CN116358492B - 一种隧道智能检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道检测领域。本发明公开了一种隧道智能检测装置及方法，其中装置包括：第一检测结构、第二检测结构、调整部、相机部、测量部和控制部；所述第一检测结构用于获取隧道断面信息；所述第二检测结构用于获取所述相机部的姿态信息；所述相机部和所述调整部连接，所述调整部、所述第一检测结构和第二检测结构分别和控制部之间电连接；所述控制部用于接收所述第一检测结构和所述第二检测结构的反馈信息，并根据所述第一检测结构和所述第二检测结构的反馈信息建立直角坐标系，并控制所述调整部调整对应的所述相机部。本发明通过控制部控制调整部自动调整相机部的位置和朝向，调整过程自动化程度高，降低了工作量，提高了检测效率。

Description

一种隧道智能检测装置及方法

技术领域

本发明涉及隧道检测领域，特别涉及一种隧道智能检测装置及方法。

背景技术

隧道衬砌的裂缝、变形等表观病害是地铁运营的重大安全隐患，使得病害快速检测与处理成为隧道安全运营的重大技术需求。病害快速检测与处理中研究人员常用CCD相机作为主要的成像设备。对于隧道这种大断面的工程结构体来说，单个相机的成像视场有限，因此，研究人员把多个CCD相机组成线形阵列或者弧形阵列，从而获得更广的视场，一次可以采集半个或者整个衬砌断面的影像数据，由于隧道内光照条件较差，必须采用光源照明***使阵列相机清晰成像，把CCD阵列相机和照明光源组成的相机部安装在移动平台上，以实现隧道衬砌横断面的影像数据测量采集与病害检测。

在实施本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下技术问题：当移动平台上设有多个相机部时，检测之前需要根据隧道情况对每个相机部的位置和朝向进行调整，工作量大，降低了检测效率。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种隧道智能检测装置及方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

一方面提供一种隧道智能检测装置，包括：

第一检测结构、第二检测结构、调整部、相机部、测量部和控制部；

所述第一检测结构用于获取隧道断面信息；

所述第二检测结构用于获取所述相机部的姿态信息；

所述相机部和所述调整部一一对应设置，所述相机部和所述调整部连接，所述调整部、所述第一检测结构和第二检测结构分别和控制部之间电连接；

所述控制部用于接收所述第一检测结构和所述第二检测结构的反馈信息，并根据所述第一检测结构和所述第二检测结构的反馈信息建立直角坐标系，并控制所述调整部调整对应的所述相机部。

优选的，所述第一检测结构包括距离传感器和驱动电机；

所述距离传感器设置在隧道智能检测装置的第一侧，所述距离传感器和所述驱动电机通过转轴连接，所述转轴的轴线位于隧道的中轴面上；

所述驱动电机和所述距离传感器与所述控制部之间电连接，所述控制部用于控制所述驱动电机驱动所述距离传感器绕所述转轴的轴线周向转动。

优选的，所述第二检测结构为角度传感器；

每个所述相机部上设置至少一个所述角度传感器，所述角度传感器用于获取所述相机部的主光轴和水平面之间的第一夹角参数；

所述角度传感器和所述控制部之间电连接。

优选的，所述调整部包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件和所述第二驱动件分别和所述控制部之间电连接；

所述第一驱动件用于驱动所述相机部绕y轴作周向旋转运动；

所述第二驱动件用于驱动所述相机部沿x轴和z轴作直线运动；

所述隧道智能检测装置包括支撑板；

所述第二驱动件设置在所述支撑板上，所述第一驱动件设置在所述第二驱动件上，所述相机部设置在所述第一驱动件上。

优选的，所述隧道智能检测装置包括支撑板；

所述支撑板沿隧道智能检测装置的宽度方向延伸，所述支撑板设置至少两个，两个所述支撑板平行设置；

每个所述支撑板的第一侧设置至少一个所述相机部，每个所述支撑板的第二侧设置至少一个所述相机部，所述支撑板的第一侧和所述支撑板的第二侧相对设置。

另一方面提供一种隧道智能检测方法，包括：

第一检测结构检测隧道断面信息；

控制部获取所述隧道断面信息，所述控制部根据所述隧道断面信息计算获得多个断面坐标点，所述控制部在多个所述断面坐标点中确定第一特征坐标点；

第二检测结构检测相机部的姿态信息；

控制部获取所述姿态信息，所述控制部根据所述姿态信息和所述第一特征坐标点计算获得所述相机部的旋转角度，所述控制部控制调整部驱动所述相机部转动所述旋转角度，以使所述相机部的主光轴在隧道断面上的投影点和所述第一特征坐标点重叠；

