本文關(guān)鍵詞：基于移動激光掃描技術(shù)的隧道限界檢測研究

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【摘要】：如何精確高效地采集到隧道斷面數(shù)據(jù),根據(jù)采集的數(shù)據(jù)獲取相關(guān)信息,并在此基礎(chǔ)上進行相關(guān)的分析與研究是城市軌道交通隧道限界檢測亟需解決的問題。激光掃描技術(shù)具有對空間物體高分辨率、高效率、高精度檢測的特點,適合用于解決隧道限界檢測問題。經(jīng)過對國內(nèi)和國外限界檢測的現(xiàn)狀進行詳細地調(diào)研,本文在參考前期移動激光掃描設(shè)備的基礎(chǔ)上,對原基于學習版的STM32系統(tǒng)進行有效裁剪和功能改進。改進后的移動激光掃描系統(tǒng)能夠提供準確的地下空間數(shù)字信息服務(wù)并且更加適合工業(yè)生產(chǎn)的需要,該系統(tǒng)具有體積小,耗能低,高效率,高精度等特點。限界檢測系統(tǒng)以STM32微處理器作為中央處理單元,通過Faro Focus3D采集斷面信息,通過光電式編碼器采集里程信息,通過二維傾角儀采集系統(tǒng)的實時姿態(tài)信息;利用TTL同步方式根據(jù)光電編碼器的脈沖通過串行通信端口RS232來控制激光掃描儀的掃描頻率;對采集的信息進行線下處理,利用Matlab2013b對采集的數(shù)據(jù)進行去噪聲和壓縮等預處理,將結(jié)果與已內(nèi)置標準限界數(shù)據(jù)進行比較,得出具體病害位置。本文以利用移動激光掃描技術(shù)實現(xiàn)隧道限界檢測為研究重點,繪制新型電路板替代原系統(tǒng)的學習板,設(shè)計電源轉(zhuǎn)換模塊為系統(tǒng)各電子部件供電,搭建隧道仿真環(huán)境,設(shè)計隧道限界檢測方法,對系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進行預處理和限界檢測應(yīng)用研究,并在上海宜山路地鐵站路段進行現(xiàn)場測試,實驗結(jié)果和現(xiàn)場測試結(jié)果充分證明了系統(tǒng)研究的合理性和有效性,研究結(jié)果基本達到了研究期望。
【關(guān)鍵詞】：移動激光掃描 隧道檢測 限界 嵌入式系統(tǒng)
【學位授予單位】：上海工程技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U452.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景12-17
• 1.1.1 城市軌道交通發(fā)展12
• 1.1.2 隧道限界檢測12
• 1.1.3 三維激光掃描技術(shù)12-14
• 1.1.4 移動激光掃描14-15
• 1.1.5 現(xiàn)有研究工作狀況分析15-17
• 1.2 研究意義17
• 1.3 隧道檢測技術(shù)現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 國外隧道限界檢測研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.2 國內(nèi)隧道限界檢測研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 研究內(nèi)容與研究方法20-22
• 1.4.1 研究內(nèi)容20
• 1.4.2 章節(jié)安排20-22
• 第二章 限界檢測系統(tǒng)總體設(shè)計22-29
• 2.1 激光測距原理22-24
• 2.1.1 脈沖法測距原理22-23
• 2.1.2 相位法測距原理23-24
• 2.1.3 三角法測距原理24
• 2.1.4 PinPoint精密測距原理24
• 2.2 限界檢測原理24-27
• 2.2.1 限界檢測內(nèi)容24-26
• 2.2.2 限界檢測原理26-27
• 2.2.3 限界檢測過程27
• 2.3 限界檢測系統(tǒng)總體設(shè)計27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 限界檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計29-38
• 3.1 檢測系統(tǒng)硬件總體設(shè)計29-30
• 3.2 系統(tǒng)承載車設(shè)計30-31
• 3.2.1 系統(tǒng)承載車模型設(shè)計30-31
• 3.2.2 系統(tǒng)承載車實物31
• 3.3 電源模塊設(shè)計31-33
• 3.3.1 電壓轉(zhuǎn)換原理31-32
• 3.3.2 電壓轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計圖32
• 3.3.3 電壓轉(zhuǎn)換模塊實物32-33
• 3.4 傳感器模塊設(shè)計33-35
• 3.4.1 光電編碼器33-34
• 3.4.2 激光掃描儀34-35
• 3.4.3 二維傾角儀35
• 3.5 功能模塊設(shè)計35-36
• 3.5.1 ECU35-36
• 3.5.2 液晶顯示屏36
• 3.6 本章小結(jié)36-38
• 第四章 限界檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計38-47
• 4.1 檢測系統(tǒng)軟件總體設(shè)計38-39
• 4.2 模塊設(shè)計39-43
• 4.2.1 初始化程序39
• 4.2.2 系統(tǒng)主程序39-40
• 4.2.3 數(shù)據(jù)采集程序40-42
• 4.2.4 數(shù)據(jù)同步程序42-43
• 4.3 環(huán)境配置及接口模塊設(shè)計43-46
• 4.3.1 時鐘配置43-44
• 4.3.2 定時器配置44-45
• 4.3.3 SD卡驅(qū)動程序45
• 4.3.4 FAT文件系統(tǒng)移植45-46
• 4.3.5 USB驅(qū)動程序46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第五章 限界檢測方法研究47-56
• 5.1 空間三維重建47-51
• 5.1.1 三維重建方法47
• 5.1.2 系統(tǒng)三維重建47-51
• 5.2 點云預處理51-52
• 5.2.1 點云去噪聲51-52
• 5.2.2 點云壓縮52
• 5.3 限界檢測52-55
• 5.3.1 定位問題52-53
• 5.3.2 傾斜校正53-54
• 5.3.3 坐標變換54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 第六章 系統(tǒng)測試與誤差分析56-63
• 6.1 模擬環(huán)境測試與誤差分析56-60
• 6.1.1 模擬環(huán)境測試56-58
• 6.1.2 誤差分析58-60
• 6.2 現(xiàn)場測試與誤差分析60-62
• 6.2.1 現(xiàn)場測試60-62
• 6.2.2 誤差分析62
• 6.3 本章小結(jié)62-63
• 第七章 總結(jié)與展望63-65
• 7.1 總結(jié)63
• 7.2 展望63-65
• 參考文獻65-68
• 附錄1 MCU電路圖68-69
• 附錄2 電壓耦合模塊電路圖69
• 附錄3 編碼器引腳圖69-70
• 附錄4 二維傾角儀的引線定義70-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果71-72
• 致謝72-73

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本文編號：521962