CN112098514B - 基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法 - Google Patents

基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，包括：步骤S1：采用雷达探测结合图纸，确定多个管道在混凝土表面的定位点及管道距离定位点的深度；步骤S2：在定位点位置钻孔，基于孔内图像对定位点位置进行验证；步骤S3：以每两个相邻的验证后的定位点在混凝土表面确定一条管道定位线；沿着管道定位线方向采用三维超声检测仪测试管道定位线对应的管道内的第一灌浆情况。本发明的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，通过精准定位管道位置，实现三维超声检测仪的探测路径为混凝土表面到管道的最短距离，降低混凝土层对检测的干扰，进而准确检测出管道内灌浆情况。

Description

基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法
技术领域
本发明涉及管道灌浆检测技术领域，特别涉及一种基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法。
背景技术
目前，预应力金属波纹管的施工，主要步骤为：预埋管道，穿拉钢筋钢绞线，最后进行灌浆；预应力金属波纹管的灌浆情况直接影响着桥梁等施工质量，目前常见的检测手段有X射线法、冲击回波法等多种方法。但是实际测试时存在各种干扰【例如：部分底板浮浆很厚，浮浆与底板混凝土有分层、空洞，不平整度很高，不利于接收信号，且表面浮浆个别处与底板混凝土不完全接触，形成软弱层，对冲击回波具有减弱作用，不宜采用冲击回波测试系统】，以至于现有的技术并不能准确地检测出预应力金属波纹管内的灌浆情况。
发明内容
本发明目的之一在于提供了一种基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，准确的检测出预应力管道内的灌浆情况，为彻底消除预应力管道注浆不密实、不饱满这一重大安全隐患，提供检测基础。
本发明实施例提供的一种基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，包括：
采用雷达探测结合图纸，确定多个管道在混凝土表面的定位点及管道距离定位点的深度；
在定位点位置钻孔，基于孔内图像对定位点位置进行验证；
以每两个相邻的验证后的定位点在混凝土表面确定一条管道定位线；沿着管道定位线方向采用三维超声检测仪测试管道定位线对应的管道内的第一灌浆情况。
优选的，基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，还包括：
采用空压机吹气的方式确定每两个相邻的定位点之间的管道内的第二灌浆情况；
结合第一灌浆情况和第二灌浆情况确定管道的灌浆检测结果。
优选的，基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，还包括：
基于灌浆检测结果对验证后的定位点进行分组，获取多个管道的待填浆区域；
当待填浆区域包括多个定位点时，选取其中一个定位点位置的钻孔，封闭其他的定位点位置的钻孔；
采用空压机从选取的定位点位置的钻孔往待填浆区域充气，基于充入气体的体积及压强和充入气体前后待填浆区的压强变化确定待填浆区域的体积；计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000021
其中，V1为待填浆区域的体积，P2充入气体的压强，V2充入气体的体积，P1充入气体前待填浆区域的压强，P3充入气体后待填浆区域的压强；
基于待填浆区域的体积确定需要使用浆料的质量。
优选的，采用雷达探测结合图纸，确定多个管道在混凝土表面的定位点及管道距离定位点的深度，包括：
根据图纸对管道位置进行预判并进行工作区域划分，基于工作区域的划分确定多条断面测线；
