本實用新型屬于公路檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及到一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺。

背景技術(shù)：

高速公路隧道由于地質(zhì)災(zāi)害、運營年限等原因會產(chǎn)生裂縫，嚴重威脅著高速公路的運營安全。目前隧道裂縫檢測手段和設(shè)備還相對落后，往往采用人工或人工儀器借助高空作業(yè)車的方式來完成檢測任務(wù)。這種基于人工檢測方法效率低、主觀程度大，特別是我國目前新建了一批特長隧道，依靠人工更無法在短期內(nèi)完成檢測任務(wù)。

機器視覺技術(shù)的核心和關(guān)鍵是如何高質(zhì)量的采集圖像，這就要求被測物始終處于相機景深范圍內(nèi)。為了保證較高的裂縫識別精度，需選擇分辨率較高的數(shù)字相機，這也導(dǎo)致景深較小，在采集過程中要嚴格保證相機與襯砌表面的距離。但是檢測車高速行駛過程中受車流量、路面狀況及駕駛員主觀意識等影響不可避免的發(fā)生車輛振動、軌跡偏移，降低了相機采集效果，使采集的圖像質(zhì)量較低，嚴重影響裂縫識別精度和準確度。同時，公路隧道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不同隧道結(jié)構(gòu)尺寸會有較大差別，因而每次檢測隧道前，必須根據(jù)隧道設(shè)計圖紙對相機安裝位置及焦距進行調(diào)節(jié)。一方面降低了系統(tǒng)的智能化程度，另一方面，車輛顛簸影響數(shù)字相機的調(diào)焦裝置，對圖像采集產(chǎn)生擾動。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)條件限制了機器視覺技術(shù)在公路隧道智能檢測中的應(yīng)用，其根本原因在于缺乏一套圖像穩(wěn)定采集裝置，致使采集到的圖像質(zhì)量較差，影響后續(xù)圖像處理與特征識別。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種操作簡便、穩(wěn)定性好的用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺。

本實用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述車載式調(diào)節(jié)平臺包括安裝平臺、運動分支、基座、回轉(zhuǎn)驅(qū)動及控制系統(tǒng)；所述安裝平臺自上而下由相機安裝支架1、支撐板2、支撐桁架3及調(diào)姿平臺4構(gòu)成；所述支撐桁架3固定端安裝于調(diào)姿平臺4中間位置處，其伸縮端安裝于支撐板2底部；所述運動分支共有三個，其中兩個為SPR結(jié)構(gòu)形式，包括依次連接的上轉(zhuǎn)動副5、分支移動副、伺服電動缸7和下球鉸9，另一個為RPS結(jié)構(gòu)形式，包括依次連接的上球鉸6、分支移動副、伺服電動缸7和下轉(zhuǎn)動副10；所述分支移動副在伺服電動缸7作用下產(chǎn)生沿伺服電動缸7軸線方向的伸縮運動；所述伺服電機8連接并驅(qū)動伺服電動缸7；所述上轉(zhuǎn)動副5和上球鉸6與調(diào)姿平臺4連接；所述下球鉸9和下轉(zhuǎn)動副10與基座11連接；所述運動分支的運動副中心點分別構(gòu)成兩個正三角形；所述運動分支的三組轉(zhuǎn)動副軸線互相平行；所述基座11通過回轉(zhuǎn)平臺13與車輛行李架14連接；所述回轉(zhuǎn)平臺13在步進電機12驅(qū)動作用下能繞其垂向軸線0～360°任意旋轉(zhuǎn)；所述回轉(zhuǎn)平臺13由蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)實現(xiàn)0～360°自由轉(zhuǎn)動；所述控制系統(tǒng)包括與控制器連接的三向加速度計、陀螺儀、三維激光掃描儀、數(shù)據(jù)采集卡、多軸運動控制卡、伺服驅(qū)動器和編碼器；所述編碼器連接伺服電動缸7及伺服電機8；所述數(shù)據(jù)采集卡連接三向加速度計、陀螺儀和三維激光掃描儀；所述多軸運動控制卡連接各伺服電機8。

本實用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述上轉(zhuǎn)動副5和下轉(zhuǎn)動副10均包括階梯軸、軸承和端蓋；

本實用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述上球鉸6和下球鉸9均由軸線互相垂直且相交于一點的三個轉(zhuǎn)動副復(fù)合構(gòu)成。

本實用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述調(diào)姿平臺4外形為圓形或矩形，厚度為0.1～0.2m，上表面設(shè)有螺紋安裝孔、下表面布置有運動副鉸座，其外接圓直徑為1.5～3.0m；

本實用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述基座11形狀為圓形或矩形，厚度為0.1～0.2m，上表面布置有運動副鉸座、下表面設(shè)有通孔，其對應(yīng)的外接圓直徑為調(diào)姿平臺4外接圓直徑的2倍。

本實用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述車載式調(diào)節(jié)平臺處于初始位姿時，調(diào)姿平臺4與基座11之間的距離為1.5m。

本實用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述相機安裝支架1能同時安裝三組數(shù)字相機，相鄰兩組相機軸線夾角為60°

本實用新型所述的一種用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺，所述支撐桁架3 為伸縮桿結(jié)構(gòu)形式，可調(diào)高度為0.5～1.5m。

