技术领域
[0001] 本申请涉及轨道交通光学检测的领域，尤其是涉及一种基于三维激光扫描的隧道内面检测装置及方法。
相关背景技术
[0002] 现有隧道三维激光扫描技术多用于地铁隧道或其他有轨隧道中，通过轨道车装载三维激光扫描仪在隧道中沿轨道定向移动，建立隧道内面的高精度点云数据、拟合出隧道内面的三维模型。
[0003] 而对于完成隧道内壁施工、但还在进行隧道路面施工的隧道，并没有轨道以供轨道小车平稳、有轨迹地行驶，激光扫描仪缺少固定的定向移动轨道；并且由于路面施工未完成，隧道内路面不平整，小车在隧道内移动时有较大的振动起伏。导致扫描出的隧道内面点云数据杂乱无章，点云数据误差过大，无法准确地拟合出隧道内面三维模型，也就无法准确测定隧道面的超欠挖量。
具体实施方式
[0025] 以下结合附图1‑3对本申请作进一步详细说明。
[0026] 本申请实施例公开一种基于三维激光扫描的隧道内面检测装置，参照图1和图2，一种基于三维激光扫描的隧道内面检测装置，包括三维激光扫描仪1、移动车体2、导向轨3、导向组件4以及连杆5，三维激光扫描仪1采用FARO三维激光扫描仪1，具有扫描速度快、精度高、扫描范围广的优点。导向轨3为弧形板体，导向轨3位于其中一个隧道断面平面内，导向轨3与隧道内面的顶部贴合。导向组件4安装在导向轨3上，导向组件4使得导向轨3始终具有向上移动的趋势，由于导向轨3与隧道内面顶部贴合，因此导向组件4使得导向轨3始终贴合在隧道内面的顶部，而三维激光扫描设置在导向轨3上，从而在导向轨3沿隧道移动的过程中，三维激光扫描仪1始终与隧道内面顶部相对，使得三维激光扫描仪1扫描出的点云数据误差小，提升扫描精度。而连杆5为伸缩杆，在移动车体2上竖直安装有安装杆，安装杆为连杆5提供安装空间，导向轨3通过连杆5连接在移动车体2上，连杆5上端与导向轨3铰接、连杆5的下端与安装杆铰接，移动车体2移动过程中发生振动起伏时，连杆5长度进行相应改变，配合导向组件4驱动导向轨3向上移动的效果，使得导向轨3在移动车体2的带动下沿隧道进行移动时，导向轨3始终位于隧道内面顶部。
[0027] 参照图2和图3，在导向轨3的上表面滚动嵌设有多颗滚珠31，滚珠31两两相对设置。导向轨3上的滚珠31与隧道内面抵触，导向轨3沿隧道内面进行移动时，多颗滚珠31进行转动，滚珠31将导向轨3与隧道内面之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而减小导向轨3与隧道内面之间的摩擦阻力，便于驱动导向轨3沿隧道进行移动。
[0028] 参照图2和图3，在连杆5内设置有弹簧51，弹簧51的长度方向与连杆5的长度方向一致，弹簧51使得连杆5始终具有伸长的趋势，当移动小车在行驶过程中发生振动、起伏时，始终具有伸长趋势的连杆5使得导向轨3始终位于隧道内面的顶端。在移动车体2与导向轨3上均设置有挡板52，挡板52在连杆5的两侧均有设置，两块挡板52之间留有与连杆5适配的空隙，挡板52使得连杆5只能在隧道断面平面内进行摆动。挡板52使得连杆5只能在隧道断面平面内摆动，从而移动车体2在沿隧道进行移动时，带动导向轨3沿隧道长度方向进行移动，而当移动车体2移动至脱离隧道中心时，此时连杆5角度发生相应改变，导向轨3仍位于隧道内面顶部中心，从而便于将导向轨3保持在隧道内面顶部。
[0029] 参照图2和图3，导向组件4包括容纳框41以及气囊42，所容纳框41在导向轨3的两侧均有设置，容纳框41为弧形框体，气囊42安装在容纳框41内，在气囊42内充有密度小于空气的气体。通过在气囊42中充入密度小于空气的气体，使得气缸具有上浮的趋势，通过容纳框41为气囊42提供容纳空间。由于气囊42始终具有上浮的趋势，从而使得导向轨3始终位于隧道内面的顶部，达到便于将导向轨3限位在隧道内面顶部的效果。
[0030] 进一步的，导向轨3中空设置，导向轨3与多颗滚珠31错位的部分均开设有空腔，同时，导向轨3、容纳框41、滚珠31均由轻质材料制成，轻质材料具有重量低、强度较高、耐磨性较好的优点，如铝合金、碳纤维复合材料、聚合物泡沫材料、镁合金等材料。通过导轨中空设置，并对导向轨3、容纳框41、滚珠31采用轻质材料，减轻了导向轨3、容纳框41的质量，避免导向轨3、容纳框41过重而导致气囊42无法带动导向轨3上升。
[0031] 参照图2和图3，在移动车体2的底部四角处均转动安装有轮体6，两个对应轮体6之间连接有转轴61。在移动车体2底部还设置有驱动电机62，驱动电机62的输出轴上设置有主动齿轮63，在转轴61上设置有从动齿轮64，主动齿轮63与从动齿轮64相啮合。启动驱动电机62，驱动电机62带动主动齿轮63转动，进而驱动与主动齿轮63啮合的从动齿轮64进行转动，从而驱动轮体6转动，达到便于驱动移动车在隧道内进行移动的效果。
[0032] 本申请实施例一种**的实施原理为：导向组件4安装在导向轨3上，导向组件4使得导向轨3始终具有向上移动的趋势，由于导向轨3与隧道内面顶部贴合，因此导向组件4使得导向轨3始终贴合在隧道内面的顶部，而三维激光扫描设置在导向轨3上，从而在导向轨3沿隧道移动的过程中，三维激光扫描仪1始终与隧道内面顶部相对，使得三维激光扫描仪1扫描出的点云数据误差小，提升扫描精度。
[0033] 另一方面， 本申请提供一种隧道内面检测方法，包括以下步骤：将移动车体2放置于待检测隧道路面上；
将连杆5安装至移动车体2行，将导向轨3安装至连杆5的顶部；
朝气囊42内充入密度小于空气的气体，气囊42带动导向轨3上浮至与隧道内面顶
部贴合；
启动驱动电机62，驱动电机62带动移动车体2沿隧道进行移动，启动三维激光扫描仪1，对隧道内面进行扫描。
[0034] 最后应说明的是：在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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申请和简化描述，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申请的限制。
[0035] 以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