所述控制部中设置所述相机部的初始坐标点和预设物距，所述控制部根据所述初始坐标点、所述第一特征坐标点和所述预设物距计算获得所述相机部的目标坐标点，所述控制部控制调整部驱动所述相机部移动至所述目标坐标点，以使所述相机部的物距达到所述预设物距。

优选的，所述第一检测结构检测隧道断面信息包括与角度信息对应的距离信息；

所述控制部根据所述隧道断面信息计算获得多个断面坐标点包括：

建立以所述第一检测结构的转轴轴线为原点的隧道断面所在的直角坐标系，控制部根据每个所述角度信息和其对应的距离信息，计算获得每个角度对应的断面坐标点。

优选的，所述控制部在多个所述断面坐标点中识别第一特征坐标点包括：

控制部识别待检测区内的多个所述断面坐标点，控制部将待检测区内的多个所述断面坐标点沿隧道断面的周向均分为多组，其中，每组所述断面坐标点中的多个所述断面坐标点沿所述隧道断面的周向依次排布；

所述控制部确定每组所述断面坐标点的第一特征坐标点，其中，所述第一特征坐标点位于每组所述断面坐标点的中部。

优选的，所述控制部获取所述姿态信息包括所述相机部的主光轴和水平面之间的第一夹角参数；

所述控制部根据所述姿态信息和所述第一特征坐标点计算获得所述相机部的旋转角度包括：

所述控制部计算获得所述第一特征坐标点和所述初始坐标点之间的连线与所述水平面之间的第二夹角参数；

所述控制部计算获得所述第一夹角参数和第二夹角参数之间的差值或和值，即所述相机部的旋转角度。

优选的，所述控制部根据所述初始坐标点、所述第一特征坐标点和所述预设物距计算获得所述相机部的目标坐标点包括：

所述控制部计算获得所述第一特征坐标点和所述初始坐标点之间的连线的长度，即初始物距；

所述控制部计算获得所述第一特征坐标点和所述初始坐标点之间的连线与水平面之间的第二夹角参数；

所述控制部根据所述初始物距、所述第二夹角参数和所述预设物距计算获得所述目标坐标点；

所述第一特征坐标点、所述初始坐标点和所述目标坐标点共线。

本发明提供的技术方案的一个有益效果至少包括：

本发明通过控制部控制调整部自动调整相机部的位置和朝向，调整过程自动化程度高，降低了工作量，提高了检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的相机部的调整流程示意图；

图2为本发明一个实施例的相机部调整坐标系示意图；

图3为本发明一个实施例的相机部的光源照射区域沿隧道断面周向排布示意图；

图4为本发明一个实施例的相机部的相机拍摄区域沿隧道断面周向排布示意图；

图5为本发明一个实施例的隧道智能检测装置的结构示意图；

图6为本发明一个实施例的隧道智能检测装置的俯视结构示意图；

图7为本发明一个实施例的隧道智能检测装置的右侧侧视结构示意图；

图8为本发明一个实施例的隧道智能检测装置的正视结构示意图；

图9为图8中A-A断面结构示意图；

图10为本发明一个实施例的调整部结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

100-隧道智能检测装置；111-第一相机部；112-第二相机部；113-第三相机部；114-第四相机部；115-第五相机部；116-第六相机部；117-第七相机部；118-第八相机部；121-支撑板；130-第一检测结构；141-第一调整板；142-第二调整板；143-第一滑孔；144-第二滑孔；145-第三滑孔。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

