在隧道衬砌外表面投影显示衬砌病害信息的移动式装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种在隧道衬砌外表面投影显示衬砌病害信息的移动式装置及方法，其包括车体、光源系统和安装于车体上的投影单元和控制系统；控制系统包括定位单元、测距单元、系统存储服务器和通信单元；投影单元的投影面为隧道衬砌外表面，控制系统从云端服务器中所存储的病害信息数据包中调取病害信息数据，并且以图像形式下载至系统存储服务器中，通过投影单元将图像投影至隧道的衬砌外表面上。本发明专利技术能实现高效、准确地将通过检测工作获得的隧道运营期病害信息可视化，在隧道衬砌外表面上准确定位病害位置并通过自适应投影直观显示，帮助全面和及时掌握隧道结构的安全状态，保证检测和修复工作的顺利开展。修复工作的顺利开展。修复工作的顺利开展。

【技术实现步骤摘要】
在隧道衬砌外表面投影显示衬砌病害信息的移动式装置及方法


[0001]本专利技术涉及隧道检测领域，具体涉及一种在隧道衬砌外表面投影显示衬砌病害信息的移动式装置及方法。

技术介绍

[0002]当前公路、铁路隧道数量不断增加，大大提高了人们出行的便捷性，但是，由于外部环境和地质条件的不断变化，以及设计、施工、管理和周边建筑施工等其他方面的影响，隧道在运营期中，常常会出现裂缝、渗漏、大变形、支护结构与围岩之间产生空洞等衬砌病害现象，严重威胁到隧道的正常、安全使用。对于这些存在于隧道衬砌背后的病害，现阶段可采用地质雷达、隧道检测车等工具进行检测并收集数据。但在获得衬砌病害信息之后，没有能够在隧道内部直观显示病害信息的装置。
[0003]申请号为201811622262.6的中国专利公开了适用于隧道衬砌自动检测系统及方法，通过行走机构托举地质雷达天线在所述分段式预埋导轨单元组成的轨道上进行衬砌质量检测。但并未涉及检测之后的数据整理以及可视化工作，检测结果不直观，难以进一步帮助掌握隧道结构的安全状态。
[0004]申请号为201310082925.0的中国专利公开了一种地铁列车隧道投影系统及投影方法，采用投影方法利用地铁车厢大幅车窗及隧道进行动态的信息传播。其应用被局限于地铁列车及地铁隧道中，主要目的为拓展广告空间，无法与通过检测获得的衬砌病害信息关联，用于各种运营期隧道的检测工作。
[0005]限制于隧道衬砌外表面大部分区域为非平面区域，当衬砌病害信息及图像投影到非平面衬砌区域或由于条件所限无法正投时，直接投影的病害信息及图像的几何形状会发生变形，引起几何失真，降低整个隧道衬砌病害检测及修复的精确度和效率。
[0006]为了全面和及时掌握隧道结构的安全状态，急需一种高效、准确的移动式装置，可以在隧道衬砌的外表面上自适应投影显示衬砌病害信息，使隧道运营期的检测和修复工作能够更顺利开展。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种在隧道衬砌外表面上投影显示衬砌病害信息的移动式装置及方法，以在隧道衬砌的外表面上自适应投影显示衬砌病害信息，使隧道运营期的检测和修复工作能够更顺利开展。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种在隧道衬砌外表面投影显示衬砌病害信息的移动式投影装置，其包括：车体、光源系统、控制系统和投影单元；所述光源系统、控制系统、投影单元均设于所述车体上；所述光源系统用于为所述投影单元提供合适的亮度；
[0009]所述控制系统包括定位单元、测距单元、系统存储服务器和通信单元；工作时，所
述定位单元获取车体所在位置的当前定位数据，且将当前定位数据通过所述通信单元发送至云端服务器，控制系统从云端服务器中所存储的病害信息数据包中调取与所述当前定位数据对应的病害信息数据，并且以图像形式下载至所述系统存储服务器中用于投影，其中，病害信息数据包中具有事先测量得到隧道中所有衬砌对应的衬砌病害信息；
[0010]所述测距单元在每次投影前测量衬砌外表面到所述投影单元的距离数据，并且传输至所述系统存储服务器；
[0011]所述系统存储服务器根据所述距离数据，控制所述投影单元将下载的图像投影至隧道的衬砌外表面上。
[0012]优选的，所述投影单元还包括受所述控制系统控制的变焦单元，在投影时，所述系统存储服务器根据所述距离数据，计算得到所述变焦系统需要的变焦指令，并传输至所述变焦单元，所述变焦单元根据所述变焦指令进行变焦，使所述投影单元将下载的图像投影至车体所在位置对应的整个衬砌外表面上。
[0013]优选的，所述变焦单元包括微动电机及受其驱动的变焦镜头；所述投影单元设置在一支架上，所述支架用于调整投影单元的安装角度和所朝方向。
[0014]优选的，所述投影单元还包括激光投影机和辅助摄像头，所述辅助摄像头与所述激光投影机的镜头同轴设置。
[0015]优选的，所述定位单元定位前，在工作路线的隧道内布置多个控制点位，使用全站仪测量获取的控制点坐标，对定位单元进行误差校准。
[0016]优选的，所述系统存储服务器具有记录每个工作位置的定位信息、测距信息、病害信息图像且以数据形成数据库的存储单元。
