一种基于稳定视觉的公路结构病害检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于公路检测技术领域，涉及基于稳定视觉的公路结构病害检测装置及方法，基于稳定视觉的公路结构病害检测装置包括车辆承载系统、测量及控制系统、稳定平台系统以及视觉采集系统；测量及控制系统以及稳定平台系统分别置于车辆承载系统上；视觉采集系统置于稳定平台系统底部并对公路结构病害进行视觉采集；测量及控制系统对公路结构病害进行测量。本发明专利技术提供了一种定位准确、控制精度高以及可实现公路路面结构病害的信息化与智能化管理的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置及方法。

A detection device and method of highway structural diseases based on stable vision

The invention belongs to the technical field of highway detection, which relates to the detection device and method of highway structural diseases based on stable vision. The detection device of highway structural diseases based on stable vision includes vehicle bearing system, measurement and control system, stable platform system and visual acquisition system; the measurement and control system and stable platform system are respectively placed on the vehicle bearing system; visual acquisition The collection system is located at the bottom of the stable platform system and carries out visual collection for highway structural diseases; the measurement and control system measures highway structural diseases. The invention provides a road structure disease detection device and method based on stable vision, which has the advantages of accurate positioning, high control accuracy and can realize the informatization and intelligent management of the road surface structure disease.

