一种模块化集成的隧道综合巡检机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种模块化集成的隧道综合巡检机器人，包括巡检移动平台，所述巡检移动平台上设有隧道表面病害采集模块、钢轨及道床表面病害采集模块，隧道表面病害采集模块包括隧道3D扫描仪支撑杆、安装于隧道3D扫描仪支撑杆的隧道3D扫描仪、沿隧道的圆弧方向间隔分布的若干隧道线阵相机和背光光源；钢轨及道床表面病害采集模块包括轨道3D线激光扫描仪、线扫光源、轨道相机。本发明专利技术可以同时完成隧道表面病害检测、隧道结构病害检测、钢轨及道床表面病害、钢轨全状态参数检测，并且隧道表面病害采集模块、钢轨及道床表面病害采集模块均采用独立的模块化设计，可根据检测专业要求进行快速组装。速组装。速组装。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化集成的隧道综合巡检机器人


[0001]本专利技术属于轨道交通
，具体涉及隧道综合巡检技术。

技术介绍

[0002]目前的隧道巡检，也存在单一采用激光扫描仪安装在手动或者电动轨道小车上对隧道3D尺寸进行检测，或者单一功能的轨道巡检机器人。不能满足城轨隧道设施病害检测多样化要求，多项目检测能力不足，产品检测功能单一。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种模块化集成的隧道综合巡检机器人，可以实现隧道多种状态参数检测，满足城轨隧道设施病害检测多样化要求。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种模块化集成的隧道综合巡检机器人，包括巡检移动平台，所述巡检移动平台上设有隧道表面病害采集模块、钢轨及道床表面病害采集模块，所述巡检移动平台包括安装有车轮的底盘以及安装于底盘上、用于驱动车轮的电机，所述隧道表面病害采集模块包括隧道3D扫描仪支撑杆、安装于隧道3D扫描仪支撑杆的隧道3D扫描仪、沿隧道的圆弧方向间隔分布的若干隧道线阵相机和背光光源组成的隧道相机光源模块，每台隧道线阵相机由一个背光光源曝光，所有背光光源光照范围覆盖隧道内壁范围，相邻两个隧道线阵相机拍摄区域部分重叠，所有隧道线阵相机的整体拍摄角度覆盖隧道内壁的范围；
[0006]所述钢轨及道床表面病害采集模块包括用于对钢轨进行扫描探测的轨道3D线激光扫描仪、用于在整个钢轨及道床区域照射形成光带的光源和拍摄范围覆盖整个钢轨及道床区域的轨道相机组成的轨道相机光源模块；
[0007]所述巡检移动平台设有无人驾驶行走模块，所述无人驾驶行走模设有激光雷达和速度传感器。
[0008]优选的，所述隧道3D扫描仪支撑杆连接有固定块，所述隧道相机光源模块安装于相机支撑杆，所述相机支撑杆与固定块连接。
[0009]优选的，所述固定块上分布有固定杆，所述固定杆上设有伸缩调节孔，所述相机支撑杆与对应的伸缩调节孔连接，所述伸缩调节孔螺纹连接有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆连接有旋钮，通过相机支撑杆沿伸缩调节孔伸缩实现隧道相机光源模块的相对位置。
[0010]优选的，所述轨道相机光源模块安装于轨道相机支架，所述轨道相机支架包括横梁和垂直连接于横梁两端的立柱，所述立柱与底座连接。
[0011]优选的，所述轨道3D线激光扫描仪成对设置，并且均安装于底盘前端；至少一对轨道3D线激光扫描仪为一组且在其中一根钢轨两侧对称布置，用于对同一条钢轨进行扫描探测且拍摄角度覆盖钢轨两侧。
[0012]优选的，所述电机设有编码器，所述机器人还设有同步触发模块，所述同步触发模根据编码器脉冲信号控制隧道表面病害采集模块与钢轨及道床表面病害采集模块同步触
发。
[0013]优选的，所述巡检移动平台上还设有信标识读器，用于在巡检过程中获取当前区域地面上应答器信息，以获取机器人精确的位置坐标信息。
[0014]优选的，所述信标识读器设有天线，天线的下表面距离地面应答器的上表面垂直距离为5～10cm。
[0015]优选的，所述隧道表面病害采集模块和钢轨及道床表面病害采集模块分体设置且通过凸轮抱轴锁紧装置与巡检移动平台可拆卸连接。
[0016]优选的，所述凸轮抱轴锁紧装置包括设有连接孔的连接部件、穿过连接孔的联接轴、与联接轴端部通过螺栓铰接的凸轮手柄。
[0017]本专利技术采用上述技术方案，具有如下有益效果：
[0018]1.隧道表面病害采集模块、钢轨及道床表面病害采集模块、集成于巡检移动平台上，可以同时完成隧道表面病害检测、隧道结构病害检测、钢轨及道床表面病害、钢轨全状态参数检测。
[0019]2.隧道表面病害采集模块、钢轨及道床表面病害采集模块均采用独立的模块化设计，可根据检测专业要求进行快速组装。
[0020]3.沿隧道的圆弧方向间隔分布的若干隧道相机光源模块，光源与隧道相机对应紧密排列，每个相机由一个光源曝光，其中每个相机拍摄区域部分重叠，光源光照范围覆盖隧道内壁，即可完成不同视距的清晰拍照。
