隧道扫描系统及作业车技术方案

本实用新型专利技术实施例提供一种隧道扫描系统及作业车，该系统包括：安装台，该安装台能够驱动安装在该安装台的扫描设备在垂直于地平面的平面内转动；所述扫描设备，安装于所述安装台上，在所述安装台的驱动下进行转动，并在转动期间以发出射线，测量该扫描设备与所述隧道的被扫描点之间的距离；以及控制设备，用于控制所述安装台在一预定转动角度范围内转动，所述扫描设备的与该预定转动角度范围对应的扫描范围覆盖在所述隧道的高度方向上从所述隧道的截面的顶部至底部的范围。通过本实用新型专利技术，可通过控制安装台的转动完成隧道的轮廓扫描，不需要移动臂架，不会产生抖动，因此，避免了因抖动而导致扫描结果失真问题。

Tunnel Scanning System and Operating Vehicle

【技术实现步骤摘要】
隧道扫描系统及作业车
本技术涉及工程机械领域，具体地涉及一种隧道扫描系统及作业车。
技术介绍
随着我国基础设施建设不断加快，铁路和公路建设对施工要求越来越高。隧道施工越来越多，难度越来越大，风险也随着越来越高。混凝土喷射机作为隧道施工的重要设备，被广泛应用在隧道混凝土搅拌和喷射施工中。传统的喷射机操作是通过遥控器控制完成的，操作要求高，操作手工作强度大，长时间在恶劣的隧道施工环境下工作，有损操作手身心健康，甚至有可能威胁其生命安全。为了解决这些问题，智能化喷射机应运而生。智能化喷射机能自主完成喷射作业，其首要解决的问题是识别隧道轮廓，规划喷射路径。三维重建技术被用于识别隧道轮廓，其可分为被动式和主动式三维重建技术。被动式一般利用周围环境如自然光的反射，使用相机获取图像，然后通过特定算法计算得到物体的立体空间信息，然而，隧道施工环境差,光线较暗,而且相机的工作距离较小，被动式三维重建技术不适合隧道轮廓识别。主动式是指利用如激光、声波等光源或能量源发射至目标物体，通过接收返回的光波来获取物体的深度信息，非常适合于隧道环境。现有技术均使用三维激光扫描仪重建隧道轮廓，将三维扫描仪安装于臂架的末端，移动臂架进行扫描，通过后续处理得到隧道轮廓。此方法缺点明显，扫描时必须移动臂架，因臂架过长，车体的振动和臂架的抖动均会导致扫描结果失真。
技术实现思路
本技术实施例的目的是提供一种隧道扫描系统及作业车，其可通过控制安装台的转动完成隧道的轮廓扫描，不需要移动臂架，不会产生抖动，因此，避免了因抖动而导致扫描结果失真问题。为了实现上述目的，本技术实施例提供一种隧道扫描系统，该系统包括：安装台，该安装台能够驱动安装在该安装台的扫描设备在垂直于地平面的平面内转动；所述扫描设备，安装于所述安装台上，在所述安装台的驱动下进行转动，并在转动期间以发出射线，测量该扫描设备与所述隧道的被扫描点之间的距离；以及控制设备，用于控制所述安装台在一预定转动角度范围内转动，所述扫描设备的与该预定转动角度范围对应的扫描范围覆盖在所述隧道的高度方向上从所述隧道的截面的顶部至底部的范围。可选的，所述预定转动角度范围满足：其中，A为所述预定转动角度范围，H3为所述隧道的高度，H为所述扫描设备距离地面平的高度，L为所述扫描设备与所述隧道的入口之间的距离。可选的，所述控制设备还用于执行以下操作：根据所述安装台的转动角度、所述扫描设备所测量的该扫描设备与所述隧道的被扫描点之间的距离以及测量该距离所发出射线的角度，计算所述隧道的扫描面上的各个点在一三维直角坐标系下的坐标；根据所述坐标，生成关于隧道的扫描面上的各个点的点云数据；以及根据所述点云数据，对所述隧道的扫描面进行曲面拟合，以生成关于所述隧道的三维网格图。可选的，所述安装台及所述扫描设备位于所述隧道外部。可选的，所述扫描设备所发出的射线覆盖所述隧道的截面宽度。相应的，本技术实施例还提供一种隧道扫描方法，该方法包括：控制安装有扫描设备的安装台在在垂直于地平面的平面内的一预定转动角度范围内转动，并控制该扫描设备在转动期间以发出射线，测量该扫描设备与所述隧道的被扫描点之间的距离，所述扫描设备的与该预定转动角度范围对应的扫描范围覆盖在所述隧道的高度方向上从所述隧道的截面的顶部至底部的范围。可选的，所述预定转动角度满足：其中，A为所述预定转动角度，H3为所述隧道的高度，H为所述扫描设备距离地面平的高度，L为所述扫描设备与所述隧道的入口之间的距离。可选的，该方法还包括：根据所述安装台的转动角度、所述扫描设备所测量的该扫描设备与所述隧道的被扫描点之间的距离以及测量该距离所发出射线的角度，计算所述隧道的扫描面上的各个点在一三维直角坐标系下的坐标；根据所述坐标，生成关于隧道的扫描面上的各个点的点云数据；以及根据所述点云数据，对所述隧道的扫描面进行曲面拟合，以生成关于所述隧道的三维网格图。可选的，所述安装台及所述扫描设备位于所述隧道外部。可选的，所述扫描设备所发出的射线覆盖所述隧道的截面宽度。相应的，本技术实施例还提供一种作业车，该作业车上安装上述隧道扫描系统。