下面介绍一种隧道智能检测装置100。本实施中隧道智能检测装置中的相机部的镜头各项参数已根据应用场景调整完毕，调整过程中不存在对相机部的相机参数的调整。

如图5至图10所示，一种隧道智能检测装置100，包括：第一检测结构130、第二检测结构、调整部、相机部、测量部和控制部；第一检测结构130用于获取隧道断面信息；第二检测结构用于获取相机部的姿态信息；相机部和调整部一一对应设置，相机部和调整部连接，调整部、第一检测结构130和第二检测结构分别和控制部之间电连接；控制部用于接收第一检测结构130和第二检测结构的反馈信息，并根据第一检测结构130和第二检测结构的反馈信息建立直角坐标系，并控制调整部调整对应的相机部。

本实施例通过控制部控制调整部自动调整相机部的位置和朝向，调整过程自动化程度高，降低了工作量，提高了检测效率。

进一步，如图5所示，隧道智能检测装置100包括支撑板121；支撑板121沿隧道智能检测装置100的宽度方向延伸，支撑板121设置至少两个，两个支撑板121平行设置；每个支撑板121的第一侧设置至少一个相机部，每个支撑板121的第二侧设置至少一个相机部，支撑板121的第一侧和支撑板121的第二侧相对设置。

进一步，如图6所示方位，在本实施例中，隧道智能检测装置100的底座上设有两个支撑板121，包括左侧支撑板121和右侧支撑板121。隧道智能检测装置100的宽度方向指图6中的竖直方向。

进一步，如图6所示方位，支撑板121的第一侧指支撑板121的左侧，支撑板121的第二侧指支撑板121的右侧。本实施例中，支撑板121的第一侧设置两个相机部，支撑板121的第二侧设置两个相机部。左侧支撑板上的四个相机部对左半幅隧道衬壁（如图3所示）进行图像拍摄，右侧支撑板上的四个相机部对右半幅隧道衬壁（如图3所示）进行图像拍摄。

进一步，本实施例中，如图5、图6、图7、图8和图9所示，多个相机部沿隧道智能检测装置100的行进方向错排布置，此设计可避免多个相机部位于同一圆周上造成隧道智能检测装置100的体积过大，可有效的降低隧道智能检测装置100的体积，可使隧道智能检测装置100应用于狭窄的地铁隧道中，也可应用于公路隧道、铁路隧道中，提高了隧道智能检测装置100的适用范围。

进一步，本实施例中，如图5、图6、图7、图8和图9所示，位于同一个支撑板121上的多个相机部中至少一个相机部的光源发出的光路穿过隧道断面的竖直中轴面。

如图8所示，第一相机部111、第二相机部112、第三相机部113和第四相机部114位于同一个支撑板121上，第一相机部111、第二相机部112和第三相机部113的光源发出的光路穿过隧道断面的竖直中轴面。具体的，第一相机部111、第二相机部112和第三相机部113位于z轴的右侧，第一相机部111、第二相机部112和第三相机部113的光源照射区域位于z轴左侧的隧道断面上。第五相机部115、第六相机部116、第七相机部117和第八相机部118位于同一个支撑板121上，第六相机部116、第七相机部117和第八相机部118的光源发出的光路穿过隧道断面的竖直中轴面。具体的，第六相机部116、第七相机部117和第八相机部118位于z轴的左侧，第六相机部116、第七相机部117和第八相机部118的光源照射区域位于z轴右侧的隧道断面上。此设计进一步有效的降低隧道智能检测装置100的体积，可使隧道智能检测装置100应用于狭窄的地铁隧道中，也可应用于公路隧道、铁路隧道中，提高了隧道智能检测装置100的适用范围。

下面介绍上述隧道智能检测装置100中相机部的第一种调整方案。

如图9和图10所示，支撑板121上设有第一调整板141和第二调整板142，第一调整板141和第二调整板142之间滑动连接，第二调整板142和支撑板121之间滑动连接。

第一调整板141上设有第一滑孔143，第一滑孔143为弧形孔。第二调整板142上设有第二滑孔144，第二滑孔144为水平条形孔。支撑板121上设有第三滑孔145，第三滑孔145为竖直条形孔。

