[发明专利]一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统、方法及装置

权利要求书

1.一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统，其特征在于，所述系统包括检测装置及同步定位装置、三维空间信息重建装置以及数据处理装置，

所述检测装置包括：车载平台、扫描仪、控制器、惯性导航器、驱动电机、驱动轮以及从动轮，

所述扫描仪位于所述车载平台上，用于采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；

所述惯性导航器，与所述车载平台连接，用于获取所述检测装置的三维姿态数据；

所述控制器，与所述驱动电机连接，用于控制所述驱动电机的转速；

所述驱动电机，与所述驱动轮连接，用于采集所述检测装置的行程数据，并带动所述驱动轮运动；

所述驱动轮以及所述从动轮位于所述车载平台的下方，

所述驱动轮以及所述从动轮位于所述车载平台的下方，所述驱动轮用于带动所述车载平台在所述隧道的轨道上移动；

所述同步定位装置，与所述扫描仪、所述惯性导航器以及所述驱动电机分别连接，用于以所述扫描仪产生的脉冲信号为同步信号，将所述三维姿态数据以及所述行程数据进行数据同步整合，生成定位信息；

所述三维空间信息重建装置，与所述同步定位装置以及所述扫描仪连接，用于基于所述点云数据集以及所述定位信息生成所述隧道的三维空间信息数据集；

所述数据处理装置，用于根据所述三维空间信息数据集对所述隧道进行形变分析。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述扫描仪，用于产生并向所述驱动电机、所述惯性导航器以及所述同步定位装置发送脉冲信号；

所述驱动电机，用于每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的行程数据；并将所记录的行程数据发送至所述同步定位装置；

所述惯性导航器，用于每接收到一次脉冲信号，则记录一次当前的三维姿态数据；并将所记录的三维姿态数据发送至所述同步定位装置；

所述同步定位装置，用于基于所述脉冲信号，将所述记录的行程数据以及所述记录的三维姿态数据合并，以生成所述定位信息。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述三维空间信息重建装置，用于将所述点云数据集与所述定位信息合并，以生成所述三维空间信息数据集。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：位置传感器，

所述位置传感器，分别安装于所述车载平台前方的左右两侧，分别与所述控制器连接，用于分别根据与轨道内侧面距离的不同产生不同的信号；

所述控制器，用于接收并根据每个位置传感器产生的信号生成控制指令；

所述驱动电机，用于根据所述控制指令改变转速，以调整所述检测装置的移动方向，其中，所述驱动电机以及所述驱动轮之间具有一一对应的关系。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：设置在一侧驱动轮上的固定顶紧结构与设置在另一侧驱动轮上的浮动顶紧结构，所述固定顶紧结构和所述浮动顶紧结构构成安全限位系统，用于防止所述检测装置脱轨。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：与所述车载平台连接的支撑架，

所述扫描仪安装在所述支撑架上，所述支撑架的高度能够进行调节。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述车载平台为“工”字型车载平台，包括两根长横梁以及连接两根长横梁中点的短横梁，所述支撑架安装在所述短横梁的中心处，所述惯性导航器安装在所述车载平台前侧一长横梁的中心处。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：与所述控制器连接的红外遥控器，所述红外遥控器用于控制所述检测装置的启停。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置还包括：供电装置，

所述供电装置，与所述扫描仪、惯性导航、位置传感器、驱动电机分别连接，用于提供工作电压。