用于隧道的图像识别检测系统

技术领域

本发明涉及隧道领域，具体涉及用于隧道的图像识别检测系统。

背景技术

近年来，交通隧道的数量和规模在不断攀升，隧道运营安全日益引起人们的重视。

隧道运营的过程中，需要定期对隧道进行实时巡检，以保证隧道的安全运行。现有的巡检系统通常在隧道顶部安装行走轨道，并使安装有巡检设备的装置沿着行走轨道移动。巡检设备通常包括激光模块、相机模块和红外模块，其中，激光模块用于扫描隧道轮廓，检测出隧道横截面是否存在形变情况；相机模块用于拍摄图片并识别隧道中的渗水、滴漏、掉块、错台、裂纹等问题，红外模块则通过热图像辅助相机模块识别出隧道的问题点，三者配合实现了从整体到局部的全面检测，提高了隧道巡检的全面性，并且实现了对于单一病害点的多层次检测，提高了隧道巡检的准确性。

但是，现有的巡检系统在使用的过程中，激光模块和相机模块固定在巡检设备上，随行走轨道的移动而移动，其对隧道巡检的范围具有局限性，不能在移动的过程中对较大范围的隧道进行巡检，进而巡检准确度不高。

其次，隧道在不同的环境温度下，隧道容易发生变形，进而轨道与轨道之间容易发生错位，且巡检设备在轨道上移动的过程中，不断的晃动容易导致巡检设备拍摄画面模糊，进而影响巡检的准确度。

发明内容

本发明的一个目的在于提供用于隧道的图像识别检测系统，通过旋转机构和移动机构分别使相机模块周向旋转、激光模块左右移动，进而提高巡检的面积，提高巡检准确度。

该目的采用以下技术方案实现：包括行走机构、激光模块和相机模块，行走机构包括动力杆和连接在动力杆上的行走轮，动力杆上设置有用于放置激光模块和相机模块的放置腔，在使用的过程中，动力杆旋转带动其上的行走轮旋转，行走轮在轨道上移动，进而使激光模块和相机模块随行走轮一起移动，并在移动的过程中对隧道内进行巡检，为了进一步的增大巡检范围以及巡检准确度，本发明人在放置腔内设置有旋转机构和移动机构，所述旋转机构能够使相机模块周向旋转，所述移动机构能够使激光模块左右移动。相机模块和激光模块在移动的过程中，相机模块同时周向旋转，激光模块同时左右移动，以增大相机模块拍摄的范围、激光模块扫描的面积。

在本装置中旋转机构和移动机构可以为多种结构，只要能够实现使相机模块周向旋转、激光模块左右移动即可，旋转机构可以为一个由电机带动旋转的旋转杆，旋转杆的一端与相机模块连接，另一端与电机连接，电机带动旋转杆旋转，旋转杆带动相机模块周向旋转。移动机构可以为一个伸缩杆，伸缩杆的一端与激光模块连接，伸缩杆为电动伸缩杆结构，在使用时，伸缩杆循环往复的伸缩实现使激光模块左右移动。旋转机构和移动机构还可以为其他结构，本发明人在此不做具体的限定，只要其能够实现旋转、移动的效果即可。

在长期的使用过程中，本发明人发现虽然旋转机构和移动机构的结构可以为多种，但是不同的结构操作复杂，特别对于隧道巡检的应用场景，不便于人工实时操作及维护，因此本发明人优选了一种能够同时配合使用的旋转机构和移动机构，简化动力源，使其结构更加简单，更有利于长期在隧道的环境中进行使用。

具体的，旋转机构包括设置在动力杆上的第一齿轮，相机模块上设置有与第一齿轮啮合的第二齿轮，其中第一齿轮的旋转轴与第二齿轮的旋转轴相互垂直，因此当动力杆在旋转时，动力杆带动其上的第一齿轮一起随动力杆周向旋转，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮在动力杆的上方周向旋转，第二齿轮带动相机模块周向旋转。在旋转机构中，第一齿轮和第二齿轮均为锥齿轮，第一齿轮和第二齿轮设置在两个相互垂直的轴上，进而实现动力杆带动相机模块周向旋转。在使用时，优选的，放置腔内设置有固定杆，固定杆用于固定相机模块的位置，固定杆与相机模块连接，且相机模块能够在固定杆上旋转。

