CN105181712A - 脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统及检测方法，系统包括脆性涂层、平板式光学扫描仪、处理单元和输出设备，脆性涂层涂于结构需检测表面并且具有与平板式光学扫描仪扫描平面相适形的检测平面，检测平面平行于结构需检测表面；本发明中针对现有结构表面裂缝检测设备及方法难以消除结构表面初始缺陷对反射信号和检测结果的不利影响，综合利用脆性涂层平面映射结构表面裂缝技术和平板式光学扫描成像技术，能够准确映射基底结构表面裂缝，并从源头上消除基底结构表面上的起伏、坑洞、色斑、色差等初始几何、物理缺陷对检测信号构成的背景噪音影响，最终获得裂缝宽度等几何特征的准确信息。

Description

脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种土木工程领域，特别涉及一种用于结构安全的检测设备及其安全评价方法。

背景技术

结构(桥梁、建筑等)表面裂缝是结构内部病害的外在表现，从表面裂缝的状态可判断出结构的具体状态，可及时避免灾难性事故发生。实践中，较为普遍的通过对表面形态的检测来进行日常的定期检查以及定期监测，以检测或监测结构的运行状态。

现有技术中，对结构表面裂缝宽度等几何特征的检测识别，一般采用红外线反射信号检测裂缝宽度、可见光反射放大镜观测裂缝宽度、照相/摄像匹配图像软件检测裂缝宽度、滚轮式移动扫描检测裂缝宽度等技术；这些技术虽然能够不同程度的获得裂缝几何参数，但都存在一个重要的技术缺陷，即由于结构表面存在初始缺陷，如起伏、坑洞、色斑、色差等，在进行数据获取操作过程中均会对可见光或电磁波反射信号的干扰，在后期采用图像软件识别方式来消除大量这类由上述干扰造成的背景噪音，由此造成较大的裂缝检测误差，从而影响对结构安全性的判断，影响结构安全使用。

因此，需要一种结构表面裂缝检测设备，具有使用方便，结构简单的特点，对结构表面裂缝进行检测过程中直接消除表面初始缺陷的干扰，减小甚至避免较大的裂缝检测误差，经济高效、及时准确检测出危及结构安全的病害，为结构的安全性评价提供准确的判断标准。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的提供一种脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统及检测方法，具有使用方便，结构简单的特点，对结构表面裂缝进行检测过程中直接消除表面初始缺陷的干扰，减小甚至避免较大的裂缝检测误差，经济高效、及时准确检测出危及结构安全的病害，为结构的安全性评价提供准确的判断标准。

本发明的脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统，包括脆性涂层、平板式光学扫描仪、处理单元和输出设备，所述脆性涂层涂于结构需检测表面并且具有与平板式光学扫描仪扫描平面相适形的检测平面，所述检测平面平行于结构需检测表面；

所述处理单元基于平板式光学扫描仪的光学分辨率对平板式光学扫描仪传输的扫描图形进行运算识别后由输出设备输出。

进一步，所述脆性涂层涂覆并固化后其检测平面的白度大于55％；

进一步，所述脆性涂层的材料极限拉应变小于普通硅酸盐水泥混凝土极限拉应变值；

进一步，所述脆性涂层至少形成检测平面的材料为白水泥、石膏或石灰；

进一步，所述脆性涂层涂覆并固化后其检测平面的白度大于87％。

本发明还公开了一种脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测方法，包括下列步骤：

a.在结构需检测表面涂覆脆性涂层，并固化后形成检测平面；

b.将平板式光学扫描仪扫描平面贴合于检测平面进行扫描，所采集的检测平面几何图形数据发送至处理单元；

c.处理单元将获得的检测平面几何图形数据进行储存并发送至输出设备。

进一步，步骤c中，处理单元将检测平面几何图形基于检测平面几何图形的光学分辨率进行运算识别处理后储存并发送至输出设备；

进一步，还包括下列步骤：

d.处理单元将获得的检测平面几何图形数据与储存的安全数据进行分析，获得结构的安全等级。

本发明的有益效果：本发明的脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统及检测方法，针对现有结构表面裂缝检测设备及方法难以消除结构表面初始缺陷对反射信号和检测结果的不利影响，综合利用脆性涂层平面映射结构表面裂缝技术和平板式光学扫描成像技术，能够准确映射基底结构表面裂缝，并从源头上消除基底结构表面上的起伏、坑洞、色斑、色差等初始几何、物理缺陷对检测信号构成的背景噪音影响，最终获得裂缝宽度等几何特征的准确信息。

本发明形成平板式光学扫描的理想条件，直接利用扫描仪光学分辨率物理特性用于裂缝图像运算识别，相对于现有技术，本发明对结构表面裂缝几何特征的检测结果更加精准可靠，且计算过程简单；本发明对结构各种表面材料类型和初始表面条件均不排斥，相比现有技术，具有更好的对象适应性和更广的应用范围；同时，本发明的系统关键硬件、软件均可及时更换升级而不会影响其持续连贯运行，系统稳定可靠性好，长期运行且成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明结构示意图，如图所示：本实施例的脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统，包括脆性涂层3、平板式光学扫描仪4、处理单元5和输出设备6，所述脆性涂层3涂于结构1需检测表面并且具有与平板式光学扫描仪4扫描平面相适形的检测平面，所述检测平面平行于结构1需检测表面；结构1可以是桥梁、建筑，包括混凝土结构、钢结构等等；如图所示，平板式光学扫描仪4扫描平面紧贴检测平面，与结构表面裂缝2的裂缝开口延伸线垂直，易于获得准确的图像；

