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CN107102006A - 一种井室扫描装置及建模方法 - Google Patents

一种井室扫描装置及建模方法 Download PDF

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CN107102006A
CN107102006A CN201710430747.4A CN201710430747A CN107102006A CN 107102006 A CN107102006 A CN 107102006A CN 201710430747 A CN201710430747 A CN 201710430747A CN 107102006 A CN107102006 A CN 107102006A
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China
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well chamber
telescopic rod
scanning device
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well
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CN201710430747.4A
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胡泽周
刘文伍
王孟和
韩文泉
贾高阳
施为兵
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Nanjing Surveying And Mapping Investigation And Research Institute Ltd By Share Ltd
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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Abstract

本发明公开了一种井室扫描装置，包括固定支架(1)，设置在固定支架(1)中间的伸缩杆(2)，伸缩杆下端通过设置在探测平台(3)上方的连接接口(12)与探测平台(3)连接，所述的探测平台(3)通过导线连接计算机。本发明通过井室内全方位广角测距与影像拍摄，利用获得的井室深度信息及纹理信息进行三维建模及颜色渲染，模型能将井室的形态及特征形象的显示出来，且可通过模型对井室任意两点进行距离测量。该方法测量结果准确且具有三维信息，形象直观；该方法不需人工下井，安全性高且大大提高了工作效率。

