[發明專利]一種基于穩定視覺的公路結構病害檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201910831204.2
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110541341B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 王宏民;李鵬;李群鋒;張彧琦;李軍發;張花;郭萬林;劉宇鵬
• 申請（專利權）人: 山西省交通科技研發有限公司;山西省交通規劃勘察設計院有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;E01C23/01
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 余曉雪

1.一種基于穩定視覺的公路結構病害檢測裝置，其特征在于：所述基于穩定視覺的公路結構病害檢測裝置包括車輛承載系統（1）、測量及控制系統（2）、穩定平臺系統（3）以及視覺采集系統（4）；所述測量及控制系統（2）以及穩定平臺系統（3）分別置于車輛承載系統（1）上；所述視覺采集系統（4）置于穩定平臺系統（3）底部并對公路結構病害進行視覺采集；所述測量及控制系統（2）對公路結構病害進行測量；

所述車輛承載系統（1）包括車體（5）、車廂（6）、車輪（7）以及升降裝置（8）；所述車廂（6）置于車體（5）上；所述車輪（7）置于車體（5）底部；所述升降裝置（8）包括液壓機構（81）以及導軌（82）；所述穩定平臺系統（3）通過升降裝置（8）置于車廂（6）中；所述測量及控制系統（2）置于車體（5）上；

所述穩定平臺系統（3）是六自由度并聯結構，包括安裝盤（13）、運動分支（14）、相機穩定臺（15）以及驅動及傳感裝置（16）；所述相機穩定臺（15）通過運動分支（14）設置在安裝盤（13）上；所述液壓機構（81）與安裝盤（13）相連并驅動安裝盤（13）沿導軌（82）的軸向自如移動；所述驅動及傳感裝置（16）與運動分支（14）相連并驅動運動分支（14）運動；所述穩定平臺系統（3）的穩定精度移動1%F.S、轉動5%F.S；所述穩定平臺系統（3）的定位精度移動0.1%F.S、轉動0.5%F.S；

所述視覺采集系統（4）包括回轉驅動（17）、相機安裝架（18）以及相機組（19）；所述回轉驅動（17）設置在相機穩定臺（15）上；所述回轉驅動（17）與相機安裝架（18）相連并驅動相機安裝架（18）轉動；所述相機安裝架（18）上設置有多組相機組（19）；所述相機安裝架（18）整體呈L型；所述相機安裝架（18）包括第一安裝臂以及與第一安裝臂相連的第二安裝臂；所述第一安裝臂所在平面與第二安裝臂所在平面之間的夾角是150~170°；所述相機組（19）的全幅拍攝范圍4.0m；

所述車體（5）包括駕駛室（51）、底盤（52）以及測量設備間（53）；所述駕駛室（51）以及測量設備間（53）均置于底盤（52）前端部；所述車廂（6）置于底盤（52）上；所述車輪（7）置于底盤（52）底部；所述測量及控制系統（2）置于底盤（52）上；所述測量及控制系統（2）在非工作狀態時置于測量設備間（53）中；

所述測量及控制系統（2）包括掃描裝置（9）、測速裝置（10）、定位裝置（11）以及電控系統（12）；所述掃描裝置（9）在非工作狀態時置于測量設備間（53）中，在工作狀態從測量設備間（53）中伸出；所述測速裝置（10）置于車輪（7）上；所述定位裝置（11）置于駕駛室（51）頂部；所述電控系統（12）置于底盤（52）上；所述定位裝置（11）的定位精度為0.5m；

所述掃描裝置（9）包括伸縮板（91）、安裝架（92）以及掃描儀（93）；所述掃描儀（93）通過安裝架（92）設置在伸縮板（91）上；所述伸縮板（91）在非工作狀態時置于測量設備間（53）中，在工作狀態從測量設備間（53）中伸出；所述掃描儀（93）的掃描范圍4.0m，所述掃描儀（93）的精度是0.05mm；

掃描裝置（9）實時掃描公路路面信息并利用工控機（122）計算路面塌陷以及開裂病害的面積、深度數值，當計算值大于給定閾值時，結合車體長度、病害數值以及測速裝置（10）數據計算視覺采集系統開始抓拍時刻及拍照持續時間，根據定位裝置（11）數據計算車輛所處里程樁號并將所有數據上傳服務器。

2.根據權利要求1所述的基于穩定視覺的公路結構病害檢測裝置，其特征在于：所述電控系統（12）包括均設置在底盤（52）上的電控柜和電氣元器件（121）、工控機及配件（122）、發電機（123）以及服務器及配件（124）。

3.一種基于如權利要求2所述的基于穩定視覺的公路結構病害檢測裝置的公路結構病害檢測方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

1）準備工作：根據車輛所處車道以及公路等級，打開測量設備間（53），將掃描裝置（9）放至水平工作狀態，打開底盤（52）上推拉門；調整液壓機構（81）高度及安裝盤（13）在導軌（82）的水平位置，調整回轉驅動（17）及相機安裝架（18）的角度使相機組（19）相對于公路路面待采集區域的垂直距離相同；

2）行駛過程：掃描裝置（9）實時掃描公路路面信息并利用工控機（122）計算路面塌陷以及開裂病害的面積、深度數值，當計算值大于給定閾值時，結合車體長度、病害數值以及測速裝置（10）數據計算視覺采集系統開始抓拍時刻及拍照持續時間，根據定位裝置（11）數據計算車輛所處里程樁號并將所有數據上傳服務器；

3）動態調整過程：根據步驟2）采集的病害面積、深度以及位置數據，計算并調整相機安裝架（18）的夾角及轉動角度；

4）穩定過程：根據安裝盤（13）上設置的傳感器組實時獲取車輛顛簸參數，結合穩定平臺系統結構解算并聯機構各分支位移、速度以及加速度數值，利用驅動機構按照解算數值調整穩定平臺系統位姿，隔離振動對視覺采集系統（4）的影響，保證圖片采集環境及質量；

5）拍攝過程：根據開始抓拍時刻提前設置相機開啟，根據拍照持續時間、相機行頻計算拍照次數，拍攝圖片并存儲于服務器，實現病害掃描數據、樁號數據和圖片信息數據的融合。