[0021]4.每两台3D线激光扫描仪为一组，安装位置呈反向对称布置，使两台3D线激光扫描仪的对称中心线落在钢轨上，工作状态下，两台3D线激光扫描仪对一条钢轨进行扫描探测，拍摄角度即可覆盖钢轨两侧，如此布置可以保证每一组3D线激光扫描仪与钢轨表面的距离保持一致，在拍摄过程中无需调整参数，采集的点云数据能准确获得钢轨的三维信息，一条钢轨上的一组3D线激光扫描仪采集的点云数据采集距离一致，能很大程度上减小了点云数据处理的难度，便于点云数据的实时处理，提高钢轨三维模型的处理时效性。
[0022]5.工作状态下，电机驱动车轮前进，同时在车轮旋转过程中，编码器会产生脉冲信号，同步触发模块用于采集编码器的脉冲信号，通过该脉冲信号，可使隧道表面病害采集模块、地基沉降检测模块、钢轨及道床表面病害采集模块中的各相机与光源同步触发，对巡检目标进行拍摄扫描。
[0023]6.工作状态下，隧道巡检机器人搭载信标识读器进行巡检任务时，途经对应应答器区域，信标识读器获取当前区域应答器信息，结合惯导等相关部件，能够实时调整当前位置信息，提供给机器人的高精度定位，提供精准位置。
[0024]本专利技术采用的具体技术方案及其带来的有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图中予以详细的揭露。
附图说明
[0025]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：
[0026]图1为本专利技术提供的一种隧道综合巡检机器人的总体架构示意图；
[0027]图2为本专利技术提供的隧道表面病害采集模块结构图；
[0028]图3为本专利技术提供的视觉测量系统坐标系示意图；
[0029]图4为本专利技术提供的测量标定示意图；
[0030]图5为本专利技术提供的钢轨及道床表面病害采集模块结构图；
[0031]图6为本专利技术提供的一种隧道综合巡检机器人的巡检移动平台结构示意图；
[0032]图7为本专利技术提供的一种隧道综合巡检机器人的应答检测图；
[0033]图8为本专利技术提供的一种隧道综合巡检机器人的5G通信模块示意图；
[0034]图9为本专利技术提供的一种隧道综合巡检机器人的机器人控制模块示意图；
[0035]图10为本专利技术提供的一种隧道综合巡检机器人在轨道上的示意图一；
[0036]图11为本专利技术提供的一种隧道综合巡检机器人在轨道上的示意图二；
[0037]图12为本专利技术提供的一种快装安装结构示意图；
[0038]11
‑
隧道3D扫描仪支撑杆；12
‑
隧道3D扫描仪；13
‑
旋钮；14
‑
固定杆；15
‑
隧道相机光源模块；16
‑
径向支撑杆；
[0039]21
‑
轨道3D线激光扫描仪；22
‑
轨道相机固定架；23
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化集成的隧道综合巡检机器人，包括巡检移动平台，所述巡检移动平台上设有隧道表面病害采集模块、钢轨及道床表面病害采集模块，所述巡检移动平台包括安装有车轮的底盘以及安装于底盘上、用于驱动车轮的电机，其特征在于，所述隧道表面病害采集模块包括隧道3D扫描仪支撑杆、安装于隧道3D扫描仪支撑杆的隧道3D扫描仪、沿隧道的圆弧方向间隔分布的若干隧道线阵相机和背光光源组成的隧道相机光源模块，每台隧道线阵相机由一个背光光源曝光，所有背光光源光照范围覆盖隧道内壁范围，相邻两个隧道线阵相机拍摄区域部分重叠，所有隧道线阵相机的整体拍摄角度覆盖隧道内壁的范围；所述钢轨及道床表面病害采集模块包括用于对钢轨进行扫描探测的轨道3D线激光扫描仪、用于在整个钢轨及道床区域照射形成光带的光源和拍摄范围覆盖整个钢轨及道床区域的轨道相机组成的轨道相机光源模块；所述巡检移动平台设有无人驾驶行走模块，所述无人驾驶行走模设有激光雷达和速度传感器。2.根据权利要求1所述的一种模块化集成的隧道综合巡检机器人，其特征在于，所述隧道3D扫描仪支撑杆连接有固定块，所述隧道相机光源模块安装于相机支撑杆，所述相机支撑杆与固定块连接。3.根据权利要求2所述的一种模块化集成的隧道综合巡检机器人，其特征在于，所述固定块上分布有固定杆，所述固定杆上设有伸缩调节孔，所述相机支撑杆与对应的伸缩调节孔连接，所述伸缩调节孔螺纹连接有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆连接有旋钮，通过相机支撑杆沿伸缩调节孔伸缩实现隧道相机光源模块的相对位置。4.根据权利要求1所述的一种模块化集成的隧道...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹丹，陈志丹，吕豪杰，孙炳，宋斌斌，周在福，许平川，陈先宽，
申请(专利权)人：浙江众合科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：