CN111855690A - 一种既有建筑玻璃幕墙检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，包括光源组件、无人机信号收集组件、存储器和微处理器，其中光源组件设于玻璃幕墙的建筑内部一侧，包括光栅光源组和LED光源组；无人机信号收集组件悬浮于玻璃幕墙的建筑外部一侧，包括无人机主体以及设于无人机主体上的CCD摄像机，CCD摄像机分别收集光栅光源组和LED光源组发出的穿过玻璃幕墙光栅条纹光线和LED光线。与现有技术相比，本发明采用无人机机构配合设于玻璃幕墙的建筑内部一侧的光源组件，实现投射光栅光线和LED光线的图像采集；光源组件布置方法简易，可通过吊绳、架体、支撑杆等易于搭设的辅助件进行安装，测试结束后拆卸简便，可以反复使用。

Description

一种既有建筑玻璃幕墙检测系统
技术领域
本发明涉及既有建筑材料检测领域，尤其是涉及一种既有建筑玻璃幕墙检测系统。
背景技术
玻璃幕墙是当代的一种新型墙体,它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。
幕墙钢化玻璃自爆是玻璃幕墙安全性的一大威胁，也是既有玻璃幕墙检测中非常重要的一个环节。对于钢化玻璃的自爆原因，一般认为是在玻璃中产生了局部应力集中，当应力水平超过钢化玻璃的承载能力时便发生开裂，而由于钢化玻璃自身存在残余应力，裂纹迅速开展，使得整块玻璃破碎。
由于建筑玻璃幕墙大多高层建筑上，难以实现人力的检测，因此如何能够较为高效、准确、安全地实现既有建筑玻璃幕墙检测，是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，采用无人机机构配合设于玻璃幕墙的建筑内部一侧的光源组件，实现投射光栅光线和LED光线的图像采集，只需对光源组件进行布置后，可实现快速全自动化的既有建筑玻璃幕墙检测。
在本发明的构思起源中，发现局部应力集中主要是由玻璃中的杂质和缺陷造成的。而杂质主要包括硫化镍、单质硅或其他异质相颗粒，缺陷主要包括气泡和孔洞以及外部粒子冲击或腐蚀造成的表面损伤等。钢化玻璃中裂纹的萌发和扩展主要是由于异质相颗粒引起的残余拉伸应力和玻璃在服役状态下本身的残余应力综合作用所导致的，即发明通过以上方面的检测来作为既有建筑玻璃幕墙检测标的。
基于以上原始的发明构思，本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明中既有建筑玻璃幕墙检测系统，包括光源组件、无人机信号收集组件、存储器和微处理器，其中具体地：
光源组件设于玻璃幕墙的建筑内部一侧，包括光栅光源组和LED光源组；
无人机信号收集组件悬浮于玻璃幕墙的建筑外部一侧，包括无人机主体以及设于无人机主体上的CCD摄像机，所述CCD摄像机分别收集光栅光源组和LED光源组发出的穿过玻璃幕墙光栅条纹光线和LED光线；
存储器设于所述无人机主体上，与所述CCD摄像机电连接，将获取的光栅条纹光线和LED光线储存；
微处理器设于所述无人机主体上，与所述存储器电连接，由获取的光栅条纹光线得到等倾莫尔条纹图，根据等倾莫尔条纹图的范围大小判断玻璃幕墙局部应力集中的程度，根据获取的LED光线强度判断玻璃幕墙杂质化的程度。
进一步地，所述的光栅光源组和LED光源组交替发光。
进一步地，所述的光栅光源组为取样光纤光栅。
进一步地，所述的LED光源组由多个发光二极管排列而成。
进一步地，所述的CCD摄像机沿垂向设置于无人机主体上。
进一步地，所述的无人机主体的顶部和侧方设有多个螺旋桨。
进一步地，所述的螺旋桨均通过独立的伺服电机控制。
进一步地，所述的伺服电机分别与所述微处理器电连接。
进一步地，所述的微处理器为ARM处理器。
进一步地，所述的光源组件设置于建筑上各层的玻璃幕墙内侧。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明采用无人机机构配合设于玻璃幕墙的建筑内部一侧的光源组件，实现投射光栅光线和LED光线的图像采集，只需对光源组件进行布置后，可实现快速全自动化的既有建筑玻璃幕墙检测，整体检测效率高，同时避免了吸盘类机器人对玻璃幕墙力学性能检测过程中，其直接物理接触过程对玻璃幕墙产生的二次损坏。
2)本技术方案中的光源组件布置方法简易，可通过吊绳、架体、支撑杆等易于搭设的辅助件进行安装，测试结束后拆卸简便，可以反复使用。
附图说明
图1为本发明中既有建筑玻璃幕墙检测系统的结构示意图；
图2为本发明中无人机信号收集组件的结构示意图；
图3为基准栅的图像；
图4为试件栅的图像；
图5为等倾莫尔条纹图。
图中：1、无人机信号收集组件，2、光源组件，3、建筑，11、无人机主体，12、顶部螺旋桨，13、侧部螺旋桨，14、侧向伺服电机，15、顶部伺服电机，16、CCD摄像机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本实施例中既有建筑玻璃幕墙检测系统，包括光源组件2、无人机信号收集组件1、存储器和微处理器，参见图1和图2。