第一调整件贯穿第一滑孔143和第二调整板142连接，第一调整件为螺钉，相机部固定在第一调整板141上。调整相机部的朝向时，旋松第一调整件，转动第一调整板141使第一调整件沿第一滑孔143滑动，调整到位时，旋紧第一调整件。

第二调整件贯穿第一滑孔143和第二滑孔144，第二调整件为螺钉，第二调整板142和支撑板121之间滑动连接。调整相机部的物距时，旋松第二调整件，驱动第二调整板142水平方向运动和竖直方向运动，调整到位时，旋紧第二调整件。

进一步，相机部设有距离传感器，用于测量相机部的物距。

本方案适于应用在对相机部的手动调整过程，结构简单可靠。也可以通过设置驱动件来驱动第一调整板141的周向旋转运动，和第二调整板142的直线运动，应用上述的隧道智能检测方法实现对相机部的调整。

下面介绍上述隧道智能检测装置100中相机部的第二种调整结构。

进一步，第一检测结构130包括距离传感器和驱动电机；距离传感器设置在隧道智能检测装置的第一侧，距离传感器和驱动电机通过转轴连接，转轴的轴线位于隧道的中轴面上；驱动电机和距离传感器与控制部之间电连接，控制部用于控制驱动电机驱动距离传感器绕转轴的轴线周向转动。如图6所示方位，隧道智能检测装置100的第一侧指隧道智能检测装置100的右侧。

具体的，驱动电机采用步进电机或伺服电机。控制部控制驱动电机转动，转动角度可通过控制部进行控制。距离传感器通过转轴和驱动电机连接，控制部控制距离传感器的探头垂直向下时为转动起始点，以此判断距离传感器转动的角度。

第二检测结构为角度传感器；每个相机部上设置至少一个角度传感器，角度传感器用于获取相机部的主光轴和水平面之间的第一夹角参数；角度传感器和控制部之间电连接。

调整部包括第一驱动件和第二驱动件；第二驱动件为XY直线电机，第二驱动件和支撑板121连接。第二驱动件用于驱动相机部沿x轴和z轴作直线运动；第一驱动件为DD马达，第二驱动件和第一驱动件连接，第一驱动件用于驱动相机部绕y轴作周向旋转运动。

隧道智能检测装置100包括第一调整板141和第二调整板142；第二驱动件设置在支撑板121上，第二调整板142设置在第二驱动件上，第一驱动件设置在第二调整板142上，第一调整板141设置在第一驱动件上，相机部设置在第一调整板141上。第一驱动件和第二驱动件分别和控制部之间电性连接。

本实施中隧道智能检测方法中的相机部的镜头各项参数已根据应用场景调整完毕，在隧道智能检测方法中不存在对相机部的相机参数的调整。

如图1所示，一种隧道智能检测方法，包括：

S100：第一检测结构130检测隧道断面信息，可以理解的是，第一检测结构130检测到的隧道断面信息实时传输至控制部。

S200：控制部获取隧道断面信息，控制部根据隧道断面信息计算获得多个断面坐标点，控制部在多个断面坐标点中确定第一特征坐标点。

S300：第二检测结构检测相机部的姿态信息，可以理解的是，第二检测结构检测到的相机部的姿态信息实时传输至控制部。

S400：控制部获取姿态信息，控制部根据姿态信息和第一特征坐标点计算获得相机部的旋转角度，控制部控制调整部驱动相机部转动旋转角度，以使相机部的主光轴在隧道断面上的投影点和第一特征坐标点重叠。

S500：控制部中设置相机部的初始坐标点和预设物距，控制部根据初始坐标点、第一特征坐标点和预设物距计算获得相机部的目标坐标点，控制部控制调整部驱动相机部移动至目标坐标点，以使相机部的物距达到预设物距。

进一步，通过控制部控制调整部自动调整相机部的位置和朝向，调整过程自动化程度高，降低了工作量，提高了检测效率。

进一步，步骤S100中第一检测结构130检测隧道断面信息包括与角度信息对应的距离信息。第一检测结构130包括距离传感器和驱动电机，距离传感器和驱动电机通过转轴连接，驱动电机驱动距离传感器绕转轴的轴线周向转动，转轴的轴线位于隧道的竖直中轴面上。距离传感器绕转轴轴线周向转动360°，控制部控制驱动电机角度转动1°时距离传感器测量获得一个隧道断面距离信息，距离传感器周向转动360°后可以获得每个角度下的360个隧道断面的距离信息，这些信息组成了隧道断面信息。

