隧道裂缝快速检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程运用摄影测量学进行隧道维护的检测技术领域，具体涉及一种隧道裂缝快速检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]我国已是世界上隧道最多、发展速度最快的国家，由于地质条件、地形条件、气候条件和设计、施工、运营过程中各种因素的影响，隧道在长期的使用过程中比普通道路更容易出现病害，如衬砌开裂、隧道渗漏水、隧道冻害、衬砌腐蚀等。这些病害既影响了隧道作为快速安全交通通道的功能，又严重危及行车安全。
[0003]目前，国内对隧道的病害检测大多采取人工检测，靠人工目测观察方法，把隧道关闭，然后开一台带升降机的车，把人升到6?7米高的隧道顶上，拿锤子一点一点地敲，听声音或者打孔，看里面有没有空洞，大约I公里的隧道，要20人耗时4小时才能完成检测。人工目测观察受人为因素影响较大，存在着效率低、准确性差、不能进行历史数据对比等问题；这些检测手段难以全面反应隧道整体及各部位质量。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种隧道裂缝快速检测装置及方法，该装置和方法可自动快速的对隧道是否存在衬砌裂缝、衬砌渗水、漏水、剥落、脱空、衬砌形变进行检测。
[0005]为解决上述技术问题，本发明公开的一种隧道裂缝快速检测装置，其特征在于:它包括运载工具、设置在运载工具内的电脑和主控机以及探测模块、安装在运载工具的滚轮上的里程记数器，其中，所述探测模块包括照相机、激光断面扫描器、红外成像仪、惯性导航器和灯光频闪器，所述主控机的各个通信端通过对应的电缆分别连接照相机、激光断面扫描器、红外成像仪、惯性导航器、灯光频闪器和里程记数器的通信端，所述主控机数据通信端连接电脑的数据通信端。
[0006]一种利用上述隧道裂缝快速检测装置进行隧道裂缝快速检测的方法，它包括如下步骤:
[0007]步骤1:将隧道裂缝快速检测装置的运载工具置于待测隧道的地面上；
[0008]步骤2:电脑通过主控机将照相机、激光断面扫描器、红外成像仪、惯性导航器、灯光频闪器和里程记数器进行初始化处理；
[0009]步骤3:电脑运行控制软件，通过主控机控制照相机、激光断面扫描器、红外成像仪、惯性导航器、灯光频闪器和里程记数器工作；
[0010]步骤4:操作运载工具在待测隧道内，沿待测隧道8的轴向匀速行驶，并使运载工具驶过待测隧道的待测区域，电脑通过主控机获取运载工具在行进过程中的待测隧道待测区域的相机照相数据、待测隧道待测区域的红外成像数据、待测隧道待测区域的激光断面数据、运载工具的行走轨迹数据、运载工具的行走里程数据；
[0011]步骤5:电脑根据上述待测隧道待测区域的相机照相数据、待测隧道待测区域的红外成像数据、待测隧道待测区域的激光断面数据、运载工具的行走轨迹数据、运载工具的行走里程数据并依据摄影测量学原理生成对应的隧道三维结构图、隧道三维成像图、隧道顶部红外温度图及运载工具路线图；
[0012]步骤6:对上述隧道三维结构图、隧道三维成像图、隧道顶部红外温度图及运载工具路线图进行肉眼识别，判断待测隧道的待测区域是否存在裂缝和/或渗水和/或漏水和/或剥落和/或脱空和/或形变形态。
[0013]应用本发明可以实现对隧道裂缝、渗水、漏水、剥落、脱空、形变的自动快速检测。相比于现有的隧道人工检测方法，本发明的有益效果主要表现在:
[0014](I)采用本发明，借助结构化的数据采集、分析的工作流程，使基于图像检测的数据获取更加高效和安全。在检测车行进过程中以快速拍照，照相机的图像拼接起来，把隧道表面的形变和缺陷都拍得非常清楚。除了图像，还有激光、红外等手段。如果墙面有积水，由于温度不一样，根本不用打孔或挖开，用红外线可以很容易地辨别。
[0015](2)本发明对隧道的检测只需要一名司机和一名技术操作人员即可，通过无损检测的方式完成隧道综合数据的采集工作。避免了现有技术中对隧道检测时造成的隧道损坏，检测效率、准确性和精度相比传统的人工检测方式均有大幅提尚。
【附图说明】
[0016]图1为本发明使用状态结构图；
[0017]图2为本发明整体电路部分结构框图；
[0018]图3为本发明中框架上安装设备从后往前看的结构示意图；
[0019]图4为本发明中框架上安装设备俯视的结构示意图。
[0020]其中，I一电脑、2—主控机、3—探测模块、3.1一照相机、3.2—激光断面扫描器、
3.3—红外成像仪、3.4—惯性导航器、3.5—灯光频闪器、4一支撑架、4.1一框架、5—运载工具、6—电缆、7—里程记数器、8—待测隧道。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0022]本发明的隧道裂缝快速检测装置，如图1?4所述，它包括运载工具5、设置在运载工具5内的电脑I和主控机2以及探测模块3、安装在运载工具5的滚轮上的里程记数器7，其中，所述探测模块3包括照相机3.1、激光断面扫描器3.2、红外成像仪3.3、惯性导航器3.4和灯光频闪器3.5，所述主控机2的各个通信端通过对应的电缆6分别连接照相机
3.1、激光断面扫描器3.2、红外成像仪3.3、惯性导航器3.4、灯光频闪器3.5和里程记数器7的通信端，所述主控机2数据通信端连接电脑I的数据通信端。
[0023]上述照相机3.1用于获取待测隧道相机照相数据，激光断面扫描器3.2用于获取待测隧道的激光断面数据，红外成像仪3.3用于获取待测隧道红外成像数据，惯性导航器
3.4用于获取运载工具的行走轨迹数据，灯光频闪器3.5用作照相机3.1的闪光灯，里程记数器7用于获取运载工具的行走里程数据。
[0024]上述技术方案中，所述运载工具5上设有支撑架4，所述支撑架4上固定有框架
4.1和灯光频闪器3.5，所述激光断面扫描器3.2设置在框架4.1的前端面，所述红外成像仪3.3设置在框架4.1的后端面，所述激光断面扫描器3.2的扫描镜头朝上，所述红外成像仪3.3的成像镜头朝上。这样设计是因为隧道重要安全部位是顶部，检测也就是要检测隧道顶部。
[0025]上述技术方案中，所述惯性导航器3.4设置在框架4.1内部。所述惯性导航器3.4用于获取运载工具5在行进过程中的行走轨迹数据。
[0026]上述技术方案中，所述红外成像仪3.3的感光成像器件与激光断面扫描器3.2的激光发射器为同轴设置。激光断面扫描器3.2是测量工具，红外成像仪3.3成的红外相片就是激光测量物的距离，上述同轴设置的方式能提高测量工具在红外相片上进行量测的准确性。
[0027]上述技术方案中，所述照相机3.1有三个，一个照相机3.1安装在框架4.1顶面，其余两个照相机3.1分别安装在框架4.1两侧面，三个照相机3.1的镜头轴线交点在激光断面扫描器3.2的激光发射器轴线上。激光断面扫描器3.2是测量工具，照相机3.1成的相片就是激光测量物的距离，上述设置方式(三个照相机3.1的镜头轴线交点在激光断面扫描器3.2的激光发射器轴线上)能提高测量工具在相机的相片上进行量测的准确性。
[0028]上述技术方案中，所述框架4.1距离运载工具5的顶面0.8?1.3米。这样设置能使探测模块3的运行轨迹在待测隧道的中轴线上(使各种成像的设备到隧道表面