[發明專利]一種地鐵隧道結構綜合檢測車

有效

• 申請號: 201910387411.3
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110161043B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 劉學增;劉新根;朱愛璽;陳瑩瑩
• 申請（專利權）人: 同濟大學;上海同巖土木工程科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01C21/16;G01S17/08;G01B11/02;G01S13/88;B61D15/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

1.一種地鐵隧道結構綜合檢測車，包括定位系統、采集系統和軌道平板車，所述軌道平板車在地鐵隧道的軌道上運行，所述定位系統和采集系統均安裝在軌道平板車上，定位系統包括激光測距模塊和慣性導航模塊，其特征在于，所述檢測車還包括安裝在軌道平板車上的獨立供電系統和中央控制系統；

所述獨立供電系統用于為采集系統、定位系統和中央控制系統供電；

所述中央控制系統包括采集工控機和定位工控機，分別連接采集系統和定位系統，中央控制系統將定位系統獲取的數據和采集系統獲取的數據進行結合，建立環向激光掃描-縱向編碼器定位-圖像特征校準的融合定位模型；

所述定位系統還包括光電旋轉編碼器和扣件圖像模塊，所述光電旋轉編碼器安裝在軌道平板車的一對車輪上，所述扣件圖像模塊安裝在平板車的底部，包括紅外槍式攝像機和補光裝置，紅外槍式攝像機和補光裝置均徑向照向軌道的扣件部位，安裝后的紅外槍式攝像機拍攝范圍沿軌道方向至少0.7米，環向方向至少0.3米，并且每幅圖像中均能拍攝到扣件，扣件位于拍攝范圍的隧道縱向中心線處；

所述的定位工控機中安裝有軟件程序用于實現以下步驟：

S1、獲取紅外槍式攝像機拍攝的圖像；

S2、對圖像中的扣件進行識別和重復性剔除，記錄扣件個數N和當前扣件圖像中心于圖像中的像素X方向的坐標值a；

S3、通過扣件個數N和扣件安裝間距S計算檢測車每個時刻的行駛里程L，其表達式為：

L=（N-1）×S+a×B/x；

其中，B為沿隧道行駛方向實際拍攝距離，x為圖像寬度方向像素總個數；

S4、利用行駛里程L值替代同一時刻光電旋轉編碼器的測量累計距離數據，同時光電旋轉編碼器基于行駛里程L值繼續距離測量；

S5、對紅外槍式攝像機拍攝的圖像進行隧道管片環縫識別，并且依據識別的環縫個數及管片的寬度計算出該環縫處的里程數據L1，利用里程數據L1值替代同一時刻光電旋轉編碼器的測量累計距離數據，同時光電旋轉編碼器基于距離L1值繼續距離測量。

2.根據權利要求1所述的一種地鐵隧道結構綜合檢測車，其特征在于，所述的軌道平板車包括車廂、中移門、防護艙和采集設備安裝架，所述的采集設備安裝架設置在車廂中部，所述中移門為全開式移門，當中移門打開時，所述采集設備安裝架完全暴露，所述的防護艙安裝在車廂尾部，所述的定位系統、采集系統和中央控制系統均安裝在車廂內。

3.根據權利要求2所述的一種地鐵隧道結構綜合檢測車，其特征在于，所述的軌道平板車還包括溫度警報裝置、減震裝置、消防裝置和視頻監控裝置。

4.根據權利要求2所述的一種地鐵隧道結構綜合檢測車，其特征在于，所述的采集系統包括影像采集模塊、激光掃描模塊、紅外熱成像模塊、結構光采集模塊、補光模塊和地質雷達模塊，所述的紅外熱成像模塊包括在采集設備安裝架上環向分布的多臺紅外熱成像儀，所述的激光掃描模塊安裝在防護艙內。

5.根據權利要求4所述的一種地鐵隧道結構綜合檢測車，其特征在于，所述的影像采集模塊包括連接采集工控機的工業相機拍攝單元和攝像機單元；

所述工業相機拍攝單元采用多個工業相機組成陣列，所述工業相機陣列在采集設備的安裝架上環形分布，各工業相機環向拍攝范圍有不少于10cm重疊區域，相機的成像光軸徑向垂直于隧道管片；

所述攝像機單元包括兩臺安裝在車廂尾部的攝像機。

6.根據權利要求2所述的一種地鐵隧道結構綜合檢測車，其特征在于，所述的慣性導航模塊包括微型陀螺測量儀和二維動態傾角儀，所述微型陀螺測量儀和二維動態傾角儀并列固定在車廂的底板內外側。

7.根據權利要求4所述的一種地鐵隧道結構綜合檢測車，其特征在于，地質雷達模塊采用多部空氣耦合地質雷達，地質雷達空氣耦合距離為0.5~3米，每部地質雷達的探測天線裝置采用三軸機器人手臂固定支撐，地質雷達的探測天線盒上安裝一個激光測距傳感器，實時感知探測天線距隧道管片的徑向距離。