CN112649500B - 基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，包括以下步骤：根据冲击钻钻入不同介质中的声音特征差异设定多个声波信号阈值，并预存在服务器；启动冲击钻；调取服务器中预存的声波信号阈值，并根据采集的声波信号与预存的声波信号阈值进行对比，并确定采集的声波信号类型；根据对比结果确定的声波信号类型控制冲击钻的工作状态。根据声纹阈值的差异智能控制冲击钻的工作，在遇到混凝土、波纹管皮时继续钻入，在遇到钢筋、钢束、空气时停止；实现对钻孔位置进行判断是否存在空洞缺陷；或者是根据钻孔位置对冲击钻的工作状态进行调整，减少冲击钻对钻孔位置内出现的钢筋、钢束造成损坏的情况。

Description

基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法

技术领域

本发明涉及混凝土内部缺陷检测技术领域，特别涉及一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法。

背景技术

在土木工程领域广泛使用冲击钻，例如混凝土内部缺陷、预应力管道灌浆饱满情况验证，都需要钻孔后内窥镜探查，对无损检测结果进行微破损验证。

在钻孔之前一般会先进行定位，确定钢筋位置/预应力管道位置等，然后对目标位置钻孔，观察钻孔内情况；但是钢筋/预应力管道都会存在定位误差，为避免钻头对钢筋/预应力钢束的破坏，需要钻孔的工人依靠经验判断钻入介质变化情况。

但是人工判断过程一旦延迟或者误判，就会造成冲击钻反弹引起的人员受伤；或钻头已经接触到钢筋/预应力管道之后才会被工人发现，此时钻头已经对钢筋/预应力管道造成了损坏，因此缺少一种能够减少上述问题的方法。

发明内容

本发明提供一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，用以实现在钻头进行钻孔过程中，能够快速判断目标位置下方是否存在钢筋/预应力管道，从而实现对钻头进行立即停止的目的，进一步减少因钻头在遇到钢筋/预应力管道后未能停止导致其损坏的情况。

本发明提供一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，包括以下步骤：

S1、根据冲击钻钻入不同介质产生的声波特征设定多个声波信号阈值，并预存在服务器；

S2、启动冲击钻，并利用冲击钻的声音传感器采集声波信号；

S3、调取服务器中预存的声波信号阈值，并根据采集的声波信号与预存的声波信号阈值进行对比，并确定采集的声波信号类型；

S4、根据对比结果确定的声波信号类型控制冲击钻的工作状态。

优选地，

所述声波信号阈值包括：第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值和第五阈值，各所述声波信号阈值分别一一对应为：混凝土、钢筋、波纹管皮、钢束、空气介质。

优选地，

所述冲击钻的传感器设为拾音器，所述拾音器设于所述冲击钻的本体，所述拾音器连接处理器，所述处理器用于将所述拾音器采集的声音信号转换为电信号，并将电信号和声波信号阈值进行对比。

优选地，

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第一阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头发出正常工作的指令；

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第三阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头发出低速转动的指令；

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第二阈值或第四阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头发出立即停止工作的指令；

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第五阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头发出暂时停止工作，

或者，当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声波信号判断为第五阈值范围时，处理器发出是否利用视频采集系统进行视频信息采集的指令。

优选地，

通过冲击钻在施工段由工作面钻入地下的钻头工作状态判断所述工作段的混凝土浇筑层是否存在缺陷；

若存在缺陷，则标记；利用无损检测设备对区域内部缺陷检测，并结合无损检测设备对区域内部缺陷检测结果对其它位置进行钻孔抽查，并形成区域内部缺陷验证结果，由此分析缺陷部分对所述施工段的结构影响；