另一方面，移动机构包括设置在动力杆上的滑槽和滑动杆，在本结构中滑槽周向设置在动力杆的外壁上，且滑槽为螺旋槽，滑动杆的一端与激光模块连接，滑动杆的另一端位于滑槽内，当动力杆周向旋转时，滑动杆在动力杆周向旋转的作用力下，在滑槽内沿滑槽所在方向移动，实现横向往复移动。

通过上述结构，本结构的动力源仅为动力杆，通过动力杆旋转可同时实现相机模块的周向旋转以及激光模块的横向往复移动，利用本结构移动的动力源同时实现三种功能，进一步的简化了机械结构的复杂程度，减少了机械结构维修的可能，使得本结构更适用于在隧道中长期使用。

进一步的，放置腔的一侧面上设置有通槽，滑动杆连接激光模块的一端穿过通槽，激光模块位于放置腔外。本装置中，相机模块位于放置腔的上方，激光模块位于放置腔的外侧面，在使用时，两者不会相互影响，且通过相机模块在上方能够拍摄更多的画面，且相机模块在周向旋转的过程中，拍摄画面更广，激光模块在放置腔外侧面进行横向往复移动，更有利于激光对隧道的扫描。

更进一步的，行走轮在带动本结构在轨道上行走的过程中，隧道的不平整导致本结构晃动，进而影响相机对隧道的拍摄以及激光对隧道的扫描。因此，行走机构还包括两个相互平行的内部中空的行走轨道，两个行走轨道相对的面上设置有开槽，在使用时，行走轮放置在行走轨道中，行走轮之间的动力杆穿过开槽连接两个行走轨道，连接后，两个行走轨道的上端设置有第一连接板，第一连接板上设置有第二连接板，第二连接板上设置有与隧道连接的连接杆。第一连接板和第二连接板之间设置有缓冲杆，缓冲杆的上端穿过第二连接板，缓冲杆的上端设置有橡胶板，缓冲杆上套装有两段弹簧，两段弹簧分别位于橡胶板与第二连接板之间、第一连接板和第二连接板之间。本结构的行走轮设置在行走轨道上后，为了避免本结构的晃动，本结构采用设置在第一连接板和第二连接板之间的缓冲杆对本结构进行缓冲，同时缓冲杆的上端直接与隧道的上端相接触，进一步的提高缓冲效率。同时，当在不同的环境温度下，隧道发生变形时，行走轨道与行走轨道之间容易发生错位，进而影响行走轮的行驶，本结构的设置，当隧道发生形变时，首先可通过其自身的缓冲杆进行自适应调整，进而避免相邻两个行走轨道之间发生错位。

当行走轨道之间变形较大，已发生严重错位时，连接杆为长度可调节的伸缩杆。连接杆包括与第二连接板连接的第一伸缩杆，第一伸缩杆上螺纹连接有第二伸缩杆，第二伸缩杆与隧道可拆卸连接。操作人员可直接在变形地段，调节伸缩杆的长度，进而使相邻两个行走轨道之间重新匹配连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明用于隧道的图像识别检测系统，本装置在巡检过程中，可同时控制相机模块周向旋转、激光模块左右横向往复移动，进而提高巡检面积和效率；本装置的相机模块的周向旋转、激光模块的横向往复移动以及动力杆的旋转可共用一个动力源，进一步的简化了结构，增长了本结构在隧道环境中的使用寿命。

其次，本装置通过缓冲杆对隧道的变形及不平整进行缓冲，通过伸缩杆与第二连接板连接，将本装置调整到最为合适的位置处，不仅能够缓冲隧道的不平整，还可以使本装置在行走的过程中更加稳健，进而使拍摄及扫描更加平稳，进一步的提高巡检的准确度。当隧道变形严重时，操作人员可快速调整伸缩杆，使相邻的两个第一连接板位于平稳连通的位置。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为实施例1中本装置结构示意图；