光源组件2设于玻璃幕墙的建筑3内部一侧，包括光栅光源组和LED光源组，光栅光源组为取样光纤光栅，LED光源组由多个发光二极管排列而成。光栅光源组和LED光源组交替发光，交替发光的优点在于使得光栅光源和LED光源发出的光线互不干扰。交替发光可为，CCD摄像机16垂直升降获取所有楼层的光栅光源的投射光后，重新进行垂直升降，以此采集LED光源的投射光。光源组件2设置于建筑3上各层的玻璃幕墙内侧，及实际采集的图像信息均为投射光信息。
无人机信号收集组件1悬浮于玻璃幕墙的建筑3外部一侧，包括无人机主体11以及设于无人机主体11上的CCD摄像机16，所述CCD摄像机16分别收集光栅光源组和LED光源组发出的穿过玻璃幕墙光栅条纹光线和LED光线，CCD摄像机16沿垂向设置于无人机主体11上，多个CCD摄像机16的设置可以同时获取多张图片，以此进行对比检测结果，减少系统误差。无人机主体11的顶部和侧方设有多个螺旋桨。螺旋桨均通过独立的伺服电机控制，微处理器向根据伺服电机发出指令，控制各个方位的螺旋桨输出的推进力，使得无人机主体11能够进行平稳且匀速的垂直升降，以此采集得到较为稳定的图片信息。此外，无人机主体11上可以集成GPS模块、陀螺仪等，以此满足其运行轨迹控制的需求。
存储器设于所述无人机主体11上，与所述CCD摄像机16电连接，将获取的光栅条纹光线和LED光线储存，具体实施时，储存器为磁盘或者闪存卡。
微处理器设于无人机主体11上，与存储器电连接，由获取的光栅条纹光线得到等倾莫尔条纹图。伺服电机分别与所述微处理器电连接。具体实施时，微处理器为ARM处理器。
本实施例中采用CCD摄像机16获取一幅没有玻璃缺陷的光栅条纹图(即变形前)存入存储器，称为基准栅，参见图3，CCD摄像机16获取带有缺陷的变形光栅条纹图，称为试件栅，参见图4。此时根据得到的基准栅和试件栅图像在微处理器中作四则运算，即可得等倾莫尔条纹图，此过程均通过较为成熟的算法完成，参见图5。通过等倾莫尔条纹图的范围大小可直接衡量/判断出玻璃幕墙局部应力集中的程度。
本实施例中采用CCD摄像机16获取的LED投射光线可检测的缺陷为：气泡、结石、小坑、波形、波筋、锡点、节瘤，二极管阵列在X方向分为两相交替闪亮，同一时刻只有一相起作用。每一相的强度是总强度的50％。缺陷会吸收部分入射光，微处理器分析摄像头采集到的图像信号的强弱变化，便能快速获取相应位置的缺陷位置信息和缺陷程度信息，成熟的算法具有很多，如通过图片中每个像素块的亮度来标记出异常亮度位点像素块的坐标信息，如此便可进行分析缺陷位置信息和缺陷程度信息。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，包括：
光源组件(2)，设于玻璃幕墙的建筑(3)内部一侧，包括光栅光源组和LED光源组；
无人机信号收集组件(1)，悬浮于玻璃幕墙的建筑(3)外部一侧，包括无人机主体(11)以及设于无人机主体(11)上的CCD摄像机(16)，所述CCD摄像机(16)分别收集光栅光源组和LED光源组发出的穿过玻璃幕墙光栅条纹光线和LED光线；
存储器，设于所述无人机主体(11)上，与所述CCD摄像机(16)电连接，将获取的光栅条纹光线和LED光线储存；
微处理器，设于所述无人机主体(11)上，与所述存储器电连接，由获取的光栅条纹光线得到等倾莫尔条纹图，根据等倾莫尔条纹图的范围大小判断玻璃幕墙局部应力集中的程度，根据获取的LED光线强度判断玻璃幕墙杂质化的程度。
2.根据权利要求1所述的一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，所述的光栅光源组和LED光源组交替发光。
3.根据权利要求1所述的一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，所述的光栅光源组为取样光纤光栅。
4.根据权利要求1所述的一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，所述的LED光源组由多个发光二极管排列而成。
5.根据权利要求1所述的一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，所述的CCD摄像机(16)沿垂向设置于无人机主体(11)上。
6.根据权利要求1所述的一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，所述的无人机主体(11)的顶部和侧方设有多个螺旋桨。
7.根据权利要求6所述的一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，所述的螺旋桨均通过独立的伺服电机控制。
8.根据权利要求7所述的一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，所述的伺服电机分别与所述微处理器电连接。
9.根据权利要求1所述的一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，所述的微处理器为ARM处理器。
10.根据权利要求1所述的一种既有建筑玻璃幕墙检测系统，其特征在于，所述的光源组件(2)设置于建筑(3)上各层的玻璃幕墙内侧。
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