隧道三维激光扫描系统方案

德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统德国SPACETEC公司TS3隧道三维激光红外车载扫描系统德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统全国已建成的公路、铁路及地铁隧道统计•截止2013年底，全国运营的铁路隧道共计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。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统隧道定期检测目的•找出隧道衬砌表面的全部病害；•准确判断病害是否发展；•为业主养护提供科学依据和合理建议。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统养护业主的期望•合理的价格；•全面而准确的查；•科学而合理的建议德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统目前绝大多数隧道定期检测采用传统的人工+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，导致业主极为不满，使得检测价格就像以前的监理业务一样越做越低，所以，传统的检测方式最终会被全部淘汰。定期检查现状：德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统传统检测方式的缺陷：•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；•不能准确表达和记录裂缝的形态和性质；•不能电子化存储；•不能准确判断裂缝是否发展。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统两种新技术•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、中国武大卓越公司TFS德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统国内应用情况•2012年后云南部分隧道采用瑞士安伯格公司的GRP5000设备检测；•2014年后国内又引进了德国spacetec公司的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。•目前云南交科院、四川省设计院、广东华路等单位均已确定购买这类新设备。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统两大技术的对比德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统欧洲同类国内亚洲检测功能变形、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的图片+红外温度图像带三维坐标的图片照片拼接照片拼接是否能测量断面尺寸数据可以测量任意断面尺寸可以不可以不可以（因为没有激光测距功能）检测速度5km/h2~3km/h10~80km/h10~80km/h（中途遇到慢车或停顿怎么办？因为两侧的速度要基本一致）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能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的优势：图片更清晰，可对病害的发展进行对比TS3的优势：360°扫描、图片更清晰、可对病害的发展进行对比、安装更灵活，适用范围更广。TS3的弱点：速度相对较慢TS3的优势：360°扫描、图片更清晰、安装更灵活，适用范围更广；找渗漏水更精确可靠。TS3的弱点：速度相对较慢德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统TS3隧道三维激光红外车载扫描系统德国SPACETEC公司激光红外技术型隧道三维激光扫描系统■系统原理■系统硬件及软件介绍■检测成果及应用范围■系统技术优势■实际工程应用案例■典型病害结果图片德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统■系统原理德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统隧道三维激光扫描系统是由德国SPACETEC公司生产的、世界最先进技术的隧道检测系统，是一种全新的隧道检测方法，运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，其使用的测量介质为激光和红外线。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统隧道衬砌表观图像任意部位横断面图红外温度图像德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统■系统硬件及软件介绍德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统该检测系统硬件主要由四部分构成：带电镜驱动和控制器的360度扫描头两套同步数据采集和存储系统配套改装运载车辆辅助测量设备德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统主要性能：高达300Hz的旋转速度：镜头旋转速度是影响测量速度的一个关键性能指标。360度视角记录：一次记录扫描能用360度的视角对衬砌及路面表面进行全面记录。360度上的10000像素分辨率：三个记录频道的像素密度是一样的，这样记录的结果有利于裂缝的识别。带电镜驱动和控制器的360度扫描头德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统主要性能：两套记录和存储系统：同时记录和存储数据，一台用于测量，另一台可用于检查和临时数据处理，便于分析数据的正确性，加快工作进度。三个同步记录频道：在一次记录扫描下，TS3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，生成多种不同的分析结果。两套同步数据采集和存储系统德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统最大的灵活性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的空间，且能提供相应载重能力的运输机车上。这可以是像小型货车和小客车等公路交通工具，也可以是任何能描述的轨道车辆。这使得扫描系统可适用于任何应用，不管是公路、铁路还是城市轻轨地铁隧道，也可适用于能源隧道和水工隧道。配套改装运载车辆德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统激光测量校准设备经过一定的使用时间后，应对激光测量图像的颜色进行校正，以确保测量图像的真实性，防止失真现象。静态测量设备检测前须对激光头高度、系统倾斜角度等进行测量，测量数据用于对隧道检测数据的几何校正分析。辅助测量设备德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统工作参数如下：扫描头工作频率：旋转速度可达250~300Hz(即扫描头每秒可旋转250~300转)螺旋线纵向间距：相邻两条扫描测线纵向间距为2~5mm扫描精度：每条扫描线(360°范围)10000激光测点，2500000~3000000点/秒德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统隧道检测数据处理主要流程如下：数据分解数据过滤几何校正温度校正病害标记图像查看动画演示报告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的偏移、倾角变化等导致的几何误差利用温度记录板测量的数据修正记录的温度数据，利于判断渗漏水等从处理的图像中根据规则标记衬砌开裂、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自身在隧道内行走检测的视角看隧道表观状态德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统重点介绍三个功能软件：病害标识软件tunnel-inspector数据分析工具Tuview动画演示软件Tudrive德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统病害标识根据数据处理后得到的实际图谱，与预设的病害标准图对比分析，分别对应标识相应病害现象如不同宽度的衬砌裂缝、不同状态的渗漏水、露筋、衬砌掉块等。病害标识软件tunnel-inspector德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统数据统计功能：能以合理和可选择性的方式列表或统计分析各型病害的分布及总量情况，便于开展分段评估和数据整理工作。对比分析功能：能将检测工作前后两次的数据重叠，从而分析各部位病害的发展和变化情况，对判断病害的发展趋势具有重要作用。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统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，用不同功能键实现诸如搜索一个特定的点、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）同步显示数据分析软件Tuview德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统细部观察：可以选择某一细部，然后进行全分辨率观察。有不同的选项可供选择来以最佳效果显示细部图像，例如可以通过改变视角以取得最佳观察效果。测量：可以测量三维图像中任意两个有效点或者两个分开的横截面间的距离。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统净空绘图：可通过实物或限界对隧道的净空进行核对，并可生成相应结果的图像。地理坐标：如果有隧道的地理位置数据并且可参照国家坐标进行变换，就可以将隧道实际地理环境模拟显示。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统高分辨率细节显示（图像放大）对比度和亮度的显示变化细节的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的数值，如x/y值带有可自由选择颜色和临界距离的净空图轨迹位置的变化模拟体积计算（例如，开裂体积，填充体积）生成图像册的打印功能（连续打印功能）德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统TuDrive软件不仅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的有用的功能。导航：TuDrive允许使用者自由移动，例如可以可变速度向前或向后移动，或者移动到某一确定点；可以分开或同时并列显示可视化图像或热感应图像；可以预先设定图像的移动然后再播放；还可以实时显示变化曲线。动画演示软件Tudrive德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统■现场检测及检测成果德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统交通组织交通组织较为灵活，当具备完全封闭的条件时，最好封闭交通进行检测。但一般情况下，特别是交通量大的高速公路，可选择晚上交通量相对较小的时间段，采用分段临时交通管制的办法，减少对公路营运的影响。对个别无法中断交通的隧道，也可仅封闭一个行车道进行检测。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统车辆行驶位置现场检测时，可根据实际情况确定，采用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。建议方式。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统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，因此行驶车辆在处理后的隧道图像中长度通常不超过1m。德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统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德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统检测成果：衬砌表观图像数据红外温度数据衬砌内净空尺寸数据成果展现方式: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德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统照片式衬砌外观病害展布图德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统衬砌表观图像红外温度图像德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统衬砌断面内净空截图德国SPACETEC公司TS3型隧道三维激光扫描系统局部细节展示检测过程及结果动画演示德国S