[0017]本专利技术还提供一种在隧道衬砌外表面投影显示衬砌病害信息的方法，其包括：
[0018]1)控制系统控制车体移动至工作位置，并且获取车体的当前定位数据，且将当前定位数据发送至云端服务器，控制系统从云端服务器中所存储的病害信息数据包中调取与所述当前定位数据对应的病害信息数据，并且以图像形式下载至系统存储服务器中用于投影，其中，病害信息数据包中具有事先测量得到隧道中所有衬砌对应的衬砌病害信息；
[0019]2)启动控制系统中的测距单元，在每次投影前测量衬砌外表面到所述投影单元的距离数据，并且传输至所述系统存储服务器；
[0020]3)所述系统存储服务器根据所述距离数据，控制所述投影单元将下载的图像投影至隧道的衬砌外表面上。
[0021]优选的，所述步骤3)中，所述投影单元在每次投影前，依照预设标准流程进行自适应投影几何校正，预设标准流程包括：
[0022]激光投影机对隧道衬砌外表面的非平面区域投射编码特征图作为主动结构光；
[0023]与所述激光投影机的镜头同轴设置的辅助摄像镜头，辅助摄像头采集所述编码特征图所形成的特征图像；
[0024]所述特征图像经图像处理后获取特征点集合，采用德洛内三角剖分算法对特征图像进行三角网格化，建立原始衬砌病害投影图像与特征图像的坐标转换关系；
[0025]根据所述坐标转换关系，对原始衬砌病害投影图像中单个三角网格覆盖区域进行双线性插值变换得到一个经过几何校正的三角形图像；对所有三角网格均进行几何变换后，重新拼接为完整的几何校正图像进行投影，以得到校正后的投影图像；
[0026]所述辅助摄像头再次采集所述校正后的投影图像，检测几何校正结果是否满足精度要求，若不满足则重复几何校正，直至校正后的投影图像所得几何校正结果满足精度要求。
[0027]优选的，所述投影单元还包括受所述控制系统控制的变焦单元，在投影时，所述系统存储服务器根据所述距离数据，计算得到所述变焦系统需要的变焦指令，并传输至所述变焦单元，所述变焦单元根据所述变焦指令进行变焦，使所述投影单元将下载的图像投影至车体所在位置对应的整个衬砌外表面上。
[0028]如上所述，本专利技术的在隧道衬砌外表面投影显示衬砌病害信息的移动式投影装置，具有以下有益效果：1、提高效率：该移动式装置适用于各种运营期隧道衬砌病害信息的投影，通过和云端的测量数据互动以及在控制系统下的自动测距变焦投影，能有效减少人工重复机械工作，提高隧道运营期的检测和修复工作效率。2、节约成本：本装置及方法适应隧道衬砌表面的非平面区域投影，集成单投影系统自适应投影几何校正算法，采用快速非重建方法省去多设备重构成本或繁琐的人工投影图像正工作。
附图说明
[0029]图1为本专利技术隧道衬砌病本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在隧道衬砌外表面投影显示衬砌病害信息的移动式投影装置，其特征在于，包括：车体、光源系统、控制系统和投影单元；所述控制系统、投影单元均设于所述车体上；所述光源系统用于为所述投影单元提供合适的亮度；所述控制系统包括定位单元、测距单元、系统存储服务器和通信单元；工作时，所述定位单元获取车体所在位置的当前定位数据，且将当前定位数据通过所述通信单元发送至云端服务器，控制系统从云端服务器中所存储的病害信息数据包中调取与所述当前定位数据对应的病害信息数据，并且以图像形式下载至所述系统存储服务器中用于投影，其中，病害信息数据包中具有事先测量得到隧道中所有衬砌对应的衬砌病害信息；所述测距单元在每次投影前测量衬砌外表面到所述投影单元的距离数据，并且传输至所述系统存储服务器；所述系统存储服务器根据所述距离数据，控制所述投影单元将下载的图像投影至隧道的衬砌外表面上。2.根据权利要求1所述的移动式投影装置，其特征在于：所述投影单元还包括受所述控制系统控制的变焦单元，在投影时，所述系统存储服务器根据所述距离数据，计算得到所述变焦系统需要的变焦指令，并传输至所述变焦单元，所述变焦单元根据所述变焦指令进行变焦，使所述投影单元将下载的图像投影至车体所在位置对应的整个衬砌外表面上。3.根据权利要求2所述的移动式投影装置，其特征在于：所述变焦单元包括微动电机及受其驱动的变焦镜头；所述投影单元设置在一支架上，所述支架用于调整投影单元的安装角度和所朝方向。4.根据权利要求1所述的隧道衬砌病害移动式自适应投影装置，其特征在于：所述投影单元还包括激光投影机和辅助摄像头，所述辅助摄像头与所述激光投影机的镜头同轴设置。5.根据权利要求1所述的隧道衬砌病害移动式自适应投影装置，其特征在于：所述定位单元定位前，在工作路线的隧道内布置多个控制点位，使用全站仪测量获取的控制点坐标，对定位单元进行误差校准。6.根据权利要求1所述的隧道衬砌病害移动式自适应投影装置，其特征在于：所述系统存储服务器具有记录每个工作位置的定位信息、测距信息、病害信息图像且以数据形成数据库的存储单元。7.一种在隧道...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑，李嘉豪，刘司坤，贾献卓，于仲慧，杭争强，武威，张岩，姚洪帅，朱合华，
申请(专利权)人：中电建冀交高速公路投资发展有限公司，
类型：发明
国别省市：