[發(fā)明專利]一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺及其實(shí)施方法

有效

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• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106657764B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉;羅二娟;賈磊;段英杰;劉博
• 申請（專利權(quán)）人: 山西省交通科學(xué)研究院
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;F16M11/14;F16M13/02;G06T7/80
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 張水俤

本發(fā)明涉及到一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺及其實(shí)施方法。其包括安裝平臺、運(yùn)動分支、基座及回轉(zhuǎn)驅(qū)動；運(yùn)動分支共有三個，其中兩個為SPR結(jié)構(gòu)形式，另一個為RPS結(jié)構(gòu)形式；運(yùn)動分支與基座連接，該基座通過回轉(zhuǎn)平臺與車輛行李架連接；回轉(zhuǎn)平臺在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動作用下能旋轉(zhuǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備沿隧道縱向移動的能力，可使數(shù)字相機(jī)與隧道襯砌表面之間始終保持在相機(jī)景深范圍內(nèi)；可實(shí)時調(diào)整數(shù)字相機(jī)垂向高度。另外，將并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用于公路隧道圖像采集領(lǐng)域中，避免了采集過程中車輛軌跡偏離對圖像采集設(shè)備的影響，同時可根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)尺寸實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)數(shù)字相機(jī)的空間位置，解決了現(xiàn)有圖像采集系統(tǒng)在公路隧道應(yīng)用時的諸多技術(shù)難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于公路檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及到一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺及其實(shí)施方法。

背景技術(shù)

高速公路隧道由于地質(zhì)災(zāi)害、運(yùn)營年限等原因會產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重威脅著高速公路的運(yùn)營安全。目前隧道裂縫檢測手段和設(shè)備還相對落后，往往采用人工或人工儀器借助高空作業(yè)車的方式來完成檢測任務(wù)。這種基于人工檢測方法效率低、主觀程度大，特別是我國目前新建了一批特長隧道，依靠人工更無法在短期內(nèi)完成檢測任務(wù)。

機(jī)器視覺技術(shù)的核心和關(guān)鍵是如何高質(zhì)量的采集圖像，這就要求被測物始終處于相機(jī)景深范圍內(nèi)。為了保證較高的裂縫識別精度，需選擇分辨率較高的數(shù)字相機(jī)，這也導(dǎo)致景深較小，在采集過程中要嚴(yán)格保證相機(jī)與襯砌表面的距離。但是檢測車高速行駛過程中受車流量、路面狀況及駕駛員主觀意識等影響不可避免的發(fā)生車輛振動、軌跡偏移，降低了相機(jī)采集效果，使采集的圖像質(zhì)量較低，嚴(yán)重影響裂縫識別精度和準(zhǔn)確度。同時，公路隧道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不同隧道結(jié)構(gòu)尺寸會有較大差別，因而每次檢測隧道前，必須根據(jù)隧道設(shè)計(jì)圖紙對相機(jī)安裝位置及焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)。一方面降低了系統(tǒng)的智能化程度，另一方面，車輛顛簸影響數(shù)字相機(jī)的調(diào)焦裝置，對圖像采集產(chǎn)生擾動。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)條件限制了機(jī)器視覺技術(shù)在公路隧道智能檢測中的應(yīng)用，其根本原因在于缺乏一套圖像穩(wěn)定采集裝置，致使采集到的圖像質(zhì)量較差，影響后續(xù)圖像處理與特征識別。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種操作簡便、穩(wěn)定性好的用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺及其實(shí)施方法。

本發(fā)明所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述車載式調(diào)節(jié)平臺包括安裝平臺、運(yùn)動分支、基座、回轉(zhuǎn)驅(qū)動及控制系統(tǒng)；所述安裝平臺自上而下由相機(jī)安裝支架1、支撐板2、支撐桁架3及調(diào)姿平臺4構(gòu)成；所述支撐桁架3 固定端安裝于調(diào)姿平臺4中間位置處，其伸縮端安裝于支撐板2底部；所述運(yùn)動分支共有三個，其中兩個為SPR結(jié)構(gòu)形式，包括依次連接的上轉(zhuǎn)動副5、分支移動副、伺服電動缸7和下球鉸9，另一個為RPS結(jié)構(gòu)形式，包括依次連接的上球鉸6、分支移動副、伺服電動缸7和下轉(zhuǎn)動副10；所述分支移動副在伺服電動缸7作用下產(chǎn)生沿伺服電動缸7軸線方向的伸縮運(yùn)動；所述伺服電機(jī)8連接并驅(qū)動伺服電動缸7；所述上轉(zhuǎn)動副5和上球鉸6與調(diào)姿平臺4連接；所述下球鉸9和下轉(zhuǎn)動副10與基座11連接；所述基座11通過回轉(zhuǎn)平臺13與車輛行李架14連接；所述回轉(zhuǎn)平臺13在步進(jìn)電機(jī)12驅(qū)動作用下能繞其垂向軸線0～360°任意旋轉(zhuǎn)；所述回轉(zhuǎn)平臺13由蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)0～360°自由轉(zhuǎn)動；所述控制系統(tǒng)包括與控制器連接的三向加速度計(jì)、陀螺儀、三維激光掃描儀、數(shù)據(jù)采集卡、多軸運(yùn)動控制卡、伺服驅(qū)動器和編碼器；所述編碼器連接伺服電動缸7及伺服電機(jī)8；所述數(shù)據(jù)采集卡連接三向加速度計(jì)、陀螺儀和三維激光掃描儀；所述多軸運(yùn)動控制卡連接各伺服電機(jī)8。

本發(fā)明所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述運(yùn)動分支的運(yùn)動副中心點(diǎn)分別構(gòu)成兩個正三角形；所述運(yùn)動分支的三組轉(zhuǎn)動副軸線互相平行；所述調(diào)姿平臺4為航空鋁合金材料。

本發(fā)明所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述上轉(zhuǎn)動副5和下轉(zhuǎn)動副10均包括階梯軸、軸承和端蓋；所述上球鉸6和下球鉸9均由軸線互相垂直且相交于一點(diǎn)的三個轉(zhuǎn)動副復(fù)合構(gòu)成。