沿着断面测线采用雷达探测，确定管道在混凝土表面的定位点及管道距离定位点的深度。
优选的，基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，还包括：
在定位点位置钻孔后，采用内窥镜采集钻孔内的图像，基于图像确定管道的第三灌浆情况。
优选的，在定位点位置钻孔，基于孔内图像对定位点位置进行验证，包括：
基于孔内图像确定钻孔一周对应的管道边界的深度；以钻孔的圆心为原点，垂直于钻孔的水平面建立坐标系，确定在钻孔一周上的钻孔剪切管道的弧长，当弧长大于预设值时，无需重新钻孔；
当钻孔一周各个位置的管道剪切线不能组成环形时，以钻孔的圆心到钻孔一周的管道剪切点的最小深度点的方向调整定位点，调整距离l0，调整距离为l0的计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000031
其中，d为钻孔的半径；D为管道的半径，L弧为钻孔一周上的钻孔剪切管道的弧长；
当钻孔一周各个位置都检测到管道边界的深度时，确定钻孔一周上以钻孔的圆心为中心对称的两点对应的管道剪切点的深度的差值；
当差值都为零时，验证通过，定位点的位置无需调整；
当差值都不为零时，以钻孔的圆心钻孔一周的管道剪切点的最小深度点的方向调整定位点，调整距离l1，调整距离为l1的计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000032
其中，ΔHMAX为钻孔一周上以钻孔的圆心为中心对称的两点对应的管道剪切点的深度的差值中最大值。
优选的，沿着管道定位线方向采用三维超声检测仪测试管道定位线对应的管道内的第一灌浆情况，包括：
获取三维超声检测仪的测试图；
基于测试图，计算管道内空洞体积占管道体积的比值，计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000041
其中，V管为管道体积的值，Si为所述测试图的第i帧图像上的所述管道的空洞的面积的值；dh为所述第i帧图像上微元的宽度值；
当比值大于等于预设的第一标准值时，第一灌浆情况为压浆沿全长不饱满；
当比值小于第一标准值且大于等于预设的第二标准值时，第一灌浆情况为压浆呈断续状；
当比值小于第二标准值时，第一灌浆情况为压浆无重大缺陷或完好。
优选的，采用空压机吹气的方式确定每两个相邻的定位点之间的管道内的第二灌浆情况，包括：
当空压机吹气后，气流在两个相邻的定位点正常流动时，第二灌浆情况为压浆沿全长不饱满；
当空压机吹气后，吹入气体体积小于预设的第一标准体积时，第二灌浆情况为压浆无重大缺陷或完好；
当空压机吹气后，吹入气体体积大于等于预设的第一标准体积时，第二灌浆情况为压浆呈断续状。
优选的，在定位点位置钻孔后，采用内窥镜采集钻孔内的图像，基于图像确定管道的第三灌浆情况，包括：
获取内窥镜图像，
通过图像特征识别，当识别到管道内无钢丝且无压浆时，第三灌浆情况为管道内无钢丝、无压浆；
当识别到管道内有钢丝但无压浆时，第三灌浆情况为管道内有钢丝、无压浆；
当识别到管道内有钢丝且有压浆时，第三灌浆情况为管道内有钢丝、有压浆。
优选的，采用验证装置实现基于孔内图像对定位点位置进行验证；
所述验证装置包括：
底座，为阶梯状；
第一伸缩机构，一端与所述底座下端面固定连接；
激光测距模块，设置在所述第一伸缩机构远离所述底座的一端；
多个图像采集模块，均匀设置在所述第一伸缩机构远离所述底座的一端的侧面；
第二伸缩机构，一端与所述底座的侧面固定连接；
射线模块，设置在所述第二伸缩机构远离所述底座的一端；
所述底座包括：图像处理模块、硬件控制模块、显示模块、固定体和旋转体；所述图像处理模块与所述图像采集模块电连接；所述旋转体为环形套设在所述固定体外侧；所述旋转体与所述固定体转动连接；所述第二伸缩机构一端与所述旋转体外侧固定连接；所述显示模块设置在所述固定体的上端面；所述硬件控制模块设置在所述固定体的内部空腔内，位于所述显示模块下方；所述硬件控制模块分别与所述显示模块、所述射线模块、所述图像处理模块、所述激光测距模块、所述第一伸缩机构和所述第二伸缩机构电连接。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法的示意图；
