[发明专利]一种隧道衬砌结构病害综合检测装置及方法

权利要求书

1.一种隧道衬砌结构病害综合检测装置，其特征在于，包括：移动载体和设于移动载体上方的云台；所述云台中设有多个检测模块，包括激光测距模块和多个病害检测模块，均与中控模块连接；其中，所述激光测距模块设于中心，多个病害检测模块设于激光测距模块的周围；

中控模块基于激光测距模块所测的与被测表面之间的距离，控制多个病害检测模块的朝向，使得多个病害检测模块对同一目标区域进行成像。

2.如权利要求1所述的一种隧道衬砌结构病害综合检测装置，其特征在于，所述多个病害检测模块包括：三维建模和变形检测模块、裂缝和脱落检测模块和渗漏检测模块。

3.如权利要求2所述的一种隧道衬砌结构病害综合检测装置，其特征在于，所述云台为半球形，半球切面上设有四个孔洞，用于容纳三维建模和变形检测模块的激光发射单元、裂缝和脱落检测模块的可见光摄像头、渗漏检测模块的红外摄像头与激光测距模块的激光发射单元，且四个孔洞大小均为激光发射单元或摄像头旋转预留一定额外空间；其中，激光测距模块的激光发射单元位于中心，可见光摄像头、红外摄像头分别等间距设于其两侧，且三者共线。

4.如权利要求3所述的一种隧道衬砌结构病害综合检测装置，其特征在于，多个检测模块均通过支撑机构固定多功能云台内部；其中，激光测距模块设置于支撑机构中间，裂缝和脱落检测模块和渗漏检测模块分别设置于激光测距仪两侧，且通过转向电机设于支撑机构上。

5.如权利要求1所述的一种隧道衬砌结构病害综合检测装置，其特征在于，所述云台为半球形，且两侧分别通过横滚电机连接于U形支架内；所述U形支架通过竖滚电机连接在移动载体上；其中，所述横滚电机和竖滚电机上均设有转矩传感器，U形支架上设有三轴陀螺仪，均与中控模块连接。

6.如权利要求5所述的一种隧道衬砌结构病害综合检测装置，其特征在于，所述多个检测模块在云台中的位置，根据各检测模块的初始重力信息，以及各检测模块的重心相对三个电机转轴的偏移量信息，进行初始化，以保证云台的稳定性。

7.如权利要求1所述的一种隧道衬砌结构病害综合检测装置，其特征在于，所述中控模块能够通过无线通讯模块与一个或多个移动客户端建立连接。

8.一种基于如权利要求1-7任一项所述病害综合检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

接收移动客户端发送的启动指令，控制移动载体、云台和各检测模块启动；其中，所述启动指令包括本次病害检测作业的路线、云台的摆动速度和移动载体的移动速度；

同步执行以下操作：控制云台朝向移动载体一侧并沿隧道横剖面做定速的摆动动作；控制移动载体按照设定路线和速度前进；以及执行病害检测。

9.如权利要求8所述的病害综合检测装置的检测方法，其特征在于，所述执行病害检测包括：

实时接收多个检测模块发送的检测数据；

根据激光测距模块测得的与被测表面之间的距离，对红外摄像头和可见光摄像头转向进行调节，以及对获得的红外图像和可见光图像进行畸变校正，获得同一目标区域的隧道衬砌表面图像；

根据红外图像进行渗漏检测，根据可见光图像进行裂缝和脱落检测；

将病害检测结果发送至移动客户端。

10.如权利要求9所述的病害综合检测装置的检测方法，其特征在于，还包括：

根据三维重建和变形检测模块测得的点云数据对隧道进行三维建模；

将标注出裂缝和脱落病害的可见光图像作为底图，叠加红外图像中识别出的渗漏病害，贴附在隧道三维模型上进行可视化，并标注所有病害的几何参数，并根据病害类型和几何参数进行评分，作为病害检测结果。