本實(shí)用新型屬于公路檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及到一種用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

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

機(jī)器視覺(jué)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(cè)物始終處于相機(jī)景深范圍內(nèi)。為了保證較高的裂縫識(shí)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(guò)程中要嚴(yán)格保證相機(jī)與襯砌表面的距離。但是檢測(cè)車(chē)高速行駛過(guò)程中受車(chē)流量、路面狀況及駕駛員主觀意識(shí)等影響不可避免的發(fā)生車(chē)輛振動(dòng)、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(shí)別精度和準(zhǔn)確度。同時(shí)，公路隧道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不同隧道結(jié)構(gòu)尺寸會(huì)有較大差別，因而每次檢測(cè)隧道前，必須根據(jù)隧道設(shè)計(jì)圖紙對(duì)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(chē)輛顛簸影響數(shù)字相機(jī)的調(diào)焦裝置，對(duì)圖像采集產(chǎn)生擾動(dòng)。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)條件限制了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在公路隧道智能檢測(cè)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(shí)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種操作簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好的用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)。

本實(shí)用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)，所述車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)包括安裝平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)分支、基座、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)；所述安裝平臺(tái)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(tái)4構(gòu)成；所述支撐桁架3固定端安裝于調(diào)姿平臺(tái)4中間位置處，其伸縮端安裝于支撐板2底部；所述運(yùn)動(dòng)分支共有三個(gè)，其中兩個(gè)為SPR結(jié)構(gòu)形式，包括依次連接的上轉(zhuǎn)動(dòng)副5、分支移動(dòng)副、伺服電動(dòng)缸7和下球鉸9，另一個(gè)為RPS結(jié)構(gòu)形式，包括依次連接的上球鉸6、分支移動(dòng)副、伺服電動(dòng)缸7和下轉(zhuǎn)動(dòng)副10；所述分支移動(dòng)副在伺服電動(dòng)缸7作用下產(chǎn)生沿伺服電動(dòng)缸7軸線方向的伸縮運(yùn)動(dòng)；所述伺服電機(jī)8連接并驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)缸7；所述上轉(zhuǎn)動(dòng)副5和上球鉸6與調(diào)姿平臺(tái)4連接；所述下球鉸9和下轉(zhuǎn)動(dòng)副10與基座11連接；所述運(yùn)動(dòng)分支的運(yùn)動(dòng)副中心點(diǎn)分別構(gòu)成兩個(gè)正三角形；所述運(yùn)動(dòng)分支的三組轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行；所述基座11通過(guò)回轉(zhuǎn)平臺(tái)13與車(chē)輛行李架14連接；所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)13在步進(jìn)電機(jī)12驅(qū)動(dòng)作用下能繞其垂向軸線0～360°任意旋轉(zhuǎn)；所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)13由蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)0～360°自由轉(zhuǎn)動(dòng)；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(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器和編碼器；所述編碼器連接伺服電動(dòng)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(dòng)控制卡連接各伺服電機(jī)8。

本實(shí)用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)，所述上轉(zhuǎn)動(dòng)副5和下轉(zhuǎn)動(dòng)副10均包括階梯軸、軸承和端蓋；

本實(shí)用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)，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(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副復(fù)合構(gòu)成。

本實(shí)用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)，所述調(diào)姿平臺(tái)4外形為圓形或矩形，厚度為0.1～0.2m，上表面設(shè)有螺紋安裝孔、下表面布置有運(yùn)動(dòng)副鉸座，其外接圓直徑為1.5～3.0m；

本實(shí)用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)，所述基座11形狀為圓形或矩形，厚度為0.1～0.2m，上表面布置有運(yùn)動(dòng)副鉸座、下表面設(shè)有通孔，其對(duì)應(yīng)的外接圓直徑為調(diào)姿平臺(tái)4外接圓直徑的2倍。

本實(shí)用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)，所述車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)處于初始位姿時(shí)，調(diào)姿平臺(tái)4與基座11之間的距離為1.5m。

本實(shí)用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)，所述相機(jī)安裝支架1能同時(shí)安裝三組數(shù)字相機(jī)，相鄰兩組相機(jī)軸線夾角為60°

本實(shí)用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)，所述支撐桁架3 為伸縮桿結(jié)構(gòu)形式，可調(diào)高度為0.5～1.5m。

目前的檢測(cè)車(chē)行駛過(guò)程中發(fā)生左右搖擺，造成相機(jī)與襯砌內(nèi)壁之間的距離發(fā)生變化，而且數(shù)字相機(jī)與隧道頂部的距離較大、不同隧道結(jié)構(gòu)尺寸差異較大。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)具備沿隧道縱向移動(dòng)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(shí)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(guò)程中車(chē)輛軌跡偏離對(duì)圖像采集設(shè)備的影響，同時(shí)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(shí)的諸多技術(shù)難題。