若不存在缺陷，则进行下一工序的施工；

对缺陷部分进行影响分析还包括：

若缺陷部分力学分析不合格，则标记，并立即下发加固修复的指令；若缺陷部分不影响结构力学性能，仅对耐久性有影响，则对缺陷部分通过修补机构进行修复。

优选地，

所述缺陷部分的判断包括：

当所述声波信号阈值依次为：第一阈值、第二阈值时，则所述钻孔位置为钢筋，需要排查钢筋网，并根据排查结果对钻孔位置进行调整；

当所述声波信号阈值依次为：第一阈值、第五阈值、第一阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：存在带有内部空洞的施工缺陷；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第一阈值、第四阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：有灌浆、有钢束的预应力波纹管；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第五阈值、第四阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：灌浆不饱满、有钢束的预应力波纹管；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第一阈值、第三阈值、第一阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：有灌浆、无钢束的预应力波纹管；或者，所述施工段对应的工作面下方为：远远偏离了预应力波纹管道的正上方；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第五阈值、第三阈值、第一阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：无灌浆、无钢束的预应力波纹管。

优选地，

根据冲击钻钻入过程获得单点钻孔声波信号的解析结果；

根据单点钻孔声波信号的解析结构获得以钻孔直径为直径、以钻孔深度为高度的三维圆柱体模型；

所述三维圆柱体模型中包含多种柱体高度，各柱体高度分别一一对应不同介质；

根据施工区域内进行多次单点钻孔，获得多点钻孔声波信号解析结果；

根据多点钻孔声波信号解析结果得到多个钻孔位置的圆柱解析体；

根据多个钻孔位置的圆柱解析体修正三维超声在该施工区域的检测结果；

将多个钻孔位置的圆柱解析体与三维超声在该区域的检测结果的数据进行分析，并建立该施工区域的三维缺陷分布可视化结果。

优选地，

所述施工段对应的工作面为钻孔位置。

优选地，

所述修补机构包括：加压机构、料腔和出料机构；

所述加压机构的加压端位于所述料腔的进口端，所述料腔的出口端通过管道连接出料机构；

所述加压机构包括：第四转轴、顶板、第七转轴和顶杆，

所述第四转轴通过第四固定座架设在所述料腔的外壁，所述第四转轴的其中一端连接电机，所述第四转轴的另一端连接第一摆杆，所述第一摆杆远离第四转轴的一端设有第五转轴，所述第五转轴转动连接第六连杆，所述第六连杆的另一端转动连接在第六转轴上，所述第六转轴的两端固定在两个第二立板之间，所述第二立板的其中一面固定连接在顶板的其中一面；

所述顶板靠近所述第二立板的一侧间隔设有两个第三立板，所述第二立板和其中一个第三立板固定连接，所述第三立板之间形成活动槽，所述活动槽用于第三转盘在槽内往复运动；

所述顶板远离所述第三立板的一面设有滑块，所述滑块和滑轨上设置的第一滑槽配合设置，所述滑轨远离第一滑槽的一面固定在所述料腔的外壁；

所述第三转盘远离活动槽的一面通过第六转轴转动连接第七连杆的其中一端，所述第七连杆的另一端连接第七转轴，所述第七转轴转动设在第六固定座上，所述第六固定座用于架设在料腔外壁；

所述第七转轴上还固定连接有凸轮，所述凸轮位于所述第七连杆和第六固定座之间，所述凸轮的其中一侧间隔设有第五固定座，所述第五固定座固定在所述料腔的外壁，所述第五固定座上设有第二滑槽，所述第二滑槽上滑动设置有连接块，所述连接块靠近所述凸轮的一侧间隔设有两个第四立板，所述第四立板之间通过第六转轴转动设有转轮，所述转轮和所述凸轮接触设置；

所述连接块远离所述第四立板的一端设有顶杆，所述第五固定座靠近所述顶杆的一端设有挡板，所述挡板上设有用于所述顶杆贯穿的贯穿孔，所述顶杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端连接连接块，所述弹簧的另一端连接所述挡板；

所述顶板和所述顶杆分别连接一组柱塞机构，所述柱塞机构的出气端分别通过管道连通料腔的进料端；

优选地，

所述出料机构包括：第二固定座、第一扇形盘、第二扇形盘、第三扇形盘和出料管，所述第二固定座通过连接杆设在靠近所述料腔出料端的一端，所述第二固定座上通过转轴转动设有第三扇形盘；

所述第三扇形盘的其中一侧间隔设有第五连杆，所述转轴上还设有第一扭簧，所述第一扭簧远离转轴的一端连接限位片，所述限位片卡设在所述第五连杆靠近所述第三扇形盘的转轴端，并用于限制或调节所述第五连杆的摆动方向；

