CN107504901B - 利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法，其步骤包括：a、在无人机上安装刻度产生装置；b、驱动无人机在目标混凝土结构表面(2)飞行，当无人机的普通摄像头发现裂缝(3)后，无人机悬停在裂缝(3)前方；c、无人机的刻度产生装置动作，使目标混凝土结构表面(2)的裂缝(3)附近出现刻度；d、用无人机的高清摄像头正对裂缝(3)拍照，使得裂缝(3)和刻度出现在同一张照片内；e、在电脑上用Photoshop软件对照片进行处理，将刻度移动到裂缝(3)上；f、直接根据刻度读出裂缝(3)的宽度。该方法能精确测量裂缝(3)实际宽度。

Description

利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土监测领域，具体讲是一种利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法。

背景技术

建筑物或构筑物的混凝土结构表面因长期的风吹日晒雨淋或海水腐蚀等因素难免会出现裂缝。而一旦裂缝宽度大于某设定的临界值，就需要对混凝土结构进行修护，否则任由裂缝自由发展，就会破坏建筑物或构筑物的强度、耐久性和稳定性。所以，对混凝土结构表面裂缝宽度的监测，是混凝土结构养护中的重要课题。

然而，建筑物或构筑物的混凝土结构表面的某些位置，由于地形、结构、位置等原因，如高楼的外墙或是桥梁的桥墩等，很难进行人工监测。现有技术中，有人提出了利用无人机进行拍照，再通过测量照片在电脑屏幕上所显示的宽度，并综合照片像素、显示器像素、拍照距离等因素去换算，进而推出裂缝宽度的设想。然而上述设想最大的缺陷是，由于无人机拍摄的角度尤其是与裂缝的距离是不确定的，且换算时还需要综合拍照像素、成像像素、成像分辨率等因素，故最后推算出来的结果误差较大，推算出来的数据很不精确，根本无法作为是否需要养护的依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能精确测量裂缝实际宽度的利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法。

本发明的一种技术解决方案是，提供一种利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法，其步骤包括：

a、在无人机上安装刻度产生装置；

b、驱动无人机在目标混凝土结构表面飞行，当无人机的普通摄像头发现裂缝后，无人机悬停在裂缝前方；

c、无人机的刻度产生装置动作，使目标混凝土结构表面的裂缝附近出现刻度；

d、用无人机的高清摄像头正对裂缝拍照，使得裂缝和刻度出现在同一张照片内；

e、在电脑上用Photoshop软件对照片进行处理，将刻度移动到裂缝上；

f、直接根据刻度读出裂缝的宽度。

本发明利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法与现有技术相比，具有以下优点。

由于刻度和裂缝均位于同一拍摄角度、同一距离的同一张照片，这就避免了拍摄角度及距离对结果的干扰，且宽度是在该照片上直接读取，这就排除了成像像素、显示像素、照片分辨率等需要进行大量计算的复杂因素，直观、精准的测量出裂缝的实际宽度，误差很小，为是否需要养护的提供了确凿证据。

作为一种优选，步骤a中的刻度产生装置是指，无人机的机架设有弓弩，机架的顶部设有一个水平套筒，水平套筒内活动套合有一根触杆，触杆尾部与弓弩的扳机之间经一根拉索连接；弓弩上弦时，触杆前端前凸于弩箭前端；弩箭头部设有海绵顶头，海绵顶头经胶与一个带刻度的薄膜的后表面粘结，薄膜前表面也涂胶，薄膜前表面的胶的粘性大于薄膜后表面的胶；弩箭后端与弓弩之间设有连接绳；

步骤c中的动作是指，无人机沿垂直于目标混凝土结构表面的方向前进，触杆触碰到墙面而后退，带动拉索扳动扳机，弩箭射出，利用弩箭对墙面的撞击力，使得带刻度的薄膜粘结在目标混凝土结构表面的裂缝附近后，弩箭在牵引绳作用下与薄膜脱离。

上述优选方案的优点为：利用弩箭对墙面的撞击力，实现贴膜过程，粘结的动力由弩箭发出，发力时间短、发力速度快，无人机受到向后的反作用力较小，不会干涉到无人机的平衡，使无人机飞机平稳，避免无人机受力倾覆；而且，薄膜前面的胶粘性大于后面的胶，这样，薄膜贴住墙面后，只需由连接绳提供轻微的拉力，就实现了弩箭与薄膜脱离；况且，触杆与墙面轻微接触就能发射，接触过程时间短、反作用力小，不会破坏无人机的平衡；况且，上述装置均是纯机械式连接和传动，而无人机由于无线控制，客观上需要尽可能的减少电磁干扰，而机械式连接和传动，没有增加任何电器件，不会对无人机形成任何电磁干扰，进一步确保无人机的稳定性。

