一种夜间机场跑道异物、磨损检测系统的制作方法
【专利摘要】一种夜间机场跑道异物、磨损检测系统。其包括微处理器、栅格光源、摄像头、显示器、存储模块、串口通信模块和上位机；其中：微处理器分别与栅格光源、摄像头、显示器、存储模块和串口通信模块连接，存储模块与串口通信模块连接，串口通信模块与上位机连接。本实用新型效果：利用栅格的形变来反映跑道的磨损或者异物情况，原理简单，高效直观，无需复杂的图像处理算法，同时也不需要复杂的设备，即可达到在夜间也能够快速检测机场跑道磨损情况的目的，因此有效避免对飞机安全构成威胁的坑陷异物，从而使得机场夜间维护工作不论在效率上还是质量上都有大的提升，并且能够节省人力物力。
【专利说明】
一种夜间机场跑道异物、磨损检测系统
技术领域
[0001]本实用新型属于智能检测和勘察技术领域，特别是涉及一种夜间机场跑道异物、磨损检测系统。
【背景技术】
[0002]目前，针对机场跑道裂缝、磨损和异物的检测主要采用两种方法:人工不定时巡逻检测方法和基于机器视觉的自动化智能检测方法。其中人工不定时巡逻检测方法是由跑道维护人员通过目视的方法来检测跑道的磨损和异物情况，此方法的缺点是人工检测速度慢、耗时长，而且会占用宝贵的跑道使用时间，易受天气影响，同时由于人工检测具有主观性，容易造成疏漏，同时也存在人身安全隐患。基于机器视觉的自动化智能检测方法主要包括数字视频检测方法和雷达监测方法。数字视频检测方法是采用CCD摄像机和计算机图像处理技术，其缺点是图像处理算法复杂，录像的质量易受亮度、阴影的影响，经济效益低;虽然雷达监测方法能够对异物和磨损区域精确定位，但缺点是设备价格昂贵，同时也需要复杂的图像处理技术。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种夜间机场跑道异物、磨损检测系统。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提供的夜间机场跑道异物、磨损检测系统包括:
[0005]微处理器、栅格光源、摄像头、显示器、存储模块、串口通信模块和上位机;其中:微处理器分别与栅格光源、摄像头、显示器、存储模块和串口通信模块连接，存储模块与串口通信模块连接，串口通信模块与上位机连接。
[0006]所述的微处理器采用TI公司的tms320c6748dsp开发板。
[0007]所述的栅格光源为栅格矩阵光源，以前部向下倾斜的方式架设在机场巡检车的头部。
[0008]所述的摄像头采用MT9V034红外摄像头，以与栅格光源平行的方式架设在机场巡检车的头部。
[0009]所述的显示器为4.3寸TFT液晶屏，自带液晶背光20V升压电路，单3.3V电源供电。
[0010]所述的存储模块为双倍速率同步动态随机存储器，用于存储摄像头采集的图像。
[0011]所述的串口通信模块为RS232。
[0012]所述的上位机为后台监控计算机。
[0013]本实用新型提供的夜间机场跑道异物、磨损检测系统的有益效果是:利用栅格的形变来反映跑道的磨损或者异物情况，原理简单，高效直观，无需复杂的图像处理算法，同时也不需要复杂的设备，即可达到在夜间也能够快速检测机场跑道磨损情况的目的，因此有效避免对飞机安全构成威胁的坑陷异物，从而使得机场夜间维护工作不论在效率上还是质量上都有大的提升，并且能够节省人力物力。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型提供的夜间机场跑道异物、磨损检测系统结构框图。
[0015]图2为摄像头和栅格光源架设的角度示意图。
[0016]图3为跑道路面无磨损或异物时摄像头所采集的光栅图像。
[0017]图4为跑道路面存在磨损或异物时摄像头所采集的光栅图像。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的夜间机场跑道异物、磨损检测系统进行详细说明。
[0019]如图1所示，本实用新型提供的夜间机场跑道异物、磨损检测系统包括:
[0020]微处理器1、栅格光源2、摄像头3、显示器4、存储模块5、串口通信模块6和上位机7;其中:微处理器I分别与栅格光源2、摄像头3、显示器4、存储模块5和串口通信模块6连接，存储模块5与串口通信模块6连接，串口通信模块6与上位机7连接。
[0021]所述的微处理器I采用TI公司的tms320c6748dsp开发板，其利用数字信号处理技术将摄像头3采集的图像信息存储到存储模块5中，然后将图像显示到显示器4上，并通过串口通信模块6将上述图像传送给上位机7，供上位机7进行实时处理和显示。
[0022]如图2所示，所述的栅格光源2为直线性好、密集高的栅格矩阵光源，以前部向下倾斜的方式架设在机场巡检车的头部。其发出的光线投射到跑道上后会形成一个由多个小格栅组成的大格栅，如图3所示，光线与跑道间的夹角α为30—45°。