所述第五连杆远离第三扇形盘的一端设有圆形结构的第二顶块，所述第二顶块用于抵在第二扇形盘的周向外壁；

所述第一扇形盘和所述第二扇形盘固定连接在第四转轴上，所述第四转轴上还转动设有面板，所述面板靠近所述第三扇形盘的一面滑动设有齿板，所述第三扇形盘的扇形外侧壁设有啮合齿，所述啮合齿和所述齿板相互啮合设置；所述齿板上设有贯穿的通孔，所述通孔一端连接管道，另一端连接出料管；

所述第一扇形盘和所述第二扇形盘的扇形面相对设置，且所述第一扇形盘和所述第二扇形盘相邻固定在所述第四转轴上；所述第四转轴的下方还间隔设有第三固定座，所述第三固定座通过转轴转动连接第三连杆，所述转轴上绕设有扭簧，所述扭簧的另一端连接限位片，所述限位片卡设在所述第三连杆靠近转轴的一端，并用于限制或调节所述第三连杆的摆动方向；

所述第三连杆远离所述第三固定座的一端连接第二连杆，所述第二连杆的另一端连接有第一顶块，所述第一顶块抵在第一扇形盘的周向外壁；

所述第二连杆和所述第三连杆相互连接的一端周向外壁设有向外延伸的第八连杆，所述第八连杆的另一端连接套筒；

所述面板靠近第三固定座的一端设有向外延伸的第四连杆，所述第四连杆套设在所述套筒内，并位于所述套筒内往复运动；

所述出料管设为L结构。

优选地，

还包括拨料机构，所述拨料机构位于所述连接杆远离料腔的一端，且所述拨料机构用于将所述出料机构排出的混凝土拨入缺陷部分；

所述拨料机构包括：第一转轴、第一转盘和第一固定座，所述第一固定座和所述固定架分别固定在连接杆上，所述第一固定座上贯穿设有第一转轴，所述第一转轴连接电机，所述第一转轴的另一端设为斜面，并连接第二转盘，所述第二转盘的周向外壁均布有多个扇形结构的扇叶，所述固定架靠近所述扇叶的一面间隔设有多个限位柱，各所述限位柱分别一一对应的和所述扇叶之间的间隙相互配合；

所述第二转盘远离所述第一转轴的一面还设有球形结构的拨块，所述第一固定座靠近所述拨块的一面通过第二转轴转动设有第一转盘，所述第一转盘靠近所述拨块的一面间隔设有两个第一立板，两个所述第一立板之间形成料槽，所述拨块位于所述料槽内往复运动。

本发明提供一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，包括以下步骤：

S1、根据冲击钻钻入不同介质产生的声波特征设定多个声波信号阈值，并预存在服务器；

S2、启动冲击钻，并利用冲击钻的声音传感器采集声波信号；

S3、调取服务器中预存的声波信号阈值，并根据采集的声波信号与预存的声波信号阈值进行对比，并确定采集的声波信号类型；

S4、根据对比结果确定的声波信号类型控制冲击钻的工作状态。

本发明以声波信号辨识为主要技术手段，采集冲击钻在钻入混凝土表面以后，遇到混凝土、钢筋、波纹管皮、钢束、空气等不同界面的声音，对声音信号进行识别，根据声纹阈值的差异智能控制冲击钻的工作，在遇到混凝土、波纹管皮时继续钻入，在遇到钢筋、钢束、空气时停止；从而实现根据冲击钻钻入的介质，对钻孔位置进行判断是否存在空洞缺陷；或者是根据钻孔位置对冲击钻的工作状态进行调整，减少冲击钻对钻孔位置内出现的钢筋、钢束造成损坏的情况。

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为本发明的结构流程图；

图2为本发明的钻头结构示意图；

图3为本发明的加压机构结构示意图；

图4为本发明的出料机构结构示意图；

图5为本发明的拨料机构结构示意图；

图6为本发明的料腔结构示意图；

其中，1-钻头，2-混凝土浇筑层，3-钻孔，4-缺陷部分，5-第一转轴，6-固定架，7-限位柱，8-第一限位孔，9-料槽，10-第一立板，11-第一转盘，12-第二转轴，13-第一固定座，14-拨块，15-第一连杆，16-第二转盘，17-扇叶，

