CN104535649A - 裂缝无人智能检测机 - Google Patents

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刘凯
王春娇
周峰
李家坡
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Abstract

裂缝无人智能检测机，包括机身、收缩脚架（11）、减震平稳云台（3）、安全气囊包（12）、电机（15）、电池仓（14）桨（2），其特征在于：机身四个角各设有桨（2）及保护圈（1），机身下部设有收缩脚架（11），机身上还设有与飞行控制器（8）电路连接的超声探伤仪（6）、红外测距传感仪（7）、GPS（9）、图像传送器（10）、前置摄像头 17、上置摄像头 5、激光灯4、电机（15）、电机调速器（14）。本发明高效、精准、安全的宽度测量，极大地推动了大坝、桥梁、房屋建筑裂缝检测事业的发展，具有良好的经济前景。

Description

裂缝无人智能检测机
技术领域：
  本发明涉及水利、建筑工程、通信工程、航空航天技术领域。
背景技术：
传统的裂缝检测技术存在许多难以克服的缺点，如：仪器设备的价格昂贵, 实验数据的解释需要专门的技知识, 难以进行长期检测；被测点必须是可以接近的；需要繁琐的电缆把传感器测量装置同控制中心相连接；国内较为先进的检测仪由于价格，损耗，体积等诸多限制也大都只适用于大型桥梁、建筑的检测。
本发明专利利用无人机机动速度快、自驾功能强、可到达的环境范围广的特点，在无人机上装配高精光学成像系统、超声自动探伤仪等设备，对水工结构、桥梁、房屋建筑裂缝实现自动发现，对其图片实现清晰获取，再传回计算机利用图像处理软件和换算自动测量出其精确宽度；从而达到能够在人接触不到的复杂环境中自动、高效、精准作业的目的。
发明内容：
本发明旨在提供一套系统，可在工作环境复杂的地方自动发现水利、桥梁、建筑各个地方的裂缝，对事故裂缝进行安全而精确的测量，最后由计算机清楚的显现其结果。利用航空航天和通信工程方面知识应用在水利工程、建筑工程、土木工程。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：
裂缝无人智能检测机，包括机身、收缩脚架（11）、减震平稳云台（3）、安全气囊包（12）、电机（15）、电池仓（14）桨（2），其特征在于：机身四个角各设有桨（2）及保护圈（1），机身下部设有收缩脚架（11），机身上还设有与飞行控制器（8）电路连接的超声探伤仪（6）、红外测距传感仪（7）、GPS（9）、图像传送器（10）、前置摄像头 17、上置摄像头 5、激光灯4、电机（15）、电机调速器（14）。
利用飞行控制器和GPS对无人机稳定自动航点驾驶和定点悬停，在其自动驾驶过程中使用装配的超声探伤仪对水工结构、桥梁、建筑不断发射超声波，发现裂缝的所在，并在发现后报警及时告知工作者，工作者再在小范围内通过摄像头拍摄的画面找到裂缝，让无人机定点悬停，镭射激光灯发射两条激光线，通过比较激光点的实际距离和图片距离算图片比例系数，再稳定的获取裂缝和激光点图片，将高清的图片传回计算机，用MATLAB对图片进行二值化处理，最后通过裂缝的边缘线提取使用点像素法算出标志点距离和裂缝宽度，利用已编好的程序计算机软件会通过比较激光点的实际距离和图片距离自动算出图片比例系数，自动算出裂缝实际长度。为了保证摄像头取景的广度和无人机的安全，在无人机装载两个高清摄像头，在一个摄像头拍摄裂缝时，另外一个摄像头观察周围景物，两个摄像头相互配合更能从好的角度获取裂缝信息。本发明考虑到无人机安全，自主研发出了红外测距系统和空气气囊对检测机进行保护。
发明效果：
（1）本系统造价相对较低，为大规模推广到实际应用满足了现实条件。
（2）非接触性远距离检测，不受检测角度影响，全方位检测，且黑暗时亦可以检测，可大幅提高安全性。