进一步，步骤S200中控制部根据隧道断面信息计算获得多个断面坐标点包括：如图2所示，建立以第一检测结构130的转轴轴线为原点o的隧道断面所在的直角坐标系，控制部根据每个角度信息和其对应的距离信息，计算获得每个角度对应的断面坐标点。

其中，可以理解的是，距离传感器周向转动的角度精度可根据需求进行调节，可以是1°，也可以是0.1°。例如，如图2所示，第一检测结构130转轴轴线在坐标系原点o处，直角坐标系中以水平向左为x轴正方向，竖直向上为z轴正方向。第一特征坐标点a1的角度参数和距离参数为已知量，控制部可根据第一特征坐标点a1的角度参数和距离参数计算获得第一特征坐标点a1中的x轴坐标值和z轴坐标值。

进一步，步骤S200中控制部在多个断面坐标点中识别第一特征坐标点包括：S210：控制部识别待检测区内的多个断面坐标点，控制部将待检测区内的多个断面坐标点沿隧道断面的周向均分为多组，其中，每组断面坐标点中的多个断面坐标点沿隧道断面的周向依次排布；

S220：控制部确定每组断面坐标点的第一特征坐标点，其中，第一特征坐标点位于每组断面坐标点的中部。

进一步，如图2所示，断面坐标点a4和断面坐标点a4`分别为隧道衬壁和地面的左侧交界点和右侧交界点，控制部可自动识别断面坐标点a4和断面坐标点a4`，并判定位于断面坐标点a4和断面坐标点a4`连线上方的多个断面坐标点处于待检测区。

进一步，如图2所示，断面坐标点的组数和相机部的数量对应设置，也就是说，控制部根据相机部的数量将待检测区内的多个断面坐标点进行分组，每组断面坐标点对应一个相机部，且每组断面坐标点的覆盖角度与相机部的光源照射角度相等。例如，下面以一个相机部的朝向调整步骤进行介绍。图2中断面坐标点a1`到断面坐标点a1``之间的多个断面坐标点为一组，断面坐标点a1`到断面坐标点a1``之间的隧道断面区域为待测区域，相机部的光源在隧道断面上的投影坐标点a3`和投影坐标点a3``之间的覆盖区域为此照相部的光源照射区域，待测区域和光源照射区域沿隧道断面的周向长度相等。第一特征坐标点a1位于断面坐标点a1`到断面坐标点a1``的这组断面坐标点的中部。

进一步，步骤S400中控制部获取姿态信息包括相机部的主光轴和水平面之间的第一夹角参数。下面以一个相机部的朝向调整步骤进行介绍。如图2所述，相机部上设有第二检测结构，第二检测结构用于测量相机部的光源的主光轴和水平面之间的第一夹角参数w1，并将测得的第一夹角参数w1反馈至控制部。

步骤S400中控制部根据姿态信息和第一特征坐标点计算获得相机部的旋转角度包括：

S410：控制部计算获得第一特征坐标点和初始坐标点之间的连线与水平面之间的第二夹角参数；

S420：控制部计算获得第一夹角参数和第二夹角参数之间的差值或和值，即相机部的旋转角度。

其中，第一检测结构130和相机部均设置在隧道智能检测装置100的底座上，第一检测结构130的位置不变，相机部的初始位置和第一检测结构130之间的相对位置为已知量，可在控制部中预设相机部的初始坐标点。

其中步骤S420控制部计算获得第一夹角参数和第二夹角参数之间的差值或和值，即相机部的旋转角度包括：

S421：控制部根据第一夹角参数，判断相机部的光源的主光轴在隧道断面上的投影点和过初始坐标点的水平面及z轴的位置关系；

S422：控制部根据第一特征坐标点的x轴坐标值的正负，判断第一特征坐标点和z轴的位置关系，控制部根据第一特征坐标点的z轴坐标值和初始坐标点的z轴坐标值，判断第一特征坐标点和过初始坐标点的水平面的位置关系；