18-第二固定座，19-第一扭簧，21-第一顶块，22-第二连杆，23-第八连杆，24-第三连杆，25-第三固定座，27-限位片，28-出料管，29-套筒，30-第四连杆，31-第一扇形盘，32-第四转轴，33-齿板，34-第二扇形盘，35-第二顶块，36-第五连杆，37-第三扇形盘，

39-第四固定座，40-第一摆杆，41-第五转轴，42-第六连杆，43-第二立板，44-面板，45-第三转盘，47-第三立板，48-顶板，49-滑轨，50-第一滑槽，51-转轮，52-第五固定座，53-第二滑槽，55-顶杆，56-弹簧，57-连接块，58-第四立板，59-第六转轴，60-凸轮，61-第七转轴，62-第六固定座，63-第七连杆，

64-柱塞机构，65-管道，66-出料机构，67-加压机构，68-料腔，69-连接杆，70-拨料机构。

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。

根据图1所示，本发明提供一种基于声波信号控制冲击钻钻孔3验证混凝土内部缺陷的方法，包括以下步骤：

S1、根据冲击钻钻入不同介质产生的声波特征设定多个声波信号阈值，并预存在服务器；

S2、启动冲击钻，并利用冲击钻的声音传感器采集声波信号；

S3、调取服务器中预存的声波信号阈值，并根据采集的声波信号与预存的声波信号阈值进行对比，并确定采集的声波信号类型；

S4、根据对比结果确定的声波信号类型控制冲击钻的工作状态。

本发明以声波信号辨识为主要技术手段，采集冲击钻在钻入混凝土表面以后，遇到混凝土、钢筋、波纹管皮、钢束、空气等不同界面的声音，对声音信号进行识别，根据声纹阈值的差异智能控制冲击钻的工作，在遇到混凝土、波纹管皮时继续钻入，在遇到钢筋、钢束、空气时停止；从而实现根据冲击钻钻入的介质，对钻孔3位置进行判断是否存在空洞缺陷；或者是根据钻孔3位置对冲击钻的工作状态进行调整，减少冲击钻对钻孔3位置内出现的钢筋、钢束造成损坏的情况。

在一个实施例中，

所述声波信号阈值包括：第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值和第五阈值，各所述声波信号阈值分别一一对应为：混凝土、钢筋、波纹管皮、钢束、空气介质。

该实施例的工作原理和有益效果如下：

由于实际施工过程中，钻头1会遇到多种介质，即：混凝土、钢筋、波纹管皮、钢束、空气，每种介质的声波信号均存在差异，因此通过将每种介质的声波进行定义，实现根据测定的声波信号进行划分，并进一步实现对钻头1遇到的介质进行判断，确定钻头1当前工作的点是什么介质；再进一步经介质对钻头1的工作状态进行控制。

在一个实施例中，

所述冲击钻的传感器设为拾音器，所述拾音器嵌设于所述冲击钻的内部本体，所述拾音器连接处理器，所述处理器用于将所述拾音器采集的声音信号转换为电信号，并将电信号和声波信号阈值进行对比。

该实施例的工作原理和有益效果如下：

钻头1在工作过程中，接触到不同的介质就会产生不同的声波，所述拾音器用于将产生的声波进行采集，并进一步将采集的声波信号传输给处理器，所述处理器将声波信号处理后得到带有声波信息的电信号，该电信号就能够和预存的声波信号阈值进行对比，并确定当前钻头1工作过程中所接触的介质是哪种介质。

在一个实施例中，所述冲击钻的工作状态包括：

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第一阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头1发出正常工作的指令；

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第三阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头1发出低速转动的指令；

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第二阈值或第四阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头1发出立即停止工作的指令；

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第五阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头1发出暂时停止工作，

或者，当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声波信号判断为第五阈值范围时，处理器发出是否利用视频采集系统进行视频信息采集的指令。