Description

一种井室扫描装置及建模方法
技术领域
本发明涉及一种窨井井室内壁扫描装置及建模方法，具体为一种针对地下管道连接井井室内壁的扫描装置及建模方法。
背景技术
随着城市化建设进程的不断加快，电力、通讯电缆等已基本不再采用传统的架空设置，与给水、排水、燃气管道等同样采用地下埋设方式，从而形成了庞大的城市地下管线系统。窨井是管线连接的枢纽，其常常出现在管线转弯、分支、跌落处，常用于管道的检查、疏通以及仪表安装等，窨井井室结构的完好是保证管线系统正常运行的必要条件。对井室进行周期性检查，及时发现问题并采取修复措施，是保证管线系统正常运行的必要手段。
井室的缺陷检测主要是通过人工下井检测，或者视频检测。井下条件恶劣，水流湍急，或者存在有害气体，人工下井测量危险性大，且人力成本高；视频检测主要包括闭路电视(CCTV)检测和井下摄影测量仪两种。闭路电视(CCTV)检测是将摄像头置于井室内部，采集井室内部图像，检测人员根据显示的图像和录制的视频文件对井室状态出具评价报告。但是，由于摄像头的视野有限，无法整体把握井室情况，而且基于二维图像的分析，无法获取井室内部的尺寸信息。井下摄影测量仪是通过多镜头的全景影像，在室内通过摄影测量的方法，实现对井下建筑结构形态的精确三维测量。但是，它是应用重叠图像建模的方法，主要有三个缺陷：一是必须存在已知距离(目标上一段距离已知)，该距离的准确性直接影响模型精度；二是当目标表面纹理差异不大时，图片无法匹配，无法建立模型；三是无法对管道进行测量和建模。
因此，研究一种安全、高效、适用性强的井室内壁扫描装置与建模法具有重要意义。
发明内容
为了克服上述现有井室检测技术存在的问题与不足，本发明提供了一种方法安全、高效且能够提供完整的三维井室信息的井室内壁扫描装置建模方法。
一种井室扫描装置，包括固定支架(1)，设置在固定支架(1)中间的伸缩杆(2)，伸缩杆下端通过设置在探测平台(3)上方的连接接口(12)与探测平台(3)连接，所述的探测平台(3)通过导线连接计算机；
所述的固定支架(1)为呈三角立体空间设置的伸缩支架，组成伸缩支架的伸缩架支撑杆的上端通过与支架连接盘铰接，中部通过定位杆与套在伸缩杆(2)上的伸缩杆定位盘铰接，下端与地面接触；
所述的伸缩杆(2)的上端与支架连接盘中间固定，中部杆体上套有活动连接的伸缩杆定位盘，下端位于待测井室正上方，并与探测平台(3)连接；
所述的伸缩杆(2)的杆体上设置有精确到毫米级的刻度标识；
所述的探测平台(3)包括上方设置有连接接口(12)的照明灯(9)，照明灯(9)下方连接外壳(10)，外壳(10)下方连接有板体上设置深度传感器(6)的高清相机(7)；所述的连接外壳(10)内设置有旋转电机(4)、俯仰电机(5)和控制板(8)；
所述的外壳(10)内设置有与计算机连接，且设置在壳支架(11)上的控制板(8)，所述的控制板(8)连接并控制设置在壳支架(11)上的旋转电机(4)和俯仰电机(5)；
所述深度传感器(6)，具有广角测距的功能，其视场角为水平70度，垂直60度；所述深度传感器(6)与高清相机(7)的镜头方向一致，相对位置固定，可视为具有测距与影像拍摄功能的探头；
所述旋转电机(4)能根据控制板指令控制探头的水平朝向，可360度旋转，旋转精度为0.1度；所述俯仰电机(5)能根据控制板指令控制探头的竖直朝向，上、下最大旋转角度为±60度，旋转精度为0.1度。
所述控制板(8)可以通过计算机对旋转电机(4)和俯仰电机(5)下达指令；
所述的井室扫描装置的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将固定支架(1)固定于待检测井室井口；
B、将探测平台(3)通过伸缩杆(2)与固定支架(1)相连；
C、调整伸缩杆(2)长度，使探测平台(3)大致位于井室中心位置；
D、打开照明灯(9)，调整光源亮度；
E、通过计算机对控制板(8)设置采集参数，每次探头竖直旋转角度与水平旋转角度，保证扫描范围覆盖整个井室；
F、对井室内壁进行全空间扫描，获取井室内壁深度信息和纹理信息；
G、对采集的井室内壁的深度信息和纹理信息进行三维建模。
积极有益效果：本发明通过井室内全方位广角测距与影像拍摄，利用获得的井室深度信息及纹理信息进行三维建模及颜色渲染，模型能将井室的形态及特征形象的显示出来，且可通过模型对井室任意两点进行距离测量。该方法测量结果准确且具有三维信息，形象直观；该方法不需人工下井，安全性高且大大提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是探测平台详细结构示意图；
图中为：固定支架1、伸缩杆2、探测平台3、旋转电机4、俯仰电机5、深度传感器6、高清相机7、影像拍摄装置8、控制板9、外壳10、壳支架11。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，一种井室扫描装置包括固定支架(1)、伸缩杆(2)、探测平台(3)、旋转电机(4)、俯仰电机(5)、深度传感器(6)、高清相机(7)、控制板(8)、照明灯(9)、外壳(10)和壳支架(11)。
一种井室扫描装置，包括固定支架(1)，设置在固定支架(1)中间的伸缩杆(2)，伸缩杆下端通过设置在探测平台(3)上方的连接接口(12)与探测平台(3)连接，所述的探测平台(3)通过导线连接计算机；