作为又一种优选，步骤a中的刻度产生装置是指，机架设有向前的顶推气缸和向后的平衡气缸，平衡气缸的活塞杆上设有配重块；顶推气缸的活塞杆前部设有海绵顶头，海绵顶头经胶与一个带刻度的薄膜的后表面粘结，薄膜前表面也涂胶，薄膜前表面的胶的粘性大于薄膜后表面的胶；

步骤c中的动作是指，启动顶推气缸，将带刻度的薄膜按压粘结在目标混凝土结构表面，且平衡气缸同步带动配重块后移；薄膜在目标混凝土结构表面粘结牢固后，顶推气缸回缩，与薄膜脱离。

上述优选方案的优点为：当顶推气缸向前推移按压薄膜，平衡气缸也同步后推配重块，前后两端同步双向伸缩，确保无人机受到墙面反作用力时，仍然能保持平衡；上述结构，功能稳定可靠。

作为又一种优选，步骤a中的刻度产生装置是指，机架上设有一个向前的延展气缸，延展气缸的活塞杆前端固定有一个挡板，挡板上贯穿有多个平行的长通孔，延展气缸活塞杆中段设有一个墨盒，墨盒前部设有一个喷嘴；

步骤c中的动作是指，延展气缸前伸，使得挡板和喷嘴靠近目标混凝土结构表面的裂缝，喷嘴向前喷墨，墨汁经过挡板的各个长通孔，在目标混凝土结构表面喷涂出多条宽度不同的墨迹式刻度。

上述技术方案的优点为，无人机与混凝土结构表面始终无接触，自然不会受到任何反作用力，故飞机平衡性好，避免抵靠墙面时反作用力过大而倾覆的状况；而且，延展气缸的存在，能使得喷嘴尽可能的接近目标混凝土表面，减少了喷墨距离，确保墙面上刻度的墨迹清晰，而且，避免了无人机为喷墨清晰而过于接近混凝土表面从而发生倾覆意外的状况，进一步增大安全性。

附图说明

图1是本发明利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法的无人机的一种实施例的结构示意图。

图2是本发明利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法的无人机的另一种实施例的结构示意图。

图3是本发明利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法的无人机的又一种实施例的结构示意图。

图4是本发明利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法的实施例1、2的拍摄照片的示意图。

图5是本发明利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法的实施例1、2的照片经过Photoshop处理后的示意图。

图6是本发明利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法的实施例3的拍摄照片的示意图。

图7是本发明利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法的实施例3的照片经过Photoshop处理后的示意图。

图中所示1、机架，2、目标混凝土结构表面，3、裂缝，4、薄膜，5、海绵顶头，6、弓弩，6.1、扳机，6.2、弩箭，7、套筒，8、触杆，9、拉索，10、顶推气缸，11、平衡气缸，12、配重块，13、墨盒，14、挡板，15、长通孔，16、喷嘴，17、延展气缸，18、墨迹式刻度。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法，它包括以下步骤。

a、在无人机上安装刻度产生装置。

b、驱动无人机在目标混凝土结构表面2飞行，当无人机的普通摄像头发现裂缝3后，无人机悬停在裂缝3前方。

c、无人机的刻度产生装置动作，使目标混凝土结构表面2的裂缝3附近出现刻度。

d、用无人机的高清摄像头正对裂缝3拍照，使得裂缝3和刻度出现在同一张照片内。所述的高清摄像头和普通摄像头是相对概念，高清即分辨率相对高的摄像头，普通即分辨率相对低的摄像头。高清摄像头一般是由另一架无人机携带的，而普通摄像头则是由安装刻度产生装置的无人机携带。

e、在电脑上用Photoshop软件对照片进行处理，将刻度移动到裂缝3最宽的位置上。

f、直接根据刻度读出裂缝3的宽度。

如图1、图4、图5所示，本发明技术方案的一个实施例如下。

步骤a中的刻度产生装置是指，无人机的机架1设有弓弩6，机架1的顶部设有一个水平套筒7，水平套筒7内活动套合有一根触杆8，本实施例中的水平套筒7是指贯通有一个供触杆8穿过的水平向通孔的方块。触杆8尾部与弓弩6的扳机6.1之间经一根拉索9连接；弓弩6上弦时，触杆8前端前凸于弩箭6.2前端；弩箭6.2头部设有海绵顶头5，海绵顶头5经胶与一个带刻度的薄膜4的后表面粘结，薄膜4前表面也涂胶，薄膜4前表面的胶的粘性大于薄膜4后表面的胶；弩箭6.2后端与弓弩6之间设有连接绳。

步骤c中的动作是指，无人机沿垂直于目标混凝土结构表面2的方向前进，触杆8触碰到墙面而后退，带动拉索9扳动扳机6.1，弩箭6.2射出，利用弩箭6.2对墙面的撞击力，使得带刻度的薄膜4粘结在目标混凝土结构表面2的裂缝3附近后，弩箭6.2在连接绳作用下与薄膜4脱离。