该实施例的工作原理和有益效果如下：

所述冲击钻在工作过程中，根据拾音器采集的声波信息传输给处理器，所述处理器确定所述冲击钻所接触的介质后，根据各所述介质对钻头1的工作状态进行控制，从而实现所述钻头1能够遇到不同介质启动对应的工作状态的目的。

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声波信号判断为第三阈值范围时，处理器提示找到波纹管，并给冲击钻的钻头1发出低速转动的指令；即，当冲击钻的钻头1遇到波纹管皮会进行提示，如果检测波纹管内部灌浆情况，那么遇到波纹管皮说明找到目标，为了不破坏里面的钢束，所以降低速度以保证波纹管皮内的钢束得到保护的目的。

所述视频采集系统进行视频信息采集为利用内窥镜进行视频信息或图像信息进行采集。

在一个实施例中，还包括：通过冲击钻在施工段由工作面钻入地下的钻头1工作状态判断所述工作段的混凝土浇筑层2是否存在缺陷；

若存在缺陷，则标记；利用无损检测设备对区域内部缺陷检测，并结合无损检测设备对区域内部缺陷检测结果对其它位置进行钻孔3抽查，并形成区域内部缺陷验证结果，由此分析缺陷部分4对所述施工段的结构影响；

若不存在缺陷，则进行下一工序的施工；

对缺陷部分4进行影响分析还包括：

若缺陷部分4力学分析不合格，则标记，并立即下发加固修复的指令；若缺陷部分4不影响结构力学性能，仅对耐久性有影响，则对缺陷部分4通过修补机构进行修复。

所述缺陷部分4的判断包括：

当所述声波信号阈值依次为：第一阈值、第二阈值时，则所述钻孔3位置为钢筋，需要排查钢筋网，并根据排查结果对钻孔3位置进行调整；

当所述声波信号阈值依次为：第一阈值、第五阈值、第一阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：存在带有内部空洞的施工缺陷；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第一阈值、第四阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：有灌浆、有钢束的预应力波纹管；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第五阈值、第四阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：灌浆不饱满、有钢束的预应力波纹管；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第一阈值、第三阈值、第一阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：有灌浆、无钢束的预应力波纹管；或者，所述施工段对应的工作面下方为：远远偏离了预应力波纹管道65的正上方；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第五阈值、第三阈值、第一阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：无灌浆、无钢束的预应力波纹管。

根据冲击钻钻入过程获得单点钻孔3声波信号的解析结果；

根据单点钻孔3声波信号的解析结构获得以钻孔3直径为直径、以钻孔3深度为高度的三维圆柱体模型；

所述三维圆柱体模型中包含多种柱体高度，各柱体高度分别一一对应不同介质；

根据施工区域内进行多次单点钻孔3，获得多点钻孔3声波信号解析结果；

根据多点钻孔3声波信号解析结果得到多个钻孔3位置的圆柱解析体；

根据多个钻孔3位置的圆柱解析体修正三维超声在该施工区域的检测结果；

将多个钻孔3位置的圆柱解析体与三维超声在该区域的检测结果的数据进行分析，并建立该施工区域的三维缺陷分布可视化结果。

所述施工段对应的工作面为钻孔3位置。

该实施例的工作原理和有益效果如下：

所述处理器根据钻头1的工作状态确定所述施工段对应的工作面下方是否存在缺陷；如果存在缺陷，则处理器启动所述修补机构对缺陷部分4进行修补；

另外，所述钻头1在工作过程中，会根据钻入的情况对当前的施工段进行记录，并将记录的声波信息进行储存，根据储存的声波信息对当前的工作段进行数据重建，从而实现根据采集的声波信息绘制出对应的施工段3D模型图，将绘制的3D模型图在显示屏上进行实时显示，并供施工人员进行直观的查看；在对多个施工段进行多个钻头1钻入过程中，将多个施工段中各钻孔3的情况进行汇总，最终形成该工地的地下混凝土浇筑情况，从而进一步根据地下混凝土浇筑情况对对应的钢束、钢筋、预应力波纹管的位置进行判断是否偏离了设计范围；