图2为实施例2中旋转机构结构示意图；

图3为实施例3中移动机构结构示意图；

图4为实施例3中滑槽在动力杆侧面上的展开图；

图5为实施例5中行走轨道结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-动力杆，2-行走轮，3-第三侧板，4-第一侧板，5-第二侧板，6-滑槽，7-滑动杆，8-通槽，9-激光模块，10-行走轨道，11-第一连接板，12-缓冲杆，13-橡胶板，14-第二连接板，15-第一伸缩杆，16-第二伸缩杆，17-固定杆，18-竖直杆，19-相机模块，20-第二齿轮，21-第一齿轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，本装置包括行走机构、激光模块9和相机模块19，行走机构包括动力杆1和连接在动力杆1上的行走轮2，动力杆1上设置有用于放置激光模块9和相机模块19的放置腔，在隧道的上方设置有平行双轨，本装置的行走机构设置在平行双轨上，本装置的行走机构平行双轨配合，并辅以足够的限位保护措施，保证行走稳定性，行走机构包括电机、差速器、动力杆1及其上的行走轮，行走轮包括主动轮、从动轮，主动轮和从动轮布置在放置腔的四角处，起到稳定挂载、支撑本装置的作用。电机输出扭矩，扭矩通过差速器重新分配转速，再由差速器输出轴将扭矩传递到两个主动轮上，提供前进动力。差速器是一种差速传动机构，保证主动轮在各种运动条件下的动力传递，使左右主动轮可以按照不同的转速运动，避免轮胎与接触面间打滑。

在本实施例中，放置腔内设置有旋转机构和移动机构，所述旋转机构能够使相机模块19周向旋转，所述移动机构能够使激光模块9左右移动。

在部分实施例中，旋转机构为旋转杆，旋转杆的一端与旋转电机连接，旋转杆的另一端与相机模块连接，旋转电机带动旋转杆周向旋转，旋转杆带动相机模块周向旋转。行走轮带动本装置在轨道上行走的过程中，旋转带动相机模块周向旋转，增加对隧道其他区域的拍摄，提高巡检的准确度。

在部分实施例中，移动机构为一端连接在放置腔内的伸缩杆，伸缩杆的另一端与激光模块连接，且伸缩杆水平放置，通过伸缩杆的伸缩带动激光模块在横向位置左右往复移动。行走轮带动本装置在轨道上行走的过程中，伸缩杆带动激光模块左右往复移动，增加对隧道其他区域的扫描，提高巡检准确度。

在一个或多个实施例中，旋转机构和移动机构还可以为其他的结构，只要能够实现使相机模块周向旋转，激光模块左右往复移动即可。本发明人在本实施例中，不对其具体的结构进行限定。

实施例2

在上述实施例的基础上，优选的一种旋转机构如图2所示，具体包括设置在动力杆1上的第一齿轮21，相机模块19上设置有与第一齿轮21啮合的第二齿轮20，第一齿轮和第二齿轮均为锥齿轮，第一齿轮的旋转轴线与动力杆的轴线相互重合，第二齿轮的旋转轴线与动力杆的轴线相互垂直，放置腔内设置有固定杆17，固定杆17与相机模块19连接，且相机模块19能够在固定杆17上旋转。固定杆与动力杆相互平行，固定杆上连接有竖直杆18，竖直杆18的上端与相机模块连接，竖直杆的下端与第二齿轮20连接，动力杆在旋转的过程中带动第一齿轮一起周向旋转，第一齿轮与第二齿轮啮合，第一齿轮周向旋转时带动第二齿轮周向旋转，第二齿轮带动竖直杆和相机模块一起周向旋转，进而在使用的过程中，相机模块周向旋转对隧道进行拍摄，提高拍摄范围。本装置在动力杆旋转的过程中，使行走轮在轨道上旋转，进而带动本装置移动，在移动的过程中，动力杆的旋转同时带动相机模块周向旋转。

实施例3

在上述实施例的基础上，优选的一种移动机构如图3所示，具体包括设置在动力杆1上的滑槽6，所述滑槽为周向设置在动力杆侧面上的螺旋槽，所述滑槽在动力杆侧面上的展开图如图4所示，滑动杆7的一端与激光模块9连接，滑动杆7的另一端位于滑槽6内，放置槽的第一侧板4上沿水平方向设置有通槽8，滑动杆7的一端穿过通槽与激光模块连接，通槽不仅可用于对滑动杆进行支撑，同时还可以用于滑动杆在通槽内滑动。在使用时，动力杆旋转，滑动杆的另一端在滑槽中移动，进而实现使滑动杆的一端位于通槽的一端上移动到另一端上，如此往复移动，实现滑动杆的一端带动激光模块在通槽上横向左右往复移动。

优选的，滑动杆的长度较短，在本实施例中滑动杆的长度为5cm，滑动杆的一端卡合在通槽内，因此通槽可用于支撑滑动杆，同时滑动杆能够在通槽内左右滑动，滑动杆在通槽内左右滑动的过程中激光模块对隧道进行扫描，提高隧道的扫描面积。