图2为本发明实施例中一种补浆用料质量确定流程图；
图3雷达的探测原理图；
图4为本发明实施例中一种验证装置的示意图；
图5为本发明实施例中一种底座的示意图；
图6为本发明实施例中一种验证装置的控制原理示意图。
图中：
11、底座；12、第一伸缩机构；13、图像采集模块；14、第二伸缩机构；15、射线模块；16、激光测距模块；17、硬件控制模块；18、图像处理模块；111、固定体；112、旋转体；113、显示模块
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，如图1所示，包括：
步骤S1：采用雷达探测结合图纸，确定多个管道在混凝土表面的定位点及管道距离定位点的深度；
步骤S2：在定位点位置钻孔，基于孔内图像对定位点位置进行验证；
步骤S3：以每两个相邻的验证后的定位点在混凝土表面确定一条管道定位线；沿着管道定位线方向采用三维超声检测仪测试管道定位线对应的管道内的第一灌浆情况。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
在检测预应力管道内灌浆情况时，必须精准定位预应管道位置，实现从混凝图表面到管道的最短距离，从而减少混凝土结构对于信号的干扰，从而提高检测的准确性；定位主要通过多个定位点确定，首先采用图纸与雷达探测结合确定定位点的位置，然后在定位点位置进行钻孔，对定位点位置进行验证，验证时对定位点位置进行微调；最后基于定位点的连线确定管道定位线；采用三维超声检测仪测试，确定管道内的灌浆情况。三维超声检测仪检测原理如下：三维超声的设备采用超声波多通道脉冲回波技术。天线由4×12个干点换能器阵列和一个控制单元组成，换能器为信号发射和接收装置，可发生短周期脉冲。天线内的控制单元激活一排换能器作为信号发射端，而其它排的换能器作为信号接收端。一排换能器发送，其他排换能器接收回波。每排换能器轮流发送。如果构件内部的混凝土-空气界面(缺陷)足够大，一部分激发的应力脉冲会被该缺陷提前发射。因为射线路径更短，由缺陷反射的信号会早于构件底面反射的信号到达接收端。信号处理软件依据每排换能器接收到的反射脉冲的到达时间，来推断构件内部缺陷的位置。一个测点完成采集后，通过合成孔径聚焦技术重建混凝土构件内部的2D图像。天线下方的区域被划分为一个个小单元。根据脉冲到达时间和已知的激发-接收端位置，可以确定发射界面的深度。与反射界面有关的体积元在图像中的颜色代表了反射的强度。最终结果是天线下方区域的2D图像，显示了反射界面的位置。当波纹管内压浆不密实时，超声波在与波纹管和空洞接触时会发生强反射，致使其后方能量较弱，钢绞线无明显反射；当波纹管内压浆密实时，超声波的反射能量主要集中在钢绞线附近。波纹管上部管壁也有反射，但相对于钢绞线的反射较弱。波纹管内的空洞在仪器检测结果图中会表现为红色，由此可以判断管道内压浆情况。根据显示中的红色区域所在的深度和长度，可以判断管道内部的灌浆不饱满情况。
本发明的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，通过精准定位管道位置，实现三维超声检测仪的探测路径为混凝土表面到管道的最短距离，降低混凝土层对检测的干扰，进而准确检测出管道内灌浆情况。
在一个实施例中，基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，还包括：
采用空压机吹气的方式确定每两个相邻的定位点之间的管道内的第二灌浆情况；
结合第一灌浆情况和第二灌浆情况确定管道的灌浆检测结果。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
在相邻的2个钻孔之间采用空压机吹气，采用气体流量传感器测试气体通过2孔间的流量，根据流量判断灌浆情况，按照流量等级+钻孔内部图像识别情况，判断灌浆情况，可以分为三个级别：饱满、不饱满、非常不饱满或未灌浆。
