ts3隧道三维激光红外车载扫描系统方案

1、德国SPACETEC企业TS3隧道三维激光红外车载扫描系统第1页全国已建成公路、铁路及地铁隧道统计截止年底，全国运行铁路隧道共计5197座，2954.33公里，公路隧道共计11359座，9605.6公里，地铁已建成2518.6公里，在建2975.58公里。第2页隧道定期检测目找出隧道衬砌表面全部病害；准确判断病害是否发展；为业主养护提供科学依据和合理提议。第3页养护业主期望合理价格；全方面而准确查；科学而合理提议第4页 当前绝大多数隧道定时检测采取传统人工+高空作业台车方式；很多定检均是由私人挂靠在做检测，基本都是流于形式，甚至根本就没有做检测，造成业主极为不满，使得检测价格就像以前监理业务一

2、样越做越低，所以，传统检测方式最终会被全部淘汰。 定时检验现实状况：第5页传统检测方式缺点：速度慢、时间长、效率差；需要长时间封闭交通；环境恶劣、空气差；能见度低；安全风险高；随意性大；流于形式；不能准确表示和统计裂缝形态和性质；不能电子化存放；不能准确判断裂缝是否发展。第6页两种新技术激光+红外技术：代表产品：德国TS3、瑞士GRP5000照片拼接技术：日本MIMM、韩国、中国武大卓越企业TFS第7页国内应用情况后云南部分隧道采取瑞士安伯格企业GRP5000设备检测；年后国内又引进了德国spacetec企业TS3型隧道三维激光红外车载检测系统，该系统在重庆、广东、青海及陕西进行了应用。当前云

3、南交科院、四川省设计院、广东华路等单位均已确定购置这类新设备。第8页两大技术对比第9页武大卓越企业产品第10页各种设备性能参数比较表德国TS-3欧洲同类国内亚洲检测功效变形、开裂、渗漏水、露筋、掉块变形、开裂、露筋变形、开裂、渗漏水、露筋、通风、照度变形、开裂、露筋检测方式激光+红外线激光高清相机+激光+红外高清相机检测范围全幅(360)全幅半幅(除路面和边墙底部)半幅(除路面和边墙底部)分辨精度0.2mm(3000000点/s)0.3mm(1000000点/s)0.2mm(2073600像素)0.2mm数据处理方式带三维坐标图片+红外温度图像带三维坐标图片照片拼接照片拼接是否能测量断面尺寸数

4、据能够测量任意断面尺寸能够不能够不能够（因为没有激光测距功效）检测速度5km/h23km/h1080km/h1080km/h（中途碰到慢车或停顿怎么办？因为两侧速度要基本一致）交通管制需要(一遍)需要(一遍)不需要(两遍或三遍)不需要(两遍或三遍)适用范围公路、铁路、城市地铁及轻轨公路、铁路、城市地铁及轻轨公路公路对比功效可进行病害发展对比不能进行病害发展对比不能进行病害发展对比可进行病害发展对比优势TS3优势：图片更清楚，可对病害发展进行对比TS3优势：360扫描、图片更清楚、可对病害发展进行对比、安装更灵活，适用范围更广。TS3弱点：速度相对较慢TS3优势：360扫描、图片更清楚、安装更灵

5、活，适用范围更广；找渗漏水更准确可靠。TS3弱点：速度相对较慢第11页 TS3隧道三维激光红外车载扫描系统德国SPACETEC企业激光红外技术 http:/www.spacetec.de第12页 系统原理 系统硬件及软件介绍 检测结果及应用范围 系统技术优势 实际工程应用案例 经典病害结果图片第13页 系统原理第14页 隧道三维激光扫描系统是由德国SPACETEC企业生产、世界最先进技术隧道检测系统，是一个全新隧道检测方法，利用非接触测量技术对隧道外观质量如衬砌裂缝、露筋、渗漏水等进行检测，其使用测量介质为激光和红外线。第15页隧道衬砌表观图像任意部位横断面图红外温度图像第16页 系统硬件及软

6、件介绍第17页该检测系统硬件主要由四部分组成： 带电镜驱动和控制器360度扫描头 两套同时数据采集和存放系统 配套改装运载车辆 辅助测量设备第18页主要性能：高达300Hz旋转速度：镜头旋转速度是影响测量速度一个关键性能指标。360度视角统计：一次统计扫描能用360度视角对衬砌及路面表面进行全方面统计。360度上10000像素分辨率：三个统计频道像素密度是一样，这么统计结果有利于裂缝识别。带电镜驱动和控制器360度扫描头第19页主要性能：两套统计和存放系统：同时统计和存放数据，一台用于测量，另一台可用于检验和暂时数据处理，便于分析数据正确性，加紧工作进度。三个同时统计频道：在一次统计扫描下，T