所述处理单元5基于平板式光学扫描仪4的光学分辨率对平板式光学扫描仪传输的扫描图形进行运算识别后由输出设备6输出；

其中，处理单元5一般采用计算机等处理设备，平板式光学扫描仪4与处理单元5以传输信号的方式连接，包括有线或者无线、网络信号连接，输出设备与处理单元5连接用于接收处理单元5的输出命令，处理单元5将获得的扫描图形输出至输出设备6，平板式光学扫描仪4的扫描图形经过处理单元5的处理后输出至输出设备，输出设备6可以是显示器、打印设备以及报警设备等等。

本实施例中，所述脆性涂层3涂覆并固化后其检测平面的白度大于55％，是平板式光学扫描仪能够接受的白度范围，为了防止外部透入干涉光线，平板式光学扫描仪的扫描平面的边缘可做封闭处理，如设置柔性密封边缘等；较高的白度范围，不但在平面的基础上消除起伏、坑洞，还利于消除色斑、色差对反射信号和检测结果的不利影响。

本实施例中，所述脆性涂层3的材料极限拉应变值小于普通硅酸盐水泥混凝土极限拉应变值；脆性涂层的材料在结构需检测表面发生裂纹时，脆性涂层易于与结构能够同步发生裂纹，更为真实的反应结构裂缝的几何特征，从而提供更为真实的安全评价参考数据。

本实施例中，所述脆性涂层3至少形成检测平面的材料为白水泥、石膏或石灰；脆性涂层可以为复合层，即只有检测平面具有所需的平整度和白度，底层除了极限拉应变值以外其他值不限，该结构利于根据需要保证脆性涂层的附着强度等；当然，也可以整个脆性涂层为单一结构，均采用白水泥、石膏或石灰，从成本上具有节约。

本实施例中，所述脆性涂层3涂覆并固化后其检测平面的白度大于87％，较大的白度更利于平板式光学扫描仪获取高分辨率的结构裂缝几何图形，图像更为清晰，为后续处理节约时间及经济成本。

本发明还公开了一种脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测方法，包括下列步骤：

a.在结构需检测表面涂覆脆性涂层，并固化后形成检测平面；涂覆脆性涂层的过程中，进行表面平面化处理，最终形成检测平面，在此不再赘述；

b.将平板式光学扫描仪4扫描平面贴合于脆性涂层的检测平面进行扫描，所采集的检测平面几何图形数据发送至处理单元；平板式光学扫描仪4扫描平面即为该扫描仪的扫描端口(玻璃平板)；

c.处理单元5将获得的检测平面几何图形数据进行储存并发送至输出设备6。

本实施例中，步骤c中，处理单元5(普通计算机即可)将检测平面几何图形基于检测平面几何图形的光学分辨率进行运算识别处理后储存并发送至输出设备；运算识别处理指的是处理单元根据平板式光学扫描仪在进行该扫描活动的分辨率对图形进行去噪处理，从而得出更清晰的裂缝图形，在较高分辨率的前提下，结果更为准确。

本实施例中，还包括下列步骤：

d.处理单元5将获得的检测平面几何图形数据与储存的安全数据进行分析，获得结构的安全等级；安全数据指的是预存于处理单元的结构裂缝的极限数据，可以是平均值，当检测到的即时裂缝数据(经过计算得到的平均值)超出或者等于极限数据，即认为是不安全，需要检修维护；并可根据二者的差值确定安全等级，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统，其特征在于：包括脆性涂层、平板式光学扫描仪、处理单元和输出设备，所述脆性涂层涂于结构需检测表面并且具有与平板式光学扫描仪扫描平面相适形的检测平面，所述检测平面平行于结构需检测表面；

所述处理单元基于平板式光学扫描仪的光学分辨率对平板式光学扫描仪传输的扫描图形进行运算识别后由输出设备输出。

2.根据权利要求1所述的脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统，其特征在于：所述脆性涂层涂覆并固化后其检测平面的白度大于55％。

3.根据权利要求2所述的脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统，其特征在于：所述脆性涂层的材料极限拉应变小于普通硅酸盐水泥混凝土极限拉应变值。

4.根据权利要求3所述的脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统，其特征在于：所述脆性涂层至少形成检测平面的材料为白水泥、石膏或石灰。

5.根据权利要求2所述的脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统，其特征在于：所述脆性涂层涂覆并固化后其检测平面的白度大于87％。

6.一种脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测方法，其特征在于：包括下列步骤：

a.在结构需检测表面涂覆脆性涂层，并固化后形成检测平面；

b.将平板式光学扫描仪扫描平面贴合于检测平面进行扫描，所采集的检测平面几何图形数据发送至处理单元；

c.处理单元将获得的检测平面几何图形数据进行储存并发送至输出设备。

7.根据权利要求6所述的脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统，其特征在于：步骤c中，处理单元将检测平面几何图形基于检测平面几何图形的光学分辨率进行运算识别处理后储存并发送至输出设备。

8.根据权利要求7所述的脆性涂层映射结构表面裂缝平板扫描检测系统，其特征在于：还包括下列步骤：

d.处理单元将获得的检测平面几何图形数据与储存的安全数据进行分析，获得结构的安全等级。