目前的檢測車行駛過程中發(fā)生左右搖擺，造成相機與襯砌內(nèi)壁之間的距離發(fā)生變化，而且數(shù)字相機與隧道頂部的距離較大、不同隧道結(jié)構(gòu)尺寸差異較大。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述的用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺具備沿隧道縱向移動的能力，可使數(shù)字相機與隧道襯砌表面之間始終保持在相機景深范圍內(nèi)；可實時調(diào)整數(shù)字相機垂向高度。另外，將并聯(lián)機器人應(yīng)用于公路隧道圖像采集領(lǐng)域中，避免了采集過程中車輛軌跡偏離對圖像采集設(shè)備的影響，同時可根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)尺寸實現(xiàn)調(diào)節(jié)數(shù)字相機的空間位置，解決了現(xiàn)有圖像采集系統(tǒng)在公路隧道應(yīng)用時的諸多技術(shù)難題。

附圖說明

圖1為車載式調(diào)節(jié)平臺三維圖；圖2為車載式調(diào)節(jié)平臺應(yīng)用圖；圖3為安裝平臺三維圖；圖4為運動分支結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為調(diào)姿平臺鉸鏈點分布示意圖；圖6為基座鉸鏈點分布示意圖。相機安裝支架-1、支撐板-2、支撐桁架-3、調(diào)姿平臺-4、上轉(zhuǎn)動副-5、上球鉸-6、伺服電動缸-7、伺服電機-8、下球鉸-9、下轉(zhuǎn)動副-10、基座-11、步進電機-12、回轉(zhuǎn)平臺-13、車輛行李架-14。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型所述的用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺做進一步說明，但是本實用新型的保護范圍并不限于此。

實施例1

圖1為用于公路隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺三維造型。圖2為車載式調(diào)節(jié)平臺使用時的三維造型，包括安裝平臺、運動分支、基座11、回轉(zhuǎn)驅(qū)動13及控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)包括與控制器連接的三向加速度計、陀螺儀、三維激光掃描儀、數(shù)據(jù)采集卡、多軸運動控制卡、伺服驅(qū)動器和編碼器；所述編碼器連接伺服電動缸7及伺服電機8；所述數(shù)據(jù)采集卡連接三向加速度計、陀螺儀和三維激光掃描儀；所述多軸運動控制卡連接各伺服電機8。三向加速度計、陀螺儀主要用于獲取車輛運行過程中的振動參數(shù)；三維激光掃描儀可獲取隧道斷面尺寸；編碼器用于獲取伺服電動缸及電機實時運動量；數(shù)據(jù)采集卡可實時采集各傳感器數(shù)值；多軸運動控制卡可用于同步控制各伺服電機運行。

圖3為安裝平臺三維造型，由相機安裝支架1、支撐板2、支撐桁架3及調(diào)姿平臺4構(gòu)成。相機安裝支架1用于安裝三組數(shù)字相機，其結(jié)構(gòu)尺寸為0.045m×0.045m×0.15m，相鄰兩組相機間的夾角為60°；調(diào)姿平臺4為航空鋁合金材料，其外接圓直徑為0.700m、厚度為0.012m；支撐桁架3固定端安裝于調(diào)姿平臺4中間位置處、伸縮端安裝于支撐板2底部，可調(diào)整的豎向高度范圍為0.5～1.5m。

圖4為運動分支結(jié)構(gòu)，第1、3運動分支結(jié)構(gòu)形式為SPR、第2運動分支結(jié)構(gòu)形式為RPS，通過上轉(zhuǎn)動副5或上球鉸6與調(diào)姿平臺4連接，對應(yīng)鉸鏈點布置如圖5所示，圖中a₁～a₃為鉸鏈中心點，各鉸鏈點構(gòu)成一個正三角形，對應(yīng)的外接圓直徑為1m；通過下球鉸9或下轉(zhuǎn)動副10與基座11連接，對應(yīng)鉸鏈點布置如圖6所示，圖中b₁～b₃為鉸鏈中心點，各鉸鏈點構(gòu)成一個正三角形，對應(yīng)的外接圓直徑為1.2m。所述各轉(zhuǎn)動副軸線互相平行，分支移動副由伺服電動缸7及伺服電機8實現(xiàn)，選取伺服電動缸7型號為SGM7J-02AFC6S、總行程為1.2m；伺服電機8額定功率為200W、額定轉(zhuǎn)速為3000r/min、額定扭矩為0.64Nm；配套的編碼器采集精度為131072pulses/rev。

基座11通過回轉(zhuǎn)平臺13與車輛行李架14連接，在步進電機12驅(qū)動作用下，實現(xiàn)調(diào)節(jié)平臺繞垂向軸線0～360°任意旋轉(zhuǎn)。選取回轉(zhuǎn)平臺13型號為SE9-61-H-25R、承載力為260Kg，配套步進電機12型號為SM3-960、額定轉(zhuǎn)速為3000r/min、額定扭矩為6N·m。選取調(diào)姿平臺4與基座11之間的距離為1mm時的位置為調(diào)節(jié)平臺的工作位。

目前的檢測車行駛過程中發(fā)生左右搖擺，造成相機與襯砌內(nèi)壁之間的距離發(fā)生變化，而且數(shù)字相機與隧道頂部的距離較大、不同隧道結(jié)構(gòu)尺寸差異較大。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述的用于隧道圖像采集的車載式調(diào)節(jié)平臺具備沿隧道縱向移動的能力，可使數(shù)字相機與隧道襯砌表面之間始終保持在相機景深范圍內(nèi)；可實時調(diào)整數(shù)字相機垂向高度。另外，將并聯(lián)機器人應(yīng)用于公路隧道圖像采集領(lǐng)域中，避免了采集過程中車輛軌跡偏離對圖像采集設(shè)備的影響，同時可根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)尺寸實現(xiàn)調(diào)節(jié)數(shù)字相機的空間位置，解決了現(xiàn)有圖像采集系統(tǒng)在公路隧道應(yīng)用時的諸多技術(shù)難題。