7、S3能生成一张隧道表面像片、热影成像图片和断面尺寸数据图片，允许进行计算机组合，生成各种不一样分析结果。两套同时数据采集和存放系统第20页最大灵活性 TS3隧道扫描仪能安装在任何只要有足够安放扫描仪和操作平台空间，且能提供对应载重能力运输机车上。这能够是像小型货车和小客车等公路交通工具，也能够是任何能描述轨道车辆。这使得扫描系统可适合用于任何应用，不论是公路、铁路还是城市轻轨地铁隧道，也可适合用于能源隧道和水工隧道。配套改装运载车辆第21页激光测量校准设备 经过一定使用时间后，应对激光测量图像颜色进行校正，以确保测量图像真实性，预防失真现象。静态测量设备 检测前须对激光头高度、系统倾斜角度等进

8、行测量，测量数据用于对隧道检测数据几何校正分析。 辅助测量设备第22页工作参数以下：扫描头工作频率：旋转速度可达250300Hz(即扫描头每秒可旋转250300转)螺旋线纵向间距：相邻两条扫描测线纵向间距为25mm扫描精度：每条扫描线(360范围)10000激光测点，25000003000000点/秒第23页 隧道检测数据处理主要流程以下： 数据分解 数据过滤 几何校正 温度校正 病害标识 图像查看 动画演示 汇报打印与出版从原始数据分解为三通道(表面图像、温度、几何尺寸)数据去除奇异点(如漫反射)纠正车辆行驶过程中发生偏移、倾角改变等造成几何误差利用温度统计板测量数据修正统计温度数据，利于判

9、断渗漏水等从处理图像中依据规则标识衬砌开裂、露筋、渗漏水等病害利用处理图像查看隧道细节，如裂缝、露筋、衬砌表观细节等以检测员本身在隧道内行走检测视角看隧道表观状态第24页重点介绍三个功效软件：病害标识软件tunnel-inspector数据分析工具Tuview动画演示软件Tudrive第25页病害标识 依据数据处理后得到实际图谱，与预设病害标准图对比分析，分别对应标识对应病害现象如不一样宽度衬砌裂缝、不一样状态渗漏水、露筋、衬砌掉块等。病害标识软件tunnel-inspector第26页数据统计功效：能以合理和可选择性方式列表或统计分析各型病害分布及总量情况，便于开展分段评定和数据整理工作。对

10、比分析功效：能将检测工作前后两次数据重合，从而分析各部位病害发展和改变情况，对判断病害发展趋势含有主要作用。第27页 数据分析工具软件较为简单、直观，使用测量数据，把隧道分析搬进室内，用不一样功效键实现诸如搜索一个特定点、缩放轮廓显示与定位范围、改变亮度及对特定现场进行分析。 隧道断面完全360范围显示 三通道（图像，温度及几何）同时显示数据分析软件Tuview第28页细部观察：能够选择某一细部，然后进行全分辨率观察。有不一样选项可供选择来以最正确效果显示细部图像，比如能够经过改变视角以取得最正确观察效果。 测量：能够测量三维图像中任意两个有效点或者两个分开横截面间距离。第29页净空绘图：可经

11、过实物或限界对隧道净空进行查对，并可生成对应结果图像。 地理坐标：假如有隧道地理位置数据而且可参考国家坐标进行变换，就能够将隧道实际地理环境模拟显示。 第30页高分辨率细节显示（图像放大） 对比度和亮度显示改变 细节三维展示及三维放缩 选择剖面为CAD程序输出DXF文件 选择剖面输出整齐对应数值，如x/y值 带有可自由选择颜色和临界距离净空图 轨迹位置改变模拟 体积计算（比如，开裂体积，填充体积） 生成图像册打印功效（连续打印功效） 第31页TuDrive软件不但可使使用者对隧道进行三维动态可视化建模，使隧道检测数据图形化后尽收眼底，而且还提供了许多其它有用功效。 导航：TuDrive允许使用