如图2、图4、图5所示，本发明技术方案的另一个实施例如下。

步骤a中的刻度产生装置是指，机架1设有向前的顶推气缸10和向后的平衡气缸11，平衡气缸11的活塞杆上设有配重块12；顶推气缸10的活塞杆前部设有海绵顶头5，海绵顶头5经胶与一个带刻度的薄膜4的后表面粘结，薄膜4前表面也涂胶，薄膜4前表面的胶的粘性大于薄膜4后表面的胶。

步骤c中的动作是指，启动顶推气缸10，将带刻度的薄膜4按压粘结在目标混凝土结构表面2，且平衡气缸11同步带动配重块12后移；薄膜4在目标混凝土结构表面2粘结牢固后，顶推气缸10回缩，与薄膜4脱离。

如图3、图6、图7所示，本发明技术方案的另一个实施例如下。

步骤a中的刻度产生装置是指，机架1上设有一个向前的延展气缸17，延展气缸17的活塞杆前端固定有一个挡板14，挡板14上贯穿有多个平行的长通孔15，延展气缸17活塞杆中段设有一个墨盒13，墨盒13前部设有一个带液压泵的喷嘴16。

步骤c中的动作是指，延展气缸17前伸，使得挡板14和喷嘴16靠近目标混凝土结构表面2的裂缝3，遥控启动液压泵，使得喷嘴16向前喷墨，墨汁经过挡板14的各个长通孔15，在目标混凝土结构表面2喷涂出多条宽度不同的墨迹式刻度18。

Claims (3)

1.一种利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法，其特征在于：其步骤包括：

a、在无人机上安装刻度产生装置：机架(1)上设有一个向前的延展气缸(17)，延展气缸(17)的活塞杆前端固定有一个挡板(14)，挡板(14)上贯穿有多个平行的长通孔(15)，延展气缸(17)活塞杆中段设有一个墨盒(13)，墨盒(13)前部设有一个喷嘴(16)；

b、驱动无人机在目标混凝土结构表面(2)飞行，当无人机的普通摄像头发现裂缝(3)后，无人机悬停在裂缝(3)前方；

c、无人机的刻度产生装置动作：延展气缸(17)前伸，使得挡板(14)和喷嘴(16)靠近目标混凝土结构表面(2)的裂缝(3)，喷嘴(16)向前喷墨，墨汁经过挡板(14)的各个长通孔(15)，在目标混凝土结构表面(2)喷涂出多条宽度不同的墨迹式刻度(18)；使目标混凝土结构表面(2)的裂缝(3)附近出现刻度；

d、用无人机的高清摄像头正对裂缝(3)拍照，使得裂缝(3)和刻度出现在同一张照片内；

e、在电脑上用Photoshop软件对照片进行处理，将刻度移动到裂缝(3)上；

f、直接根据刻度读出裂缝(3)的宽度。

2.根据权利要求1所述的利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法，其特征在于：

步骤a中的刻度产生装置是指，无人机的机架(1)设有弓弩(6)，机架(1)的顶部设有一个水平套筒(7)，水平套筒(7)内活动套合有一根触杆(8)，触杆(8)尾部与弓弩(6)的扳机(6.1)之间经一根拉索(9)连接；弓弩(6)上弦时，触杆(8)前端前凸于弩箭(6.2)前端；弩箭(6.2)头部设有海绵顶头(5)，海绵顶头(5)经胶与一个带刻度的薄膜(4)的后表面粘结，薄膜(4)前表面也涂胶，薄膜(4)前表面的胶的粘性大于薄膜(4)后表面的胶；弩箭(6.2)后端与弓弩(6)之间设有连接绳；

步骤c中的动作是指，无人机沿垂直于目标混凝土结构表面(2)的方向前进，触杆(8)触碰到墙面而后退，带动拉索(9)扳动扳机(6.1)，弩箭(6.2)射出，利用弩箭(6.2)对墙面的撞击力，使得带刻度的薄膜(4)粘结在目标混凝土结构表面(2)的裂缝(3)附近后，弩箭(6.2)在连接绳作用下与薄膜(4)脱离。

3.根据权利要求1所述的利用无人机监测混凝土结构表面裂缝宽度的方法，其特征在于：

步骤a中的刻度产生装置是指，机架(1)设有向前的顶推气缸(10)和向后的平衡气缸(11)，平衡气缸(11)的活塞杆上设有配重块(12)；顶推气缸(10)的活塞杆前部设有海绵顶头(5)，海绵顶头(5)经胶与一个带刻度的薄膜(4)的后表面粘结，薄膜(4)前表面也涂胶，薄膜(4)前表面的胶的粘性大于薄膜(4)后表面的胶；

步骤c中的动作是指，启动顶推气缸(10)，将带刻度的薄膜(4)按压粘结在目标混凝土结构表面(2)，且平衡气缸(11)同步带动配重块(12)后移；薄膜(4)在目标混凝土结构表面(2)粘结牢固后，顶推气缸(10)回缩，与薄膜(4)脱离。