【技术实现步骤摘要】
一种基于稳定视觉的公路结构病害检测装置及方法
本专利技术属于公路检测
，涉及一种公路结构病害检测装置及方法，尤其涉及一种基于稳定视觉的公路结构病害检测装置及方法。
技术介绍
随着国民经济的发展，公路数量和里程急剧增加，其养护技术也逐渐受到众多学者的重视。基于机器视觉的无损检测技术被广泛应用于表面病害检测中，可以大大提高检测效率和自动化程度，尤其是在一些不适合人工作业的危险环境，往往需要采用机器视觉代替人工视觉检测。因此，获得质量好、特征明显的病害图片是智能处理与识别的基础。同时，公路路面坑洼、塌陷等结构病害仅依靠视觉方法无法探测病害深度，导致病害信息不完整，且通常病害面积相对于公路全里程面积很小，若不加以区分采集全部区域，存在数据量大、采集及管理效率低等问题。并联机器人具有多轴联动、运动精度高、承载能力强、结构紧凑等优点，广泛应用于位姿调整、运动模拟等领域，可通过各运动分支协调摆动实现动平台的多自由度稳定。三维扫描技术具有检测速度快、精度高、非接触等优点，广泛应用于检测、模型建立等领域。因此，将三维扫描技术、并联机器人技术引入公路病害检测领域，研制适用于各等级公路路面结构病害检测的智能设备，基于三维扫描技术的精准定位采集质量好、特征明显的病害图片，获得结构病害的三维检测信息。具备检测速度快、精度高，图片采集质量好、信息丰富等优势，改变了传统人工检测效率低、安全性差，纸质资料信息查询难、易丢失，仅依靠视觉采集数据量庞大、工作效率低的技术现状，实现了公路路面结构病害的信息化与智能化管理。专利
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种定位准确、控制精度高以及可实现公路路面结构病害的信息化与智能化管理的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置及方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述基于稳定视觉的公路结构病害检测装置包括车辆承载系统、测量及控制系统、稳定平台系统以及视觉采集系统；所述测量及控制系统以及稳定平台系统分别置于车辆承载系统上；所述视觉采集系统置于稳定平台系统底部并对公路结构病害进行视觉采集；所述测量及控制系统对公路结构病害进行测量。作为优选，本专利技术所采用的车辆承载系统包括车体、车厢、车轮以及升降装置；所述车厢置于车体上；所述车轮置于车体底部；所述稳定平台系统通过升降装置置于车厢中；所述测量及控制系统置于车体上。作为优选，本专利技术所采用的车体包括驾驶室、底盘以及测量设备间；所述驾驶室以及测量设备间均置于底盘前端部；所述车厢置于底盘上；所述车轮置于底盘底部；所述测量及控制系统置于底盘上；所述测量及控制系统在非工作状态时置于测量设备间中。作为优选，本专利技术所采用的升降装置包括液压机构以及导轨；所述液压机构与稳定平台系统相连并驱动稳定平台系统沿导轨的轴向自如移动。作为优选，本专利技术所采用的测量及控制系统包括扫描装置、测速装置、定位装置以及电控系统；所述扫描装置在非工作状态时置于测量设备间中，在工作状态从测量设备间中伸出；所述测速装置置于车轮上；所述定位装置置于驾驶室顶部；所述电控系统置于底盘上；所述定位装置的定位精度为0.5m。作为优选，本专利技术所采用的扫描装置包括伸缩板、安装架以及扫描仪；所述扫描仪通过安装架设置在伸缩板上；所述伸缩板在非工作状态时置于测量设备间中，在工作状态从测量设备间中伸出；所述扫描仪的扫描范围4.0m，所述扫描仪的精度是0.05mm。作为优选，本专利技术所采用的电控系统包括均设置在底盘上的电控柜和电气元器件、工控机及配件、发电机以及服务器及配件。作为优选，本专利技术所采用的稳定平台系统包括安装盘、运动分支、相机稳定台以及驱动及传感装置；所述相机稳定台通过运动分支设置在安装盘上；所述液压机构与安装盘相连并驱动安装盘沿导轨的轴向自如移动；所述驱动及传感装置与运动分支相连并驱动运动分支运动；所述稳定平台系统的稳定精度移动1％F.S、转动5％F.S；所述稳定平台系统的定位精度移动0.1％F.S、转动0.5％F.S。作为优选，本专利技术所采用的视觉采集系统包括回转驱动、相机安装架以及相机组；所述回转驱动设置在相机稳定台上；所述回转驱动与相机安装架相连并驱动相机安装架转动；所述相机安装架上设置有多组相机组；所述相机安装架整体呈L型；所述相机安装架包括第一安装臂以及与第一安装臂相连的第二安装臂；所述第一安装臂所在平面与第二安装臂所在平面之间的夹角是150～170；所述相机组的全幅拍摄范围4.0m。一种基于稳定视觉的公路结构病害检测方法，所述方法包括以下步骤：1)准备工作：根据车辆所处车道以及公路等级，打开测量设备间，将扫描装置放至水平工作状态，打开底盘上推拉门；调整液压机构高度及安装盘在导轨的水平位置，调整回转驱动及相机安装架的角度使相机组相对于公路路面待采集区域的垂直距离相同；2)行驶过程：扫描装置实时扫描公路路面信息并利用工控机计算路面塌陷以及开裂病害的面积、深度数值，当计算值大于给定阈值时，结合车体长度、病害数值以及测速装置数据计算视觉采集系统开始抓拍时刻及拍照持续时间，根据定位装置数据计算车辆所处里程桩号并将所有数据上传服务器；3)动态调整过程：根据步骤2)采集的病害面积、深度以及位置数据，计算并调整相机安装架的夹角及转动角度；4)稳定过程：根据安装盘上设置的传感器组实时获取车辆颠簸参数，结合稳定平台系统结构解算并联机构各分支位移、速度以及加速度数值，利用驱动机构按照解算数值调整稳定平台系统位姿，隔离振动对视觉采集系统的影响，保证图片采集环境及质量；5)拍摄过程：根据开始抓拍时刻提前设置相机开启，根据拍照持续时间、相机行频计算拍照次数，拍摄图片并存储于服务器，实现病害扫描数据、桩号数据和图片信息数据的融合。本专利技术的优点是：本专利技术提供了一种基于稳定视觉的公路结构病害检测装置及方法，该装置包括车辆承载系统、测量及控制系统、稳定平台系统以及视觉采集系统；测量及控制系统以及稳定平台系统分别置于车辆承载系统上；视觉采集系统置于稳定平台系统底部并对公路结构病害进行视觉采集；测量及控制系统对公路结构病害进行测量。与现有技术相比，本专利技术测量及控制系统基于三维扫描技术、定位技术，判断路面低洼、塌陷等结构病害的面积及深度是否大于阈值，计算开始抓拍时刻、拍照持续时间及车辆所处里程桩号，定位准确，控制精度高。稳定平台系统基于并联机构运动及精度高、结构紧凑等优点，隔离车辆颠簸对视觉采集系统的影响，获得采集质量好、特征明显的病害图片。先使用三维扫描技术精准定位，再使用相机拍照的病害采集方式，极大地提高了工作效率，降低了数据存储量。综上，本专利技术将三维扫描技术、并联机器人技术引入公路病害检测领域，研制适用于各等级公路路面结构病害检测的智能设备，基于三维扫描技术的精准定位采集质量好、特征明显的病害图片，获得结构病害的三维检测信息。具备检测速度快、精度高，图片采集质量好、信息丰富等优势，改变了传统人工检测效率低、安全性差，纸质资料信息查询难本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述基于稳定视觉的公路结构病害检测装置包括车辆承载系统（1）、测量及控制系统（2）、稳定平台系统（3）以及视觉采集系统（4）；所述测量及控制系统（2）以及稳定平台系统（3）分别置于车辆承载系统（1）上；所述视觉采集系统（4）置于稳定平台系统（3）底部并对公路结构病害进行视觉采集；所述测量及控制系统（2）对公路结构病害进行测量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述基于稳定视觉的公路结构病害检测装置包括车辆承载系统（1）、测量及控制系统（2）、稳定平台系统（3）以及视觉采集系统（4）；所述测量及控制系统（2）以及稳定平台系统（3）分别置于车辆承载系统（1）上；所述视觉采集系统（4）置于稳定平台系统（3）底部并对公路结构病害进行视觉采集；所述测量及控制系统（2）对公路结构病害进行测量。