12、者自由移动，比如能够可变速度向前或向后移动，或者移动到某一确定点；能够分开或同时并列显示可视化图像或热感应图像；能够预先设定图像移动然后再播放；还能够实时显示改变曲线。 动画演示软件Tudrive第32页 现场检测及检测结果第33页交通组织 交通组织较为灵活，当具备完全封闭条件时，最好封闭交通进行检测。但普通情况下，尤其是交通量大高速公路，可选择晚上交通量相对较小时间段，采取分段暂时交通管制方法，降低对公路营运影响。对个别无法中止交通隧道，也可仅封闭一个行车道进行检测。 第34页车辆行驶位置 现场检测时，可依据实际情况确定，采取方向指示辅助系统均可确保车辆沿隧道轴线方向行驶。 具备隧道封闭条件

13、时，可选择沿隧道中线行驶，使得隧道左右侧部位检测分辨率一致。提议方式。第35页 不具备隧道封闭条件时可选择封闭单车道，沿隧道一侧车道行驶，另一侧用于通车。因检测车辆与行驶车辆速度差很大，所以行驶车辆在处理后隧道图像中长度通常不超出1m。 第36页现场检测工作开展方式：封闭单车道或用警报车尾行押车均可，检测速度5km/h第37页检测结果：衬砌表观图像数据红外温度数据衬砌内净空尺寸数据结果展现方式:照片式外观病害展布图红外温度数据图片任意横断面截图局部细节展示动画演示隧道检测过程第38页照片式衬砌外观病害展布图第39页衬砌表观图像红外温度图像第40页衬砌断面内净空截图第41页局部细节展示检测过程及

14、结果动画演示第42页 该系统当前主要应用于运行隧道衬砌外观检测，适合用于隧道交完工、定时、专题或特殊检测，依据当前隧道养护现实状况，该系统尤其适合用于隧道定时检测和专题检测。第43页 系统技术优势第44页与传统人工检测相比，系统有以下优点：自动化程度高：该仪器搭载于检测车辆上，经过发射激光信号自动检测隧道外观病害，只需检测车辆在隧道内通行一次，即可完成整个检测过程。隧道三维激光扫描仪完成现场检测后，全部检测数据均可实现实时电子化存放。检测精度高，结果客观真实：能该系统利用外观图像、温度图像及现场观察等三种方法对衬砌渗漏水病害进行准确判定，同时对衬砌任何部位0.2mm以上裂缝均能准确识别，能克服

15、人眼观察距离有限、存在遗漏缺点。照片式外观图像能形象真实客观反应病害形态、走向、分布等参数，能克服人工统计和绘制时随意性。第45页准确判断病害发展：系统数据和结果采取电子化方式存放，能够将历年检测数据进行对比，准确判断病害发展情况，为病害是否处治和怎样处治提供科学依据。检测速度快，对交通影响小：当前惯用目测或配合使用高空作业车等检测方法速度慢，需要长时间封闭行车道进行检测，对交通影响较大。隧道三维激光扫描系统检测速度快，仅需暂时或间断封闭隧道，比人工分区域检测时间最少节约50%以上,非常适合于车流量较大高速公路养护检测。对隧道渗漏水敏感：该系统使用激光和红外线同时对隧道衬砌表面进行扫描检测，除

16、能检测到隧道衬砌表面显著渗漏水外，还可经过温度感知方式探测隐蔽于隧道衬砌背后潜水，为全方面处治隧道水害提供了可能性。第46页功效全方面：该检测系统除能检测到适用常规方法探测到隧道常见病害，如衬砌开裂、渗漏水、掉块、露筋、蜂窝麻面等病害外，还能经过激光测距检测隧道断面尺寸。检测车一次扫描完成后，即可得到整个隧道断面尺寸，能够用于判断隧道净空尺寸与设计断面尺寸及建筑限界相关关系，深入确保隧道内行车安全。反馈直接：该系统使用激光和红外线对衬砌表面进行扫描，能够获取隧道衬砌表面及机电设施影像资料，经处理后能够用图片形式还原其真实形态，相当于将隧道全景摄影，可直观了解隧道整体情况。 第47页 测量时经典行进速度是每小时5公里，测量1公里隧道所需要时间大约为12分钟，相比传统人工测量方法大大节约工作时间。传统人工检测三维激光扫描系统检测第48页第49页 实际工程应用案例第50页序号项目名称隧道数量(座)隧道长度(km)备注1G65包茂高速公路彭黔、黔酉段隧道定时检验3183直接委托2重庆奉恩路隧道定时检验610直接委托3重庆草统路隧道定时检验24直接委托4重庆渝遂高速公路隧道定时检验29直接委托5青海省高速公路隧道定时检验1644直接委托6广东二广高速公路隧道定时检验79直接委托7山西太(原)长(治)高速公路榆社隧道12.