)光圖像采集單元112。所述高分辨率圖像采集單元111用于獲取受檢測(cè)表面的灰度信息，所述結(jié)構(gòu)光圖像采集單元112用于獲取受檢測(cè)表面的三維信息。
[0040]所述高分辨率圖像采集單元111包括多個(gè)工業(yè)相機(jī)1111和大功率散射光源1112。所述工業(yè)相機(jī)1111用于獲取受檢測(cè)表面的灰度信息，所述大功率散射光源1112用于提供光源。
[0041]多個(gè)所述工業(yè)相機(jī)1111分別呈一定夾角設(shè)置，在保證所述灰度信息分辨率的前提下增大了掃描面積。
[0042]所述結(jié)構(gòu)光圖像采集單元112包括多個(gè)3D相機(jī)1121和線掃描式紅外激光器1122。所述3D相機(jī)1121用于獲取受檢測(cè)表面的三維信息，所述線掃描式紅外激光器1122用于對(duì)受檢測(cè)表面發(fā)射激光。
[0043]多個(gè)所述3D相機(jī)1121和所述線掃描式紅外激光器1122分別呈一定夾角設(shè)置，在保證所述三維信息分辨率的前提下增大了掃描面積。
[0044]所述聯(lián)合定位系統(tǒng)12包括高精度編碼器121和微型慣導(dǎo)定位單元122。所述高精度編碼器121用于獲取無(wú)誤差累計(jì)的所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)I的位移數(shù)據(jù)，所述微型慣導(dǎo)定位單元122用于獲取所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)I的姿態(tài)角和空間偏移量。
[0045]所述微型慣導(dǎo)定位單元122包括陀螺儀1221和加速度計(jì)1222。所述陀螺儀1221用于獲取所述視覺(jué)智能采集系統(tǒng)I的姿態(tài)角，所述加速度計(jì)1222