在一个实施例中，如图2所示，基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，还包括：
步骤S11：基于灌浆检测结果对验证后的定位点进行分组，获取多个管道的待填浆区域；
步骤S12：当待填浆区域包括多个定位点时，选取其中一个定位点位置的钻孔，封闭其他的定位点位置的钻孔；
步骤S13：采用空压机从选取的定位点位置的钻孔往待填浆区域充气，基于充入气体的体积及压强和充入气体前后待填浆区的压强变化确定待填浆区域的体积；计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000081
其中，V1为待填浆区域的体积，P2充入气体的压强，V2充入气体的体积，P1充入气体前待填浆区域的压强，P3充入气体后待填浆区域的压强；
步骤S14：基于待填浆区域的体积确定需要使用浆料的质量。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
封闭其他孔，由空压机在1#孔【选取的钻孔】对管道内做正压充气，采用气体流量计得到管道内的通过流量V3，由压力表测量气体压力P3、P3。
气体标准状态方程为PV＝nRT，假设：由于预应力管道为封闭，不漏气材质，所以假设气体仅在管道内流动不向外泄露；忽略气体压力升高导致温度上升的影响。
初始状态孔内气体：
P1V1＝n1RT1 (1)
P1为标准大气压的气体压强，单位帕斯卡(帕Pa)；V1为气体体积，即所求灌浆不饱满空间体积单位为立方米(m3)；n1为气体的物质的量，单位为摩尔(摩mol)；T为体系的热力学温度，单位开尔文(开K)，R为比例常数，单位是焦耳/(摩尔·开)，即J/(mol·K)
充入气体：
P2V2＝n2RT1 (2)
P2、V2由测量得到，T1为现场温度，假设不变。
可知混合后气体状态方程为：
P3V1＝(n1+n2)RT1 (3)
经过推导可得到：
V1＝P2V2/(P3-P1) (4)
对于施工单位来说，需要知道灌浆需要多少材料，所以希望能够得到不饱满空间的体积，可以根据气体流量换算来实现这一目标。
VL＝V1
VL为需要补充的灌浆料的体积，单位为立方米(m3)；
ML＝VL*ρ
ML为需要补充的灌浆料的重量，ρ为灌浆料的密度，不同厂商研发出了不同性能的预应力管道内灌浆材料，这些材料最主要的成分是水泥，因此可以按照水泥的密度来计算。
在一个实施例中，采用雷达探测结合图纸，确定多个管道在混凝土表面的定位点及管道距离定位点的深度，包括：
根据图纸对管道位置进行预判并进行工作区域划分，基于工作区域的划分确定多条断面测线；
沿着断面测线采用雷达探测，确定管道在混凝土表面的定位点及管道距离定位点的深度。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
首先，根据图纸对管道位置进行预判，划分工作区域，以工作区域的交界线、管道起始位置的垂直线和管道末端位置的垂直线为断面测线，断面测线与管道垂直；如图3所示，然后采用雷达探测的原理确定管道在混凝土表面的定位点及管道距离定位点的深度；雷达的探测原理如下：工程雷达是利用高频电磁波反射探测目标体及地质现象的物探方法，它通过天线向地下发射高频电磁波，根据电磁波在有耗介质中的传播特性，发射天线向地下发射高频脉冲电磁波(MHz-GHz)，当其遇到地下不均匀体(界面)时会反射一部分电磁波，其反射系数主要取决于地下介质的介电常数。雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理，通过脉冲反射波的波形形式记录，经处理得到二维雷达图像，根据得到的雷达图像可确定结构体分界面、空间形态等。测试步骤：1、连接电脑和雷达主机、高频雷达天线(1.6GHz)；2、调试设备，检校天线；3、在混凝土表面沿着待测预应力管道走向的垂直方向布设测线；4、将天线沿着测线平移，根据雷达信号显示画面的波峰形状所出现的位置的(X，Z)坐标给出波纹管表面所在深度Z和相对于测线原点的位置X。