2.根据权利要求1所述的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述车辆承载系统（1）包括车体（5）、车厢（6）、车轮（7）以及升降装置（8）；所述车厢（6）置于车体（5）上；所述车轮（7）置于车体（5）底部；所述稳定平台系统（3）通过升降装置（8）置于车厢（6）中；所述测量及控制系统（2）置于车体（5）上。


3.根据权利要求2所述的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述车体（5）包括驾驶室（51）、底盘（52）以及测量设备间（53）；所述驾驶室（51）以及测量设备间（53）均置于底盘（52）前端部；所述车厢（6）置于底盘（52）上；所述车轮（7）置于底盘（52）底部；所述测量及控制系统（2）置于底盘（52）上；所述测量及控制系统（2）在非工作状态时置于测量设备间（53）中。


4.根据权利要求3所述的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述升降装置（8）包括液压机构（81）以及导轨（82）；所述液压机构（81）与稳定平台系统（3）相连并驱动稳定平台系统（3）沿导轨（82）的轴向自如移动。


5.根据权利要求4所述的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述测量及控制系统（2）包括扫描装置（9）、测速装置（10）、定位装置（11）以及电控系统（12）；所述扫描装置（9）在非工作状态时置于测量设备间（53）中，在工作状态从测量设备间（53）中伸出；所述测速装置（10）置于车轮（7）上；所述定位装置（11）置于驾驶室（51）顶部；所述电控系统（12）置于底盘（52）上；所述定位装置（11）的定位精度为0.5m。


6.根据权利要求5所述的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述扫描装置（9）包括伸缩板（91）、安装架（92）以及扫描仪（93）；所述扫描仪（93）通过安装架（92）设置在伸缩板（91）上；所述伸缩板（91）在非工作状态时置于测量设备间（53）中，在工作状态从测量设备间（53）中伸出；所述扫描仪（93）的扫描范围4.0m，所述扫描仪（93）的精度是0.05mm。


7.根据权利要求6所述的基于稳定视觉的公路结构病害检测装置，其特征在于：所述电控系统（12）包括均设置在底盘（52）上的电控柜和电气元器件（121）、工控机及配件（122...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏民，李鹏，李群锋，张彧琦，李军发，张花，郭万林，刘宇鹏，
申请(专利权)人：山西省交通科技研发有限公司，山西省交通规划勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14