[發(fā)明專利]隧道斷面連續(xù)測(cè)量機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810373113.4
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN108507533A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李科;丁浩;劉秋卓;蔡爽;李文鋒;郭鴻雁;江星宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): G01C7/06
• 分類號(hào): G01C7/06;G01B11/24
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及隧道斷面連續(xù)測(cè)量機(jī)器人，屬于隧道檢測(cè)領(lǐng)域。該機(jī)器人包括掃描頭、激光測(cè)距儀和車載系統(tǒng)；掃描頭和激光測(cè)距儀設(shè)置在車載系統(tǒng)上；掃描頭在車載系統(tǒng)行進(jìn)過(guò)程中沿隧道360°旋轉(zhuǎn)，激光測(cè)距儀在掃描頭的掃描過(guò)程中自發(fā)自收脈沖信號(hào)，獲得螺旋形的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，量測(cè)隧道橫斷面輪廓；在獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，采用EDGE閥值濾波對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲點(diǎn)消除；在經(jīng)過(guò)噪聲點(diǎn)消除之后，進(jìn)行隧道連續(xù)斷面輪廓模型的建立；依據(jù)隧道連續(xù)斷面輪廓模型形成斷面檢測(cè)報(bào)告。本發(fā)明能夠簡(jiǎn)單有效地測(cè)量隧道斷面的大小和位置，形成斷面檢測(cè)報(bào)告。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧道檢測(cè)領(lǐng)域，涉及隧道斷面連續(xù)測(cè)量機(jī)器人。

背景技術(shù)

目前，針對(duì)隧道內(nèi)部復(fù)雜的環(huán)境，幾乎是通過(guò)人工方式，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)隧道斷面進(jìn)行評(píng)估。這種方式判斷誤差較大，對(duì)施工的安全性無(wú)法保障。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供隧道斷面連續(xù)測(cè)量機(jī)器人。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

隧道斷面連續(xù)測(cè)量機(jī)器人，包括掃描頭、激光測(cè)距儀和車載系統(tǒng)；

所述掃描頭和激光測(cè)距儀設(shè)置在車載系統(tǒng)上；掃描頭在車載系統(tǒng)行進(jìn)過(guò)程中沿隧道360°旋轉(zhuǎn)，激光測(cè)距儀在掃描頭的掃描過(guò)程中自發(fā)自收脈沖信號(hào)，獲得螺旋形的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，量測(cè)隧道橫斷面輪廓；

在獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，采用EDGE閥值濾波對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲點(diǎn)消除；將每360度N個(gè)像素點(diǎn)看做為一條測(cè)線，并將這N個(gè)像素點(diǎn)從1到N依次編號(hào)；根據(jù)隧道環(huán)向剖面的環(huán)狀特性，每條測(cè)線都看作為一個(gè)封閉的圓環(huán)，視作第1號(hào)像素點(diǎn)與N號(hào)像素點(diǎn)為相鄰像素點(diǎn)；EDGE閥值濾波的定義為：設(shè)定一閥值f，將采集到信號(hào)點(diǎn)的任意一點(diǎn)A₀(x₀，y₀)，與前一點(diǎn)A₁(x₁，y₁)的距離L₁＝sqrt((x₁-x₀)²+(y₁-y₀)²)，及與后一點(diǎn)A₂(x₂，y₂)的距離L₂＝sqrt((x₂-x₀)²+(y₂-y₀)²)分別與f對(duì)比，如果L₁>f且L₂>f，則認(rèn)為點(diǎn)A₀為異常點(diǎn)，將該點(diǎn)剔除，反之則為有效點(diǎn)，保留并依次對(duì)下一個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行濾波判斷；

在經(jīng)過(guò)噪聲點(diǎn)消除之后，進(jìn)行隧道連續(xù)斷面輪廓模型的建立；

依據(jù)隧道連續(xù)斷面輪廓模型形成斷面檢測(cè)報(bào)告。

進(jìn)一步，所述采用EDGE閥值濾波對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲點(diǎn)消除具體為：

在測(cè)量過(guò)程中，將每360度N個(gè)像素點(diǎn)看做為一條測(cè)線，并將這N個(gè)像素點(diǎn)從1到N依次編號(hào)；由于隧道環(huán)向剖面的環(huán)狀特性，每條測(cè)線都看作為一個(gè)封閉的圓環(huán)，視作第1號(hào)像素點(diǎn)與N號(hào)像素點(diǎn)為相鄰像素點(diǎn)；TS3設(shè)定一個(gè)閥值L，從第1號(hào)像素點(diǎn)開始進(jìn)行過(guò)濾，將該點(diǎn)與相鄰兩點(diǎn)的距離分別與L進(jìn)行對(duì)比，如果與兩點(diǎn)距離值均大于閥值L，則視作該點(diǎn)為噪聲點(diǎn)，可被剔除，反之則為有效點(diǎn)，保留并依次對(duì)下一個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行濾波判斷。

進(jìn)一步，所述隧道連續(xù)斷面輪廓模型的建立具體為：

在經(jīng)過(guò)噪聲點(diǎn)消除之后，以掃描頭在進(jìn)洞口位置為中心零點(diǎn)建立X-Y-Z三維坐標(biāo)軸，形成隧道連續(xù)斷面輪廓三維模型；其中X軸為隧道橫向坐標(biāo)，Y軸為隧道豎向坐標(biāo)，Z軸為隧道縱向坐標(biāo)，即車輛沿Z軸前進(jìn)，獲得最后的隧道三維斷面輪廓模型。