[发明专利]铁路隧道衬砌表面病害快速检测系统

权利要求书

1.铁路隧道衬砌表面病害快速检测系统，其特征在于，该系统布置于检测车上，包括：

图像快速采集单元S1，由配套的多路线阵相机和条形光源组成，用于采集衬砌断面图像P₁～P_n；

断面扫描单元S2，采用激光扫描传感器实时获取隧道衬砌断面的轮廓尺寸，并将所述轮廓尺寸转化为和所述衬砌断面图像P₁～P_n中的多个像素点对应的第一空间坐标(x，y)；

里程及同步单元S3，向图像快速采集单元S1和断面扫描单元S2发送同步触发信号，使二者基于行进距离进行采样，并且获取里程数据z；

补偿单元S4，获取检测车行进过程中车体相对于初始状态时的相对位移d和偏转角α；

图像处理单元S5，根据衬砌断面图像P₁～P_n中多个像素点对应的第一空间坐标(x，y)、激光传感器和线阵相机的安装位置坐标、偏转角α和相对位移d，获得衬砌断面图像P₁～P_n中多个像素点对应的轨道空间坐标(x’，y’)，结合所述轨道空间坐标(x’，y’)、里程数据z形成带有病害的几何特征和空间位置的三维隧道衬砌表面图像。

2.根据权利要求1所述的铁路隧道衬砌表面病害快速检测系统，其特征在于，所述图像快速采集单元S1包括：

配套的多台线阵相机和条形光源，所述多台线阵相机的检测视野布置在同一断面上或者布置在不同断面上，所述多台线阵相机的检测视野能够连续拼接，以实现对被检测区域的隧道衬砌断面的覆盖。

3.根据权利要求1所述的铁路隧道衬砌表面病害快速检测系统，其特征在于：

所述偏转角α＝(D₁-D₂)/L，所述相对位移d＝(D₁+D₂)/2；

其中，D₁为检测车体左侧某一点相对于转向架的垂直位移，D₂为检测车体右侧某一点相对于转向架的垂直位移，L为上述两点之间的距离。

4.根据权利要求3所述的铁路隧道衬砌表面病害快速检测系统，其特征在于，所述补偿单元S4包括至少2台位移计，以用于实时测量车体侧滚的偏转角α和垂向相对位移d。

5.根据权利要求1所述的铁路隧道衬砌表面病害快速检测系统，其特征在于：

所述里程及同步单元S3包括旋转编码器、同步模块、计数模块组成；

所述旋转编码器设置于所述检测车的车轴轴头上，所述同步模块接收所述旋转编码器的信号并同步为多路触发信号后分发给所述多台线阵相机和所述激光扫描传感器，所述计数模块接收所述旋转编码器的信号或接收所述同步模块的触发信号，以获取检测车的行进里程。

6.根据权利要求1所述的铁路隧道衬砌表面病害快速检测系统，其特征在于：

以配套的四台线阵相机和条形光源集成为用于采集隧道顶部图像的第一图像快速采集单元S1，其布置于所述检测车顶部；

以另外的四台线阵相机和条形光源集成为用于采集隧道侧壁图像的第二图像快速采集单元S1’，其布置于所述检测车中部；

根据铁路隧道为单线或者双线，调整第一图像快速采集单元S1和第二图像快速采集单元S1’每台线阵相机的开启、视野角度和焦距，以实现图像分辨率优于1.5mm。