在一个实施例中，基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，还包括：
在定位点位置钻孔后，采用内窥镜采集钻孔内的图像，基于图像确定管道的第三灌浆情况。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
采用冲击钻在雷达判定的位置钻孔，内窥镜镜头深入钻孔，进行观察、拍照采集数据；
根据钻孔内的图像情况，结合图像识别技术，智能化判断是否为预应力管道，及内部灌浆情况；
波纹管管皮外翻+浅灰色混凝土+条状金属色预应力钢束，根据图像特征识别的方法可以对灌浆情况智能化识别，为现场工作人员提供快速辅助手段；
智能识别：
一、预应力管道金属波纹管钻孔后，图像特征为：深色波纹管管皮外翻+浅灰色混凝土+条状金属色预应力钢束；
二、波纹管皮+金属钢束在镜头光照下颜色较暗、灰度值较低，混凝土颜色较浅、灰度值较高，根据灰度直方图的波峰分布可以区分混凝土和波纹管皮+金属钢束；
三、波纹管皮外侧呈现为圆形，内侧为三角形管皮外翻，可以采用轮廓识别算法识别波纹管皮；
四、金属钢束在镜头下表现为多个长条形，可以采用线状目标识别算法初步识别，再判断线是否平行，具备平行线条的就是钢束。
管道压浆分类情况：
A、管道内无钢丝(钢绞线、钢筋)、无压浆；
B、管道内有钢丝(钢绞线、钢筋)、无压浆；
C、管道内有钢丝(钢绞线、钢筋)、压浆沿全长不饱满；
D、管道内有钢丝(钢绞线、钢筋)、压浆呈断续状；
E、管道内有钢丝(钢绞线、钢筋)、压浆无较大缺陷(缺陷沿截面尺寸＜2cm)或完好。
从内窥镜采集的照片，通过图像特征识别可以判断管道在钻孔位置属于A、B的情况，和钻孔位置的灌浆饱满/不饱满情况；多点钻孔信息结合，即可初步判断管道属于C、D、E的情况。
在一个实施例中，在定位点位置钻孔，基于孔内图像对定位点位置进行验证，包括：
基于孔内图像确定钻孔一周对应的管道边界的深度；以钻孔的圆心为原点，垂直于钻孔的水平面建立坐标系，确定在钻孔一周上的钻孔剪切管道的弧长，当弧长大于预设值时，无需重新钻孔；
当钻孔一周各个位置的管道剪切线不能组成环形时，以钻孔的圆心到钻孔一周的管道剪切点的最小深度点的方向调整定位点，调整距离l0，调整距离为l0的计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000121
其中，d为钻孔的半径；D为管道的半径，L弧为钻孔一周上的钻孔剪切管道的弧长；
当钻孔一周各个位置都检测到管道边界的深度时，确定钻孔一周上以钻孔的圆心为中心对称的两点对应的管道剪切点的深度的差值；
当差值都为零时，验证通过，定位点的位置无需调整；
当差值都不为零时，以钻孔的圆心钻孔一周的管道剪切点的最小深度点的方向调整定位点，调整距离l1，调整距离为l1的计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000122
其中，ΔHMAX为钻孔一周上以钻孔的圆心为中心对称的两点对应的管道剪切点的深度的差值中最大值。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
通过钻孔内的图像实现对定位点位置的验证及调整，实现通过定位点精准定位管道位置，实现三维超声检测仪的探测路径为混凝土表面到管道的最短距离，降低混凝土层对检测的干扰，进而准确检测出管道内灌浆情况。
为了实现采用三维超声检测仪测试管道定位线对应的管道内的第一灌浆情况，在一个实施例中，沿着管道定位线方向采用三维超声检测仪测试管道定位线对应的管道内的第一灌浆情况，包括：
获取三维超声检测仪的测试图；
基于测试图，计算管道内空洞体积占管道体积的比值，计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000131
其中，V管为管道体积的值，Si为所述测试图的第i帧图像上的所述管道的空洞的面积的值；dh为所述第i帧图像上微元的宽度值；
当比值大于等于预设的第一标准值时，第一灌浆情况为压浆沿全长不饱满；