实施例4

在一个或多个实施例的基础上，如图1所示，滑动杆位于水平面上，竖直杆与滑动杆相互垂直，滑动杆使激光模块9位于第一侧板4上，竖直杆使激光模块位于放置腔的上端，放置腔还包括与第一侧板相对的第二侧板5，以及两个第三侧板3，所述两个第三侧板、第一侧板和第二侧板围成一个放置腔，动力杆的两端穿过两个第二侧板与行走轮连接，动力杆在两个第二侧板上旋转，进而带动本装置移动。将激光模块设置在本装置的正前方，便于对隧道进行扫描，将相机模块设置在本装置的正上方，便于对隧道进行拍照，提高使用效率。

实施例5

如图5所示，行走机构还包括两个相互平行的内部中空的行走轨道10，两个行走轨道10相对的面上设置有开槽，两个行走轨道包括若干个，根据隧道的长度和形状设置在隧道上，在使用时，首先将行走轨道安装在隧道上，安装后，将本装置的行走轮放置在行走轨道的一端处，行走轮位于行走轨道内，动力杆穿过开槽与两个行走轨道连接。

放置好后，放置腔位于两个行走轨道之间，电机驱动动力杆旋转，动力杆带动行走轮在行走轨道上旋转，进而驱动本装置在行走轨道中移动，与此同时，相机模块和激光模块分别开始工作对隧道内部进行拍照和扫描，进而实现巡检。

实施例6

在部分实施例中，两个行走轨道10的上端设置有第一连接板11，第一连接板11上设置有第二连接板14，第二连接板14上设置有与隧道连接的连接杆，连接杆与隧道之间通过螺栓连接，在本实施例中，第一连接板与第二连接板之间为具有弹性的缓冲杆12。

在一个或多个实施例中，第一连接板11和第二连接板14之间设置有缓冲杆12，缓冲杆12的上端穿过第二连接板14，缓冲杆12的上端设置有橡胶板13，橡胶板13与隧道的上端相接触，第二连接板能够在缓冲杆上滑动，且缓冲杆12上套装有两段弹簧，两段弹簧分别位于橡胶板13与第二连接板14之间、第一连接板11和第二连接板14之间。第二连接板的两端上设置有与隧道通过螺栓连接的连接杆。当本装置在使用时，经过隧道不平整的路段时，第二连接板能够通过在缓冲杆上进行缓冲。

在一个或多个实施例中，连接杆为长度可调节的伸缩杆。具体的，连接杆包括与第二连接板14连接的第一伸缩杆15，第一伸缩杆15上螺纹连接有第二伸缩杆16，第二伸缩杆16与隧道可拆卸连接。第二伸缩杆与第一伸缩杆之间通过螺纹连接，当需要调节连接杆的长度时，可直接调节第一伸缩杆与第二伸缩杆之间的连接长度。

本结构在长期使用的过程中，当隧道发生变形，相邻两个轨道之间不能有效连接时，操作人员可快速通过调节第一伸缩杆和第二伸缩杆之间的长度，调节两个相邻的轨道之间的高度位置，同时本装置的的结构可避免不平整的路面，使得相邻两个轨道更好的连接。

实施例7

在上述实施例的基础上，相机模块由相机组成，相机在本装置行驶的过程中，不间断的进行拍摄，每次拍摄间隔时间可根据实际使用情况进行调整，为了获得完整隧道壁环向图片，相机在行驶的过程中，不断旋转拍摄不同角度的图片，同时在轨道上还可设置多个放置腔，多个相机同时进行拍摄，进一步的通过多次行程拍摄得到所有角度照片，后续将各个角度照片进行拼接完整圆周图片。而使用多台相机组成，单次行程即可同时拍摄各个角度图片，后续拼接成完整圆周图片。

本实施例的红外模块采用红外热像仪，可以连续、非接触的方式采集画面中的温度数据和图像；激光模块可扫描隧道轮廓，检测出隧道横截面是否存在形变情况，

激光模块、相机模块、红外模块的组合式检测方式，可以实现隧道病害的多层次综合检测。

本文中所使用的“第一”、“第二”、“第三”只是为了描述清楚起见而对相应部件进行区别，不旨在限制任何次序或者强调重要性等。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。