S423：控制部根据步骤S421中的判断结果和步骤S422中的判断结果，判断计算旋转角度时第一夹角参数和第二夹角参数之间作差值或和值，并判断相机部的转动方向。

其中，下面以一个相机部的朝向调整步骤进行介绍。第二检测结构为角度传感器，水平面上侧的第一夹角参数大于0，变化范围为0-180°；水平面下侧的第一夹角参数小于0，变化范围为0-（-180）°。如图2所示，相机部的光源的主光轴和水平面之间的夹角为第一夹角参数w1，第一特征坐标点a1和初始坐标点a2之间连线和水平面之间的夹角参数为第二夹角参数w2。根据步骤S421，控制部根据第一夹角参数w1小于0，判断相机部的光源的主光轴在隧道断面上的投影点a3位于过初始坐标点a2的水平面的下侧，同时位于z轴的左侧；根据步骤S422，控制部根据第一特征坐标点a1的x轴坐标值大于0，判断第一特征坐标点a1位于z轴的左侧，控制部根据第一特征坐标点a1的z轴坐标值大于初始坐标值a2的z轴坐标值，判断第一特征坐标点a1位于过初始坐标点a2的水平面的上侧；根据步骤S421中的判断结果和步骤S422中的判断结果，判断相机部的光源的主光轴在隧道断面上的投影点a3位于第一特征坐标点a1的下侧，且相机部的光源的主光轴在隧道断面上的投影点a3位于过初始坐标点a2的水平面的下侧，第一特征坐标点a1位于过初始坐标点a2的水平面的上侧；进一步，步骤S423中，控制部判断计算旋转角度时第一夹角参数w1和第二夹角参数w2分别取绝对值并对二者作和值，并判断相机部的转动方向为顺时针转动。转动到位时相机部的主光轴在隧道断面上的投影点a3（如图2所示）和第一特征坐标点a1重叠，相机部的光源照射角度和待测角度相等。

进一步，至此，一个相机部的朝向调整完毕。

进一步，当相机部设置多个时，需确定与每个相机部对应的那组断面坐标点中的第一特征坐标点，也就是说，相机部设置多个，第一特征坐标点设有多个，一个相机部对应一个第一特征坐标点。重复步骤S300和步骤S400对每个相机部的朝向进行逐个调整。

进一步，如图3所示，多个相机部的光源照射区域沿隧道断面的轴线周向排布，相邻两个相机部的光源照射区域之间不重叠。避免了因光源强度过大造成图像曝光度，图像不清楚。

进一步，步骤S500中控制部根据初始坐标点、第一特征坐标点和预设物距计算获得相机部的目标坐标点包括：

S510：控制部计算获得第一特征坐标点和初始坐标点之间的连线的长度，即初始物距；

S520：控制部计算获得第一特征坐标点和初始坐标点之间的连线与水平面之间的第二夹角参数；

S530：控制部根据初始物距、第二夹角参数和预设物距计算获得目标坐标点；

第一特征坐标点、初始坐标点和目标坐标点共线。

进一步，下面以一个相机部的物距调整步骤进行介绍。如图2所示，第一特征坐标点a1和初始坐标点a2之间的连线的长度为初始物距；由于相机部的镜头已定，相机部的物距为已知量，可提前预设在控制部中，为预设物距。步骤S520中的第二夹角参数可直接调用步骤S410中计算获得的第二夹角参数w2。计算获得目标坐标点a2`，即可获得相机部的水平运动距离L1和竖直运动距离L2，控制部控制调整部驱动相机部水平方向和竖直方向运动相应的水平运动距离L1和竖直运动距离L2，相机部即可达到目标坐标点a2`。至此，一个相机部的朝向调整完毕。

进一步，当相机部设置多个时，需确定与每个相机部对应的那组断面坐标点中的第一特征坐标点，也就是说，相机部设置多个，第一特征坐标点和初始坐标点设有多个，一个相机部对应一个第一特征坐标点和一个初始坐标点。重复步骤S500对每个相机部的物距和朝向进行调整。