可选的，所述安装台安装在所述作业车驾驶舱顶部位置。另一方面，本技术提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述隧道扫描系统内的控制设备所执行的操作。通过上述技术方案，扫描设备位于安装台上，可在安装台的驱动下进行转动而完成隧道的轮廓扫描，且在扫描期间无需改变扫描设备的位置，不牵涉到臂架，不会产生抖动，因此，避免了因抖动而导致扫描结果失真问题。本技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术实施例，但并不构成对本技术实施例的限制。在附图中：图1为本技术一实施例提供的隧道扫描系统的结构示意图；图2为本技术另一实施例提供的隧道扫描系统的结构示意图；图3为图2所示的隧道扫描系统的工作过程示意图；图4为隧道三维重建过程的流程图；以及图5为隧道三维重建结果的示意图。附图标记说明10安装台20扫描设备30控制设备40作业车100隧道具体实施方式以下结合附图对本技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术实施例，并不用于限制本技术实施例。图1为本技术一实施例提供的隧道扫描系统的结构示意图。如图1所示，本技术实施例提供一种隧道扫描系统，该系统包括：安装台10，该安装台10能够驱动安装在该安装台的扫描设备在垂直于地平面的平面(即，隧道高度方向上)内转动；扫描设备20，安装于所述安装台10上，在所述安装台10的驱动下进行转动，并在转动期间发出射线(例如，该扫描设备可以一次性以多个角度呈扇形来发出多条射线，以覆盖隧道截面宽度；或者该扫描设备还可以在所述安装台的驱动下，除了在隧道高度方向上转动之外，还在隧道宽度方向转动，以使其发出的射线能够覆盖隧道截面宽度)，测量该扫描设备20与所述隧道的被扫描点之间的距离；以及控制设备30，用于控制所述安装台10在一预定转动角度范围内转动，所述扫描设备20的与该预定转动角度范围对应的扫描范围能够覆盖在所述隧道的高度方向上从所述隧道的截面的顶部至底部的范围(即，整个隧道高度范围)。所述安装台例如可为云台，该云台目前在摄像头领域已存在广泛应用，其可带有承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置，把摄像机装在云台上能使摄像机从多个角度进行摄像。一般而言，云台内装两个电动机，水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。就本技术而言，所述云台可为一单轴云台或多轴云台，其可驱动所述扫描设备在一个或多个方向上旋转，从而控制设备可通过控制该云台转动而实现所述扫描设备对所述隧道的扫描面的扫描。所述安装台可以隔离作业车体及外界环境对扫描设备的扰动，维持扫描设备平衡，使扫描设备的扫描结果更加平稳。所述安装台可通过金属杆垂直安装于湿喷机车头顶部，安装位置可与该湿喷机车上的臂架在同一条直线上。虽然本文中所采用的是术语安装台，但其他与该安装台具备相似功能的设备均可适用于此，诸如普本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道扫描系统，其特征在于，该系统包括：安装台，该安装台能够驱动安装在该安装台的扫描设备在垂直于地平面的平面内转动；所述扫描设备，安装于所述安装台上，在所述安装台的驱动下进行转动，并在转动期间以发出射线，测量该扫描设备与所述隧道的被扫描点之间的距离；以及控制设备，用于控制所述安装台在一预定转动角度范围内转动，所述扫描设备的与该预定转动角度范围对应的扫描范围覆盖在所述隧道的高度方向上从所述隧道的截面的顶部至底部的范围。

【技术特征摘要】
1.一种隧道扫描系统，其特征在于，该系统包括：安装台，该安装台能够驱动安装在该安装台的扫描设备在垂直于地平面的平面内转动；所述扫描设备，安装于所述安装台上，在所述安装台的驱动下进行转动，并在转动期间以发出射线，测量该扫描设备与所述隧道的被扫描点之间的距离；以及控制设备，用于控制所述安装台在一预定转动角度范围内转动，所述扫描设备的与该预定转动角度范围对应的扫描范围覆盖在所述隧道的高度方向上从所述隧道的截面的顶部至底部的范围。2.根据权利要求1所述的隧道扫描系统，其特征在于，所述预定转动角度范围满足：其中，A为所述预定转动角度范围，H3为所述隧道的高度，H为所述扫描设备距离地面平的高度，L为所述扫描设备与所述隧道的入口之间的距离。3.根据权利要求1所述的隧道扫描系统，其特征在于，所述控制设备还用于执...

【专利技术属性】
技术研发人员：林能发，胡敏，张迁，毛文革，齐华，
申请(专利权)人：湖南希法工程机械有限公司，中联重科股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43