（3）对于大型水面及复杂地势的桥梁、水工结构，具有独特检测优势，且耗费成本极其低廉。可进行市场上大规模应用推广。
（4）自动化程度高，无人机自动飞行；自动发现裂缝并报警；无人机受到撞击等危险后自动悬停；开发软件将自动显现裂缝测量信息等。
附图说明：
图1为本发明俯视结构示意图，
图2为本发明主视图，
图3为本发明右视图。
附图各部件标注的具体名称：
1.保护圈 2.桨 3. 减震平稳云台4.上置镭射激光灯 5.上置摄像头 6. 超声探伤仪 7.感应器 8.飞行控制器 9.GPS  10. 图像传送器  11. 收缩脚架 12.安全气囊包 13.电池仓 14.电机调速器 15.电机 16.前置镭射激光灯 17.前置摄像头。
具体实施方式：
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述实施例
 裂缝无人智能检测机，包括机身、收缩脚架（11）、减震平稳云台（3）、安全气囊包（12）、电机（15）、电池仓（14）桨（2），其特征在于：机身四个角各设有桨（2）及保护圈（1），机身下部设有收缩脚架（11），机身上还设有与飞行控制器（8）电路连接的超声探伤仪（6）、红外测距传感仪（7）、GPS（9）、图像传送器（10）、前置摄像头 17、上置摄像头 5、激光灯4、电机（15）、电机调速器（14）。
将需要测绘的桥梁段航点写入飞行控制器板（8），检查检测机固件的固定和线路，然后遥控检测机起飞，收起收缩脚架（11），高转速电机（15）带动碳纤维桨（2）迅速转动，切换自动航行功能，无人机按开源飞行控制器（8）中的程序航点自行飞去，在计算机屏幕上观察前置摄像头（17）拍摄的检测机所在环境，减震平稳云台（3）保持摄入图像稳定，通过图像传送器（10）传送至计算机显示，待检测机飞行到待测桥梁段，打开红外测距传感仪（7）和超声探伤仪（6），探伤仪（6）向桥梁发射超声波，探伤仪发现裂缝后报警，工作人员开始手动遥控检测机，上置摄像头（5）和前置摄像头（17）视觉互相补充,共同发现裂缝的具体位置，检测机立即向裂缝靠拢，当裂缝位于桥面或其他适宜位置，上置摄像头（5）转成平态以观察检测机环境。前置摄像头（17）垂直向下，裂缝在桥底则用上置摄像头（5）拍摄裂缝，前置摄像头（17）取景，上置镭射激光灯（4）、（16）调整方向发射两线激光，调整好检测机姿态，待裂缝和激光点如屏幕视野中心，GPS（9 ）控制飞机定点悬停，前置摄像头（17）拍摄裂缝图片，通过图像传送器（10）传送至计算机数据库。检测机自动返航或继续下个航点工作。计算机对拍摄的图片进行灰度、二值化处理，使图片干净，通过对裂缝边缘及激光点的提取，利用像素差算出图片的列裂缝距离和激光点间距，软件自动将图片激光点间距与实际间距比较，得出图片与实际大小比例系数，系数乘以图片裂缝宽度，得出裂缝真实值，完成工作流程。
在检测机安全方面，先进的APM飞行控制器板（8） 和GPS9 将保证无人机的稳定飞行；红外测距传感仪开启后将检测机离障碍物信息反馈给飞行控制器板（8），飞控执行编好的悬停程序，通过电机调速器（14）控制电机（15） 转速，使飞机悬停锁定，飞行控制器板（8）报警，如若工作者操作失误，检测机将自行避免与桥梁碰撞；另外加以保护圈（1）亦可保护桨（2）的安全。在水域工作，若万一检测机掉入水中，安全气囊包（12）将自动打开，使检测机不沉。

Claims (1)

1.裂缝无人智能检测机，包括机身、收缩脚架（11）、减震平稳云台（3）、安全气囊包（12）、电机（15）、电池仓（14）桨（2），其特征在于：机身四个角各设有桨（2）及保护圈（1），机身下部设有收缩脚架（11），机身上还设有与飞行控制器（8）电路连接的超声探伤仪（6）、红外测距传感仪（7）、GPS（9）、图像传送器（10）、前置摄像头 （17）、上置摄像头（ 5）、激光灯（4）、电机（15）、电机调速器（14）。
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