【CN110006396A】一种隧道断面及限界扫描检测装置及方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910214565.2

(22)申请日 2019.03.20

(71)申请人 中铁工程设计咨询集团有限公司

地址 100055 北京市丰台区广安路15号中

铁咨询大厦

申请人 中国铁路上海局集团有限公司科学

技术研究所

(72)发明人 马文静　袁玫　竺箐　刘伟　

瞿骥成　

(74)专利代理机构 北京集智东方知识产权代理

有限公司 11578

代理人 陈亚斌　关兆辉

(51)Int.Cl.

G01C 7/06(2006.01)

G01B 11/24(2006.01)

(54)发明名称

一种隧道断面及限界扫描检测装置及方法

(57)摘要

本申请涉及一种隧道断面及限界扫描检测

装置，包括：三维激光扫描仪，用于实时获取线路

的断面轮廓数据；惯性导航系统，与所述三维激

光扫描仪固定连接，用于实时测量运动状态下三

维激光扫描仪在空间直角坐标系中的俯仰、横滚

及航向角；GPS天线；编码器；数据采集模块，实时

对三维激光扫描仪、惯性导航系统、GPS天线和编

码器进行数据采集并存储；数据处理器，用于获

取所述数据采集模块采集的数据，并对其进行处

理，生成三维点云模型，分析隧道轮廓变形及限

界是否满足设计要求。本申请还涉及一种隧道断

面及限界扫描检测方法。本申请实现了高速运动

状态下的隧道断面及限界的高精度检测，有效地

满足了运营高速铁路对隧道进行普查性检测的

需求。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 110006396 A 2019.07.12

C N 110006396

A

权　利　要　求　书1/1页CN 110006396 A

1.一种隧道断面及限界扫描检测装置，其特征在于，包括：

三维激光扫描仪，固定安装于巡检车车头，用于实时获取线路的断面轮廓数据；

惯性导航系统，与所述三维激光扫描仪固定连接，用于实时测量运动状态下三维激光扫描仪在空间直角坐标系中的俯仰、横滚及航向角；

GPS天线，固定安装于巡检车车顶，用于获取WGS84坐标系下的坐标及GPS时间；

编码器，安装于巡检车的一个车轮转轴上，用于测量车轮的转动圈数；

数据采集模块，位于巡检车内，实时对三维激光扫描仪、惯性导航系统、GPS天线和编码器进行数据采集并存储；

数据处理器，用于获取所述数据采集模块采集的数据，并对其进行处理，生成三维点云模型，分析隧道轮廓变形及限界是否满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的一种隧道断面及限界扫描检测装置，其特征在于，所述三维激光扫描仪固定安装于安装平台上，所述安装平台通过焊接固定于巡检车车头。

3.根据权利要求1所述的一种隧道断面及限界扫描检测装置，其特征在于，所述惯性导航系统通过连接法兰板与三维激光扫描仪固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种隧道断面及限界扫描检测装置，其特征在于，所述数据采集模块内设有一计时器，所述计时器对数据采集模块所采集的每一个数据都赋以时间。

5.根据权利要求4所述的一种隧道断面及限界扫描检测装置，其特征在于，所述计时器采用GPS时间实时校准。

6.一种隧道断面及限界扫描检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：根据权利要求1-3任一所述的隧道断面及限界扫描检测装置，将三维激光扫描仪、惯性导航系统、GPS天线、编码器和数据采集模块在巡检车上安装就位；

步骤2：给三维激光扫描仪、惯性导航系统、GPS天线、编码器和数据采集模块通电，启动数据处理器，检测三维激光扫描仪、惯性导航系统、GPS天线、编码器和数据采集模块的信号是否正常；

步骤3：对惯性导航系统进行静态对准，并设置三维激光扫描仪的点频率及线频率；

步骤4：在惯性导航系统静态对准完成后，开始数据采集，巡检车开始行驶；

步骤5：当巡检车行驶到终点后，通过数据处理器对采集的数据进行处理，生成三维点云模型，并分析隧道轮廓变形及限界是否满足设计要求。

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