当比值小于第一标准值且大于等于预设的第二标准值时，第一灌浆情况为压浆呈断续状；
当比值小于第二标准值时，第一灌浆情况为压浆无重大缺陷或完好。
为了实现第二灌浆情况的确定；在一个实施例中，采用空压机吹气的方式确定每两个相邻的定位点之间的管道内的第二灌浆情况，包括：
当空压机吹气后，气流在两个相邻的定位点正常流动时，第二灌浆情况为压浆沿全长不饱满；
当空压机吹气后，吹入气体体积小于预设的第一标准体积时，第二灌浆情况为压浆无重大缺陷或完好；
当空压机吹气后，吹入气体体积大于等于预设的第一标准体积时，第二灌浆情况为压浆呈断续状。
为了实现第三灌浆情况的确定，在一个实施例中，在定位点位置钻孔后，采用内窥镜采集钻孔内的图像，基于图像确定管道的第三灌浆情况，包括：
获取内窥镜图像，
通过图像特征识别，当识别到管道内无钢丝且无压浆时，第三灌浆情况为管道内无钢丝、无压浆；
当识别到管道内有钢丝但无压浆时，第三灌浆情况为管道内有钢丝、无压浆；
当识别到管道内有钢丝且有压浆时，第三灌浆情况为管道内有钢丝、有压浆。
在一个实施例中，采用验证装置实现基于孔内图像对定位点位置进行验证；
如图4和图6所示，验证装置包括：
底座11，为阶梯状；
第一伸缩机构12，一端与底座11下端面固定连接；
激光测距模块16，设置在第一伸缩机构12远离底座11的一端；
多个图像采集模块13，均匀设置在第一伸缩机构12远离底座11的一端的侧面；
第二伸缩机构14，一端与底座11的侧面固定连接；
射线模块15，设置在第二伸缩机构14远离底座11的一端；
如图5所示，底座11包括：图像处理模块18、硬件控制模块17、显示模块113、固定体111和旋转体112；所述图像处理模块18与所述图像采集模块13电连接；旋转体112为环形套设在固定体111外侧；旋转体112与固定体111转动连接；第二伸缩机构14一端与旋转体112外侧固定连接；显示模块113设置在固定体111的上端面；硬件控制模块17设置在固定体111的内部空腔内，位于显示模块113下方；硬件控制模块17分别与显示模块113、射线模块15、图像处理模块18、激光测距模块16、第一伸缩机构12和第二伸缩机构14电连接。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
在使用时，将验证装置放入钻孔内，底座为阶梯实现卡在钻孔开口处，钻孔直径与底座下部分直径相等，才能实现最佳的验证及调整结果。放入后，启动验证装置，可以通过设置在固定体上表面的按键启动，显示模块也可采用触摸屏，进行触摸启动，启动后硬件控制模块17控制第一伸缩机构往钻孔底部匀速伸长；在伸长过程中进行图像识别，识别管道边界，记录钻孔一周对应的管道边界的深度。通过图像识别管道边界，相较于人工识别更准确，更细致；因为人工采用内窥镜查看，管道边界分界点小，人工容易忽视并且人员的注意力要相对集中，走神就会发生漏看的现象，而采用验证装置识别就不会发生漏看现象；激光测距模块16，标示着第一伸缩机构12可以伸出的距离，当第一伸缩机构12末端靠近钻孔底部时，通过激光测距模块16测量达到界限值，第一伸缩机构12就不会伸出触碰到钻孔底端，保护验证装置的安全；此外还可测试钻孔的深度。
其中，图像采集模块包括摄像头和照明灯；图像处理模块包括如下功能：图像采集控制、光圈调节、光源强弱调节、特征识别等。由于补浆需要从低点钻孔压入，由高点的钻孔排气和泌水，因此需要知道灌浆不饱满的准确深度，雷达得到的是预应力管道的位置，三维超声得到的深度精度有限，通过内视测距组合实时辅助装置，一方面可以智能识别波纹管皮、钢束、混凝土，辅助判断灌浆情况，另一方面可以准确测量钻孔内不饱满深度，为确定补浆孔提供依据。
硬件控制模块17采用单片机，主要是基于孔内图像确定钻孔一周对应的管道边界的深度；以钻孔的圆心为原点，垂直于钻孔的水平面建立坐标系，确定在钻孔一周上的钻孔剪切管道的弧长，当弧长大于预设值时，无需重新钻孔；
当钻孔一周各个位置的管道剪切线不能组成环形时，以钻孔的圆心到钻孔一周的管道剪切点的最小深度点的方向调整定位点，调整距离l0，调整距离为l0的计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000161