所述的固定支架(1)为呈三角立体空间设置的伸缩支架，组成伸缩支架的伸缩架支撑杆的上端通过与支架连接盘铰接，中部通过定位杆与套在伸缩杆(2)上的伸缩杆定位盘铰接，下端与地面接触；
所述的伸缩杆(2)的上端与支架连接盘中间固定，中部杆体上套有活动连接的伸缩杆定位盘，下端位于待测井室正上方，并与探测平台(3)连接；
所述的伸缩杆(2)的杆体上设置有精确到毫米级的刻度标识；
所述的探测平台(3)包括上方设置有连接接口(12)的照明灯(9)，照明灯(9)下方连接外壳(10)，外壳(10)下方连接有板体上设置深度传感器(6)的高清相机(7)；所述的连接外壳(10)内设置有旋转电机(4)、俯仰电机(5)和控制板(8)；
所述的外壳(10)内设置有与计算机连接，且设置在壳支架(11)上的控制板(8)，所述的控制板(8)连接并控制设置在壳支架(11)上的旋转电机(4)和俯仰电机(5)；
所述深度传感器(6)，具有广角测距的功能，其视场角为水平70度，垂直60度；所述深度传感器(6)与高清相机(7)的镜头方向一致，相对位置固定，可视为具有测距与影像拍摄功能的探头；
所述旋转电机(4)能根据控制板指令控制探头的水平朝向，可360度旋转，旋转精度为0.1度；所述俯仰电机(5)能根据控制板指令控制探头的竖直朝向，上、下最大旋转角度为±60度，旋转精度为0.1度。
所述控制板(8)可以通过计算机对旋转电机(4)和俯仰电机(5)下达指令；
所述的井室扫描装置的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将固定支架(1)固定于待检测井室井口；
B、将探测平台(3)通过伸缩杆(2)与固定支架(1)相连；
C、调整伸缩杆(2)长度，使探测平台(3)大致位于井室中心位置；
D、打开照明灯(9)，调整光源亮度；
E、通过计算机对控制板(8)设置采集参数，每次探头竖直旋转角度与水平旋转角度，保证扫描范围覆盖整个井室；
F、对井室内壁进行全空间扫描，获取井室内壁深度信息和纹理信息；
G、对采集的井室内壁的深度信息和纹理信息进行三维建模。
本发明通过井室内全方位广角测距与影像拍摄，利用获得的井室深度信息及纹理信息进行三维建模及颜色渲染，模型能将井室的形态及特征形象的显示出来，且可通过模型对井室任意两点进行距离测量。该方法测量结果准确且具有三维信息，形象直观；该方法不需人工下井，安全性高且大大提高了工作效率。
以上实施方式仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种井室扫描装置，其特征在于：包括固定支架(1)，设置在固定支架(1)中间的伸缩杆(2)，伸缩杆下端通过设置在探测平台(3)上方的连接接口(12)与探测平台(3)连接，所述的探测平台(3)通过导线连接计算机。
2.根据权利要求1所述的一种井室扫描装置，其特征在于：所述的固定支架(1)为呈三角立体空间设置的伸缩支架，组成伸缩支架的伸缩架支撑杆的上端通过与支架连接盘铰接，中部通过定位杆与套在伸缩杆(2)上的伸缩杆定位盘铰接，下端与地面接触。
3.根据权利要求1所述的一种井室扫描装置，其特征在于：所述的伸缩杆(2)的上端与支架连接盘中间固定，中部杆体上套有活动连接的伸缩杆定位盘，下端位于待测井室正上方，并与探测平台(3)连接。
4.根据权利要求1所述的一种井室扫描装置，其特征在于：所述的伸缩杆(2)的杆体上设置有精确到毫米级的刻度标识。
5.根据权利要求1所述的一种井室扫描装置，其特征在于：所述的探测平台(3)包括上方设置有连接接口(12)的照明灯(9)，照明灯(9)下方连接外壳(10)，外壳(10)下方连接有板体上设置深度传感器(6)的高清相机(7)；所述的连接外壳(10)内设置有旋转电机(4)、俯仰电机(5)和控制板(8)。
6.根据权利要求4所述的一种井室扫描装置，其特征在于：所述的外壳(10)内设置有与计算机连接，且设置在壳支架(11)上的控制板(8)，所述的控制板(8)连接并控制设置在壳支架(11)上的旋转电机(4)和俯仰电机(5)。
7.根据权利要求5所述的一种井室扫描装置，其特征在于；所述深度传感器(6)，具有广角测距的功能，其视场角为水平70度，垂直60度；所述深度传感器(6)与高清相机(7)的镜头方向一致，相对位置固定，可视为具有测距与影像拍摄功能的探头。
8.根据权利要求5或6所述的一种井室扫描装置，其特征在于；所述旋转电机(4)能根据控制板指令控制探头的水平朝向，可360度旋转，旋转精度为0.1度；所述俯仰电机(5)能根据控制板指令控制探头的竖直朝向，上、下最大旋转角度为±60度，旋转精度为0.1度。
9.根据权利要求1所述的一种井室扫描装置，其特征在于；所述控制板(8)可以通过计算机对旋转电机(4)和俯仰电机(5)下达指令。
10.如权利要求1所述的井室扫描装置的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将固定支架(1)固定于待检测井室井口；
B、将探测平台(3)通过伸缩杆(2)与固定支架(1)相连；
C、调整伸缩杆(2)长度，使探测平台(3)大致位于井室中心位置；
D、打开照明灯(9)，调整光源亮度；
E、通过计算机对控制板(8)设置采集参数，每次探头竖直旋转角度与水平旋转角度，保证扫描范围覆盖整个井室；
F、对井室内壁进行全空间扫描，获取井室内壁深度信息和纹理信息；
G、对采集的井室内壁的深度信息和纹理信息进行三维建模。
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