进一步，相机部包括第一相机部111、第二相机部112、第三相机部113、第四相机部114、第五相机部115、第六相机部116、第七相机部117和第八相机部118。控制部中设置八个初始坐标点，八个初始坐标点与八个相机部一一对应设置。控制部将待检测区内的多个断面坐标点均分为八组，每组断面坐标点中确定一个第一特征坐标点，八个第一特征坐标点与八个相机部一一对应设置。调整部设置八个，调整部和相机部一一对应设置，控制部控制八个调整部同时或者依次对八个相机部进行调整。

进一步，多个相机的预设物距相等，多个相机的相机参数相同。

进一步，如图4所示，多个相机部的相机拍摄区域沿隧道断面的轴线周向排布，相邻两个相机部的拍摄区域之间部分重叠。避免了图像缺失。

进一步，如图5所示，本实施例中相机拍摄角度为31.6°，相机物距为3100mm，相邻相机的拍摄区域有20cm的重叠。

进一步，应用本实施例中的隧道智能检测方法时，相机部的相机参数已根据具体的应用场景设置完毕。保证了多个相机部调整完毕后，相邻两个相机部的光源照射区域不重叠（如图3所示），相邻两个相机部的相机拍摄区域具有部分重叠（如图4所示）。相机部采用线性相机和线性光源。

具体的，将上述检测方法应用在隧道智能检测装置100中相机部的第二种调整结构中时，检测方法如下：

S100：第一检测结构130检测隧道断面信息，可以理解的是，第一检测结构130检测到的隧道断面信息实时传输至控制部。

S200：控制部获取隧道断面信息，控制部根据隧道断面信息计算获得多个断面坐标点，控制部在多个断面坐标点中确定第一特征坐标点。

S300：第二检测结构检测相机部的姿态信息，可以理解的是，第二检测结构检测到的相机部的姿态信息实时传输至控制部。

S400：控制部获取姿态信息，控制部根据姿态信息和第一特征坐标点计算获得相机部的旋转角度，控制部控制调整部驱动相机部转动旋转角度，以使相机部的主光轴在隧道断面上的投影点和第一特征坐标点重叠。

其中，控制部控制调整部驱动相机部转动旋转角度包括：

控制部控制第一驱动件驱动第一调整板141相对第二调整板142转动，转动角度为计算获得的旋转角度。

S500：控制部中设置相机部的初始坐标点和预设物距，控制部根据初始坐标点、第一特征坐标点和预设物距计算获得相机部的目标坐标点，控制部控制调整部驱动相机部移动至目标坐标点，以使相机部的物距达到预设物距。

其中，控制部控制调整部驱动相机部移动至目标坐标点包括：

控制部控制第二驱动件驱动第二调整板142沿x轴和z轴作直线运动，以使相机部运动至目标坐标点。

在本发明中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种隧道智能检测装置，其特征在于，包括：

第一检测结构、第二检测结构、调整部、相机部、测量部和控制部；

所述第一检测结构用于获取隧道断面信息；

所述第二检测结构用于获取所述相机部的姿态信息；

所述相机部和所述调整部一一对应设置，所述相机部和所述调整部连接，所述调整部、所述第一检测结构和第二检测结构分别和控制部之间电连接；

所述控制部用于接收所述第一检测结构和所述第二检测结构的反馈信息，并根据所述第一检测结构和所述第二检测结构的反馈信息建立直角坐标系，并控制所述调整部调整对应的所述相机部；

所述第二检测结构为角度传感器；

每个所述相机部上设置至少一个所述角度传感器，所述角度传感器用于获取所述相机部的主光轴和水平面之间的第一夹角参数；

所述角度传感器和所述控制部之间电连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道智能检测装置，其特征在于，

所述第一检测结构包括距离传感器和驱动电机；

所述距离传感器设置在隧道智能检测装置的第一侧，所述距离传感器和所述驱动电机通过转轴连接，所述转轴的轴线位于隧道的中轴面上；

所述驱动电机和所述距离传感器与所述控制部之间电连接，所述控制部用于控制所述驱动电机驱动所述距离传感器绕所述转轴的轴线周向转动。

3.根据权利要求1所述的一种隧道智能检测装置，其特征在于，

所述调整部包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件和所述第二驱动件分别和所述控制部之间电连接；