其中，d为钻孔的半径；D为管道的半径，L弧为钻孔一周上的钻孔剪切管道的弧长；
当钻孔一周各个位置都检测到管道边界的深度时，确定钻孔一周上以钻孔的圆心为中心对称的两点对应的管道剪切点的深度的差值；
当差值都为零时，验证通过，定位点的位置无需调整；
当差值都不为零时，以钻孔的圆心钻孔一周的管道剪切点的最小深度点的方向调整定位点，调整距离l1，调整距离为l1的计算公式如下：
Figure BDA0002682281260000162
其中，ΔHMAX为钻孔一周上以钻孔的圆心为中心对称的两点对应的管道剪切点的深度的差值中最大值。
当需要调整定位点的位置时，通过旋转体转动及第二伸缩体的伸长，以射线模块射出可见射线标示处调整后的定位点的位置。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，其特征在于，包括：
采用雷达探测结合图纸，确定多个所述管道在混凝土表面的定位点及所述管道距离所述定位点的深度；
在所述定位点位置钻孔，基于孔内图像对所述定位点位置进行验证；
以每两个相邻的验证后的所述定位点在所述混凝土表面确定一条管道定位线；沿着所述管道定位线方向采用三维超声检测仪测试所述管道定位线对应的管道内的第一灌浆情况；
所述在所述定位点位置钻孔，基于孔内图像对所述定位点位置进行验证，包括：
基于孔内图像确定所述钻孔一周对应的管道边界的深度；以所述钻孔的圆心为原点，垂直于所述钻孔的水平面建立坐标系，确定在所述钻孔一周上的所述钻孔剪切所述管道的弧长，当所述弧长大于预设值时，无需重新钻孔；
当所述钻孔一周各个位置的所述管道剪切线不能组成环形时，以所述钻孔的圆心到所述钻孔一周的管道剪切点的最小深度点的方向调整所述定位点，调整距离为l0，调整距离为l0的计算公式如下：
Figure FDA0003014191070000011
其中，d为所述钻孔的半径；D为所述管道的半径，L弧为所述钻孔一周上的所述钻孔剪切所述管道的弧长；
当所述钻孔一周各个位置都检测到管道边界的深度时，确定所述钻孔一周上以所述钻孔的圆心为中心对称的两点对应的管道剪切点的深度的差值；
当所述差值都为零时，验证通过，所述定位点的位置无需调整；
当所述差值都不为零时，以所述钻孔的圆心所述钻孔一周的管道剪切点的最小深度点的方向调整所述定位点，调整距离为l1，调整距离为l1的计算公式如下：
Figure FDA0003014191070000021
其中，ΔHMAX为所述钻孔一周上以所述钻孔的圆心为中心对称的两点对应的管道剪切点的深度的差值中最大值。
2.如权利要求1所述的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，其特征在于，还包括：
采用空压机吹气的方式确定每两个相邻的所述定位点之间的管道内的第二灌浆情况；
结合所述第一灌浆情况和所述第二灌浆情况确定所述管道的灌浆检测结果。
3.如权利要求2所述的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，其特征在于，还包括：
基于所述灌浆检测结果对验证后的所述定位点进行分组，获取多个所述管道的待填浆区域；
当所述待填浆区域包括多个所述定位点时，选取其中一个所述定位点位置的钻孔，封闭其他的所述定位点位置的钻孔；
采用所述空压机从选取的所述定位点位置的钻孔往所述待填浆区域充气，基于充入气体的体积及压强和充入气体前后所述待填浆区的压强变化确定所述待填浆区域的体积；计算公式如下：
Figure FDA0003014191070000022
其中，V1为所述待填浆区域的体积，P2充入气体的压强，V2充入气体的体积，P1充入气体前所述待填浆区域的压强，P3充入气体后所述待填浆区域的压强；
基于所述待填浆区域的体积确定需要使用浆料的质量。
4.如权利要求1所述的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，其特征在于，所述采用雷达探测结合图纸，确定多个所述管道在混凝土表面的定位点及所述管道距离所述定位点的深度，包括：