[0023]所述的摄像头3采用MT9V034红外摄像头，以与栅格光源2平行的方式架设在机场巡检车的头部，输入时钟为27MHz，感光面积为1/3英寸，像素类型为Wide-VGA，像素为752*480，能够适应明暗变化比较大，周围环境比较暗的场合。
[0024]所述的显示器4为4.3寸TFT液晶屏，自带液晶背光20V升压电路，单3.3V电源供电。
[0025]所述的存储模块5为双倍速率同步动态随机存储器，用于存储摄像头3采集的图像。
[0026]所述的串口通信模块6为RS232，串口通信的参数为:8位数据位；I位停止位;波特率为57600。
[0027]所述的上位机7为后台监控计算机，用于控制微处理器I完成跑道信息采集并实时处理和显示跑道信息。
[0028]现将本实用新型提供的夜间机场跑道异物、磨损检测系统工作原理阐述如下:当需要对机场跑道裂缝、磨损和异物进行检测时，首先由跑道维护人员驾驶机场巡检车到待检测区域，然后开启本系统，控制人员利用上位机7给微处理器I发出一个开始工作指令，在微处理器I的控制下，安装在机场巡检车头部的栅格光源2将向前下方发射出光线，该光线投射到跑道上后会形成一个由多个小格栅组成的大格栅，如图3所示，如果跑道上大格栅所在的区域十分平整，没有裂缝、磨损或异物，栅格矩阵亮线就会非常直，而如果跑道上大格栅所在的区域中存在受损的部位或存在异物，相应的栅格矩阵亮线就会产生一定的弯曲或变形，如图4所示。与此同时，与栅格光源2平行安装的摄像头3将采用逐行扫描的方式采集大格栅处的图像数据，然后利用自带的A/D转换器将上述属于模拟数据的图像数据进行模数转换，之后传送给微处理器I，微处理器I将上述图像数据进行处理后存储在存储模块5中，同时将图像在显示器4上进行显示；当控制人员利用上位机7给微处理器I发出图像上传指令时，微处理器I将上述存储模块5中存储的图像数据通过串口通信模块6上传给上位机7。上位机7将接收到的第一张图像数据变换成合适大小的二维矩阵，再将图像数据恢复成第一张图像，之后以第一张图像作为基准，并设一个数组矩阵保存，待第二张图像数据传输过来后，再按照上述方法进行处理而得到第二张图像;之后将两张图像进行相应的处理，处理后，相同区域的变为O，不同区域的变为I，即将图像中有变化的区域保留下来，没变化的区域变为O;若跑道没有出现破损、异物，则两张图像相减后就变为全O矩阵，这时显示屏上的显示结果是一张黑色图；倘若一张图像是在破损跑道采集，则两张图像相减之后，显示结果为破损部位的二值化栅格图像，该图像对应的区域即为破损区域，因此控制人员能够直观地观察到跑道的磨损区域信息。
[0029]另外，栅格的大小决定了能检测到异物、破损的大小。过小的栅格光束会在两个光束之间形成一个光束间的干涉作用，从而会影响整个检测结果，因此栅格的大小应当按照实际情况进行调节。
【主权项】
1.一种夜间机场跑道异物、磨损检测系统，其特征在于:所述的夜间机场跑道异物、磨损检测系统包括:微处理器(1)、栅格光源(2)、摄像头(3)、显示器(4)、存储模块(5)、串口通信模块(6)和上位机(7);其中:微处理器(I)分别与栅格光源(2)、摄像头(3)、显示器(4)、存储模块(5)和串口通信模块(6)连接，存储模块(5)与串口通信模块(6)连接，串口通信模块(6)与上位机(7)连接。2.根据权利要求1所述的夜间机场跑道异物、磨损检测系统，其特征在于:所述的微处理器(I)采用TI公司的tms320c6748dsp开发板。3.根据权利要求1所述的夜间机场跑道异物、磨损检测系统，其特征在于:所述的栅格光源(2)为栅格矩阵光源，以前部向下倾斜的方式架设在机场巡检车的头部。4.根据权利要求1所述的夜间机场跑道异物、磨损检测系统，其特征在于:所述的摄像头(3)采用MT9V034红外摄像头，以与栅格光源(2)平行的方式架设在机场巡检车的头部。5.根据权利要求1所述的夜间机场跑道异物、磨损检测系统，其特征在于:所述的显示器(4)为4.3寸TFT液晶屏，自带液晶背光20V升压电路，单3.3V电源供电。6.根据权利要求1所述的夜间机场跑道异物、磨损检测系统，其特征在于:所述的存储模块(5)为双倍速率同步动态随机存储器，用于存储摄像头(3)采集的图像。7.根据权利要求1所述的夜间机场跑道异物、磨损检测系统，其特征在于:所述的串口通信模块(6)为RS232。8.根据权利要求1所述的夜间机场跑道异物、磨损检测系统，其特征在于:所述的上位机(7)为后台监控计算机。
【文档编号】H04N7/18GK205653690SQ201620357576
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月25日 公开号201620357576.8, CN 201620357576, CN 205653690 U, CN 205653690U, CN-U-205653690, CN201620357576, CN201620357576.8, CN205653690 U, CN205653690U
【发明人】李海, 罗原, 付敬员, 尹勇涛
【申请人】中国民航大学