[发明专利]一种基于线结构光的隧道湿喷车喷浆厚度实时检测装置及方法

说明书

本发明提供一种基于线结构光的隧道湿喷车喷浆厚度实时检测装置及方法。本发明装置，包括线结构激光器、工业相机、图像采集系统以及图像处理系统。激光器将多条线结构光投射在隧道壁的喷浆区域，工业相机置于湿喷车车顶部用于采集结构光所照射区域的激光条信息，并通过图像采集系统将激光条信息实时传输给图像处理系统，图像处理系统对激光条信息进行实时处理，并获得激光条中心线的位置。当钢拱架及其之间的混凝土二者表面不在同一高度时，激光条将会发生偏折，偏折程度反映钢拱架与混凝土表面的高度差。通过计算激光条的偏折量来实时判断此区域喷浆厚度是否与钢拱架相平。本发明无需对隧道表面轮廓进行三维重建，方法简便，且具有实时性。

技术领域

本发明涉及隧道喷浆施工自动化技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于线结构光的隧道湿喷车喷浆厚度实时检测装置。

背景技术

随着国家在基础设施建设上的稳步投入，隧道的施工量呈上升趋势，但是隧道施工存在着危险系数高、工作环境恶劣等特点，采用自动化施工设备与施工方法是大势所趋。隧道施工中普遍采用湿喷机进行喷射混凝土，喷射过程中不仅需要工人手持遥控器操纵机械臂，还需要其近距离在喷涂区域附近观察喷涂厚度与质量，进而才能凭经验判断此区域的喷涂工作是否完成，这种方法无疑极大增加了工人的工作量，工作环境恶劣、光照条件差、能见度低，因此不易长时间用人眼去识别；且尤其是工人人身安全也得不到切实保障。因此实现隧道湿喷自动化的前提条件是对隧道湿喷状态进行有效检测并实时感知隧道表面湿喷深度。

目前对于隧道表面湿喷深度的识别，除了上述通过人眼去判断的方法外，还有一种基于三维激光雷达的判别方法，此方法首先要对传感器设备经行标定，利用三维激光雷达采集在建隧道的表面的点云信息，然后对点云数据做预处理，最后建立隧道岩石表面湿喷厚度检测模型，并计算隧道表面每一点的待湿喷深度。该方法虽然能够实现整个过程无人干预，但是其重建过程，步骤繁琐，且需要提前对传感器等设备进行精密的标定准备。此外，点云数据处理周期很长，不具备实时性。

综上所述，随着隧道工程量的增加，以及施工方法与施工设备向着自动化方向的发展，现有的设备及传统工艺方法已经不能满足这种大趋势的需求。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种基于线结构光的隧道湿喷车喷浆厚度实时检测装置及方法。本发明无需对隧道表面轮廓进行三维重建，方法简便，且具有实时性。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于线结构光的隧道湿喷车喷浆厚度实时检测装置，包括：线结构激光器、工业相机、图像采集系统以及图像处理系统，其中：

所述线结构激光器，设置在湿喷车后部，用于将多条线结构光投射在隧道壁的喷浆区域；

所述工业相机，设置在湿喷车车顶部，用于采集结构光所照射区域的激光条信息；

所述图像采集系统，用于实时接收所述工业相机采集的激光条信息，并实时传送至图像处理系统；

所述图像处理系统，用于实时接收所述图像采集系统传送的激光条信息，并对激光条信息进行处理，实时分析喷浆区域的混凝土厚度是否达标。

进一步地，所述喷浆区域位于两钢拱架之间处，激光条同时投射在两钢拱架与两钢拱架的中间喷浆区域。

进一步地，所述线结构激光器的光平面与所述工业相机的光轴线成一定的夹角。

进一步地，通过调整所述工业相机和线结构激光器的高度差，以及所述夹角的大小，来改变激光条的偏折量。

进一步地，所述线结构激光器和工业相机均设置在湿喷车上，与湿喷车构成一移动式的整体自动化喷浆系统，随湿喷车移动并进行实时检测。

进一步地，所述图像处理系统实时分析喷浆区域的混凝土厚度是否达标，具体为：