根据图纸对管道位置进行预判并进行工作区域划分，基于工作区域的划分确定多条断面测线；
沿着所述断面测线采用雷达探测，确定所述管道在混凝土表面的定位点及所述管道距离所述定位点的深度。
5.如权利要求1所述的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，其特征在于，还包括：
在所述定位点位置钻孔后，采用内窥镜采集钻孔内的图像，基于所述图像确定所述管道的第三灌浆情况。
6.如权利要求1所述的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，其特征在于，所述沿着所述管道定位线方向采用三维超声检测仪测试所述管道定位线对应的管道内的第一灌浆情况，包括：
获取所述三维超声检测仪的测试图；
基于所述测试图，计算所述管道内空洞体积占所述管道体积的比值，计算公式如下：
Figure FDA0003014191070000031
其中，μ空为管道内空洞体积占所有管道体积的比值；V管为管道体积的值，Si为所述测试图的第i帧图像上的所述管道的空洞的面积的值；dh为所述第i帧图像上微元的宽度值；
当所述比值大于等于预设的第一标准值时，所述第一灌浆情况为压浆沿全长不饱满；
当所述比值小于所述第一标准值且大于等于预设的第二标准值时，所述第一灌浆情况为压浆呈断续状；
当所述比值小于所述第二标准值时，所述第一灌浆情况为压浆无重大缺陷或完好。
7.如权利要求2所述的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，其特征在于，所述采用空压机吹气的方式确定每两个相邻的所述定位点之间的管道内的第二灌浆情况，包括：
当所述空压机吹气后，气流在两个相邻的所述定位点正常流动时，所述第二灌浆情况为压浆沿全长不饱满；
当所述空压机吹气后，吹入气体体积小于预设的第一标准体积时，所述第二灌浆情况为压浆无重大缺陷或完好；
当所述空压机吹气后，吹入气体体积大于等于预设的第一标准体积时，所述第二灌浆情况为压浆呈断续状。
8.如权利要求5所述的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，其特征在于，所述在所述定位点位置钻孔后，采用内窥镜采集钻孔内的图像，基于所述图像确定所述管道的第三灌浆情况，包括：
获取内窥镜图像，
通过图像特征识别，当识别到所述管道内无钢丝且无压浆时，所述第三灌浆情况为管道内无钢丝、无压浆；
当识别到所述管道内有钢丝但无压浆时，所述第三灌浆情况为管道内有钢丝、无压浆；
当识别到所述管道内有钢丝且有压浆时，所述第三灌浆情况为管道内有钢丝、有压浆。
9.如权利要求1所述的基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法，其特征在于，采用验证装置实现基于孔内图像对所述定位点位置进行验证；
所述验证装置包括：
底座，为阶梯状；
第一伸缩机构，一端与所述底座下端面固定连接；
激光测距模块，设置在所述第一伸缩机构远离所述底座的一端；
多个图像采集模块，均匀设置在所述第一伸缩机构远离所述底座的一端的侧面；
第二伸缩机构，一端与所述底座的侧面固定连接；
射线模块，设置在所述第二伸缩机构远离所述底座的一端；
所述底座包括：图像处理模块、硬件控制模块、显示模块、固定体和旋转体；所述图像处理模块与所述图像采集模块电连接；所述旋转体为环形套设在所述固定体外侧；所述旋转体与所述固定体转动连接；所述第二伸缩机构一端与所述旋转体外侧固定连接；所述显示模块设置在所述固定体的上端面；所述硬件控制模块设置在所述固定体的内部空腔内，位于所述显示模块下方；所述硬件控制模块分别与所述显示模块、所述射线模块、所述图像采集模块图像处理模块、所述激光测距模块、所述第一伸缩机构和所述第二伸缩机构电连接。
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