所述第一驱动件用于驱动所述相机部绕y轴作周向旋转运动；

所述第二驱动件用于驱动所述相机部沿x轴和z轴作直线运动；

所述隧道智能检测装置包括支撑板；

所述第二驱动件设置在所述支撑板上，所述第一驱动件设置在所述第二驱动件上，所述相机部设置在所述第一驱动件上。

4.根据权利要求1所述的一种隧道智能检测装置，其特征在于，

所述隧道智能检测装置包括支撑板；

所述支撑板沿隧道智能检测装置的宽度方向延伸，所述支撑板设置至少两个，两个所述支撑板平行设置；

每个所述支撑板的第一侧设置至少一个所述相机部，每个所述支撑板的第二侧设置至少一个所述相机部，所述支撑板的第一侧和所述支撑板的第二侧相对设置。

5.一种隧道智能检测方法，其特征在于，包括：

第一检测结构检测隧道断面信息；

控制部获取所述隧道断面信息，所述控制部根据所述隧道断面信息计算获得多个断面坐标点，所述控制部在多个所述断面坐标点中确定第一特征坐标点；

第二检测结构检测相机部的姿态信息；

控制部获取所述姿态信息，所述控制部根据所述姿态信息和所述第一特征坐标点计算获得所述相机部的旋转角度，所述控制部控制调整部驱动所述相机部转动所述旋转角度，以使所述相机部的主光轴在隧道断面上的投影点和所述第一特征坐标点重叠；

所述控制部中设置所述相机部的初始坐标点和预设物距，所述控制部根据所述初始坐标点、所述第一特征坐标点和所述预设物距计算获得所述相机部的目标坐标点，所述控制部控制调整部驱动所述相机部移动至所述目标坐标点，以使所述相机部的物距达到所述预设物距。

6.根据权利要求5所述的隧道智能检测方法，其特征在于，

所述第一检测结构检测隧道断面信息包括与角度信息对应的距离信息；

所述控制部根据所述隧道断面信息计算获得多个断面坐标点包括：

建立以所述第一检测结构的转轴轴线为原点的隧道断面所在的直角坐标系，控制部根据每个所述角度信息和其对应的距离信息，计算获得每个角度对应的断面坐标点。

7.根据权利要求5所述的隧道智能检测方法，其特征在于，

所述控制部在多个所述断面坐标点中识别第一特征坐标点包括：

控制部识别待检测区内的多个所述断面坐标点，控制部将待检测区内的多个所述断面坐标点沿隧道断面的周向均分为多组，其中，每组所述断面坐标点中的多个所述断面坐标点沿所述隧道断面的周向依次排布；

所述控制部确定每组所述断面坐标点的第一特征坐标点，其中，所述第一特征坐标点位于每组所述断面坐标点的中部。

8.根据权利要求5所述的隧道智能检测方法，其特征在于，

所述控制部获取所述姿态信息包括所述相机部的主光轴和水平面之间的第一夹角参数；

所述控制部根据所述姿态信息和所述第一特征坐标点计算获得所述相机部的旋转角度包括：

所述控制部计算获得所述第一特征坐标点和所述初始坐标点之间的连线与所述水平面之间的第二夹角参数；

所述控制部计算获得所述第一夹角参数和第二夹角参数之间的差值或和值，即所述相机部的旋转角度。

9.根据权利要求5所述的隧道智能检测方法，其特征在于，

所述控制部根据所述初始坐标点、所述第一特征坐标点和所述预设物距计算获得所述相机部的目标坐标点包括：

所述控制部计算获得所述第一特征坐标点和所述初始坐标点之间的连线的长度，即初始物距；

所述控制部计算获得所述第一特征坐标点和所述初始坐标点之间的连线与水平面之间的第二夹角参数；

所述控制部根据所述初始物距、所述第二夹角参数和所述预设物距计算获得所述目标坐标点；

所述第一特征坐标点、所述初始坐标点和所述目标坐标点共线。