附圖說(shuō)明

圖1為車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)三維圖；圖2為車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)應(yīng)用圖；圖3為安裝平臺(tái)三維圖；圖4為運(yùn)動(dòng)分支結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為調(diào)姿平臺(tái)鉸鏈點(diǎn)分布示意圖；圖6為基座鉸鏈點(diǎn)分布示意圖。相機(jī)安裝支架-1、支撐板-2、支撐桁架-3、調(diào)姿平臺(tái)-4、上轉(zhuǎn)動(dòng)副-5、上球鉸-6、伺服電動(dòng)缸-7、伺服電機(jī)-8、下球鉸-9、下轉(zhuǎn)動(dòng)副-10、基座-11、步進(jìn)電機(jī)-12、回轉(zhuǎn)平臺(tái)-13、車(chē)輛行李架-14。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)做進(jìn)一步說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。

實(shí)施例1

圖1為用于公路隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)三維造型。圖2為車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)使用時(shí)的三維造型，包括安裝平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)分支、基座11、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)13及控制系統(tǒng)。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(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器和編碼器；所述編碼器連接伺服電動(dòng)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(dòng)控制卡連接各伺服電機(jī)8。三向加速度計(jì)、陀螺儀主要用于獲取車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)參數(shù)；三維激光掃描儀可獲取隧道斷面尺寸；編碼器用于獲取伺服電動(dòng)缸及電機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)量；數(shù)據(jù)采集卡可實(shí)時(shí)采集各傳感器數(shù)值；多軸運(yùn)動(dòng)控制卡可用于同步控制各伺服電機(jī)運(yùn)行。

圖3為安裝平臺(tái)三維造型，由相機(jī)安裝支架1、支撐板2、支撐桁架3及調(diào)姿平臺(tái)4構(gòu)成。相機(jī)安裝支架1用于安裝三組數(shù)字相機(jī)，其結(jié)構(gòu)尺寸為0.045m×0.045m×0.15m，相鄰兩組相機(jī)間的夾角為60°；調(diào)姿平臺(tái)4為航空鋁合金材料，其外接圓直徑為0.700m、厚度為0.012m；支撐桁架3固定端安裝于調(diào)姿平臺(tái)4中間位置處、伸縮端安裝于支撐板2底部，可調(diào)整的豎向高度范圍為0.5～1.5m。

圖4為運(yùn)動(dòng)分支結(jié)構(gòu)，第1、3運(yùn)動(dòng)分支結(jié)構(gòu)形式為SPR、第2運(yùn)動(dòng)分支結(jié)構(gòu)形式為RPS，通過(guò)上轉(zhuǎn)動(dòng)副5或上球鉸6與調(diào)姿平臺(tái)4連接，對(duì)應(yīng)鉸鏈點(diǎn)布置如圖5所示，圖中a₁～a₃為鉸鏈中心點(diǎn)，各鉸鏈點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)正三角形，對(duì)應(yīng)的外接圓直徑為1m；通過(guò)下球鉸9或下轉(zhuǎn)動(dòng)副10與基座11連接，對(duì)應(yīng)鉸鏈點(diǎn)布置如圖6所示，圖中b₁～b₃為鉸鏈中心點(diǎn)，各鉸鏈點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)正三角形，對(duì)應(yīng)的外接圓直徑為1.2m。所述各轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行，分支移動(dòng)副由伺服電動(dòng)缸7及伺服電機(jī)8實(shí)現(xiàn)，選取伺服電動(dòng)缸7型號(hào)為SGM7J-02AFC6S、總行程為1.2m；伺服電機(jī)8額定功率為200W、額定轉(zhuǎn)速為3000r/min、額定扭矩為0.64Nm；配套的編碼器采集精度為131072pulses/rev。

基座11通過(guò)回轉(zhuǎn)平臺(tái)13與車(chē)輛行李架14連接，在步進(jìn)電機(jī)12驅(qū)動(dòng)作用下，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)平臺(tái)繞垂向軸線0～360°任意旋轉(zhuǎn)。選取回轉(zhuǎn)平臺(tái)13型號(hào)為SE9-61-H-25R、承載力為260Kg，配套步進(jìn)電機(jī)12型號(hào)為SM3-960、額定轉(zhuǎn)速為3000r/min、額定扭矩為6N·m。選取調(diào)姿平臺(tái)4與基座11之間的距離為1mm時(shí)的位置為調(diào)節(jié)平臺(tái)的工作位。

目前的檢測(cè)車(chē)行駛過(guò)程中發(fā)生左右搖擺，造成相機(jī)與襯砌內(nèi)壁之間的距離發(fā)生變化，而且數(shù)字相機(jī)與隧道頂部的距離較大、不同隧道結(jié)構(gòu)尺寸差異較大。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的用于隧道圖像采集的車(chē)載式調(diào)節(jié)平臺(tái)具備沿隧道縱向移動(dòng)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(shí)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(guò)程中車(chē)輛軌跡偏離對(duì)圖像采集設(shè)備的影響，同時(shí)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(shí)的諸多技術(shù)難題。