[發明專利]一種用于公路隧道檢測的立體掃描機器人及其實施方法

在審

• 申請號: 201710937139.2
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107655898A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 劉曉;段英杰;薛春明;劉博;周立軍;李洋;孫貝
• 申請（專利權）人: 山西省交通科學研究院
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司11108
• 代理人: 張洪年

1.一種用于公路隧道檢測的立體掃描機器人，其特征在于，包括線掃描相機、激光光源、位姿調節分支、3D數字相機、激光三維掃描儀和安裝平臺，所述安裝平臺包括基礎平臺、定位桁架、左側90°扇形板和右側90°扇形板，所述左側90°扇形板與所述右側90°扇形板具有相同的結構和尺寸，所述定位桁架的下端面與所述基礎平臺固定連接，所述定位桁架的上端面與所述激光三維掃描儀固定連接，所述左側90°扇形板與所述右側90°扇形板分別固定設置在所述定位桁架相對的左右兩側；

六組所述位姿調節分支設置在所述左側90°扇形板的左端面，六組所述位姿調節分支具有相同的結構，六組所述位姿調節分支的六組電動推桿的中心線之間的夾角為15°，位于兩側的電動推桿的中心線與水平線、豎直線的夾角均為7.5°，所述位姿調節分支結構包括移動副、第一轉動副和第二轉動副，所述移動副由電動推桿實現，其固定部分連接于所述左側90°扇形板，所述電動推桿包括第一伺服電機，所述第一轉動副包括第一階梯軸、第一軸承、第一軸承座、第一端蓋和第二伺服電機，所述第一轉動副設置在所述電動推桿的伸縮桿末端，所述第一轉動副的軸線垂直于所述左側90°扇形板，所述第二轉動副包括第二階梯軸、第二軸承、第二軸承座、第二端蓋和第三伺服電機，所述第二轉動副設置在所述第一轉動副的末端，所述第二轉動副的軸線與所述第一轉動副的軸線垂直而且相交，所述3D數字相機設置在所述位姿調節分支的末端，所述3D數字相機的光軸與所述第二轉動副的軸線垂直而且相交；

三組所述線掃描相機和六組所述激光光源設置在所述右側90°扇形板的右端面，三組所述線掃描相機的光軸之間的夾角為30°，所述線掃描相機的視場角范圍為30至45°，位于兩側的線掃描相機光軸與水平線、豎直線的夾角均為15°，每個線掃描相機的兩側設置有兩組相同的激光光源，所述激光光源的中心線與所述線掃描相機的光軸之間的夾角為7.5°，所述激光光源的發散角為15至20°。

2.根據權利要求1所述的用于公路隧道檢測的立體掃描機器人，其特征在于，六組所述電動推桿的中心線位于同一個平面，六組所述電動推桿的中心線相交于所述左側90°扇形板的圓心；

三組所述線掃描相機的光軸與六組所述激光光源的中心線位于同一個平面，三組所述線掃描相機的光軸與六組所述激光光源的中心線相交于所述右側90°扇形板的圓心。

3.根據權利要求1所述的用于公路隧道檢測的立體掃描機器人，其特征在于，所述定位桁架為一個正方體框架結構，所述基礎平臺的形狀為圓形，所述定位桁架設置在所述基礎平臺的中間位置。

4.根據權利要求3所述的用于公路隧道檢測的立體掃描機器人，其特征在于，所述基礎平臺的構成材料包括碳鋼，所述基礎平臺的直徑是所述定位桁架的邊長的1.5倍；

所述定位桁架的構成材料包括鋁合金，所述定位桁架的正方體邊長不小于1m；

所述左側90°扇形板和所述右側90°扇形板的構成材料包括鎂鋁合金，所述左側90°扇形板和所述右側90°扇形板的半徑與所述定位桁架的邊長相等。

5.根據權利要求3所述的用于公路隧道檢測的立體掃描機器人，其特征在于，所述左側90°扇形板和所述右側90°扇形板相互對應的位置設置有減重孔，所述左側90°扇形板和所述右側90°扇形板的半徑為1200mm，所述左側90°扇形板和所述右側90°扇形板的厚度為10mm，所述基礎平臺的直徑為1500mm，所述基礎平臺的厚度為12mm。

6.根據權利要求1所述的用于公路隧道檢測的立體掃描機器人，其特征在于，所述激光光源的功率為15w，所述3D數字相機的掃描速度為5kHz，所述3D數字相機的視場范圍為352至1060mm，所述3D數字相機的工作距離范圍為650至1350mm，所述3D數字相機的平面圖像分辨率為1.65mm，所述3D數字相機的Z方向分辨率為0.925mm。

7.根據權利要求1所述的用于公路隧道檢測的立體掃描機器人，其特征在于，所述電動推桿的直徑為30mm，所述電動推桿的行程不小于1m，所述第一階梯軸和所述第二階梯軸的直徑為12mm，所述第一階梯軸和所述第二階梯軸的長度為60mm。