若偏离施工范围，则对其进行标注，进一步通知工作人员是否对偏离施工范围部分进行返工；

若未偏离施工范围，则保存该施工段的3D模型图，并做完工标记。

在一个实施例中，对不合格的缺陷部分4通过修补机构进行修复，还包括以下步骤：

若缺陷部分4力学分析不合格，则标记；

处理器将标记位置信息进行存储，并给修补机构发送修补指令；

修补机构启动加压机构67，并将料腔68内的修补物料输送至出料机构66；

出料机构66将出料管28的出料端对准缺陷部分4，并对缺陷部分4执行修补动作；

根据出料管28上的探头采集缺陷部分4的修补状态，将探头采集的信息传输给处理器；

处理器根据探头采集的信息进行识别，并判断是否修补完整；

若修补完整，则修补工作完成；

若修补不完整，则处理器发送二次修补指令，并启动拨料机构70，利用拨料机构70对出料管28不易伸入的缺陷部分4进行二次修补。

在该实施例中，

根据探头多次采集的信息，多次对比并判断缺陷部分4的修补情况，实现缺陷部分4能够完整修复的目的；减少缺陷部分4在修复过程中因修复不完整造成修复失败的情况。

通过加压机构67首先对料腔68进行加压，实现料腔68的压力增大，进一步将料腔68的修补物料进行引流至出料机构66的出料管28，再经由出料管28对缺陷部分4进行第一次修补；若第一次修补不能完整修复缺陷部分4；再通过拨料机构70进行二次修补，实现缺陷部分4能够完整修复的目的。

根据图2-6所示，在一个实施例中，所述修补机构包括：加压机构67、料腔68和出料机构66；

所述加压机构67的加压端位于所述料腔68的进口端，所述料腔68的出口端通过管道65连接出料机构66；

所述加压机构67包括：第四转轴32、顶板48、第七转轴61和顶杆55，

所述第四转轴32通过第四固定座39架设在所述料腔68的外壁，所述第四转轴32的其中一端连接电机，所述第四转轴32的另一端连接第一摆杆40，所述第一摆杆40远离第四转轴32的一端设有第五转轴41，所述第五转轴41转动连接第六连杆42，所述第六连杆42的另一端转动连接在第六转轴59上，所述第六转轴59的两端固定在两个第二立板43之间，所述第二立板43的其中一面固定连接在顶板48的其中一面；

所述顶板48靠近所述第二立板43的一侧间隔设有两个第三立板47，所述第二立板43和其中一个第三立板47固定连接，所述第三立板47之间形成活动槽，所述活动槽用于第三转盘45在槽内往复运动；

所述顶板48远离所述第三立板47的一面设有滑块，所述滑块和滑轨49上设置的第一滑槽50配合设置，所述滑轨49远离第一滑槽50的一面固定在所述料腔68的外壁；

所述第三转盘45远离活动槽的一面通过第六转轴59转动连接第七连杆63的其中一端，所述第七连杆63的另一端连接第七转轴61，所述第七转轴61转动设在第六固定座62上，所述第六固定座62用于架设在料腔68外壁；

所述第七转轴61上还固定连接有凸轮60，所述凸轮60位于所述第七连杆63和第六固定座62之间，所述凸轮60的其中一侧间隔设有第五固定座52，所述第五固定座52固定在所述料腔68的外壁，所述第五固定座52上设有第二滑槽53，所述第二滑槽53上滑动设置有连接块57，所述连接块57靠近所述凸轮60的一侧间隔设有两个第四立板58，所述第四立板58之间通过第六转轴59转动设有转轮51，所述转轮51和所述凸轮60接触设置；

所述连接块57远离所述第四立板58的一端设有顶杆55，所述第五固定座52靠近所述顶杆55的一端设有挡板，所述挡板上设有用于所述顶杆55贯穿的贯穿孔，所述顶杆55上套设有弹簧56，所述弹簧56的一端连接连接块57，所述弹簧56的另一端连接所述挡板；

所述顶板48和所述顶杆55分别连接一组柱塞机构64，所述柱塞机构64的出气端分别通过管道65连通料腔68的进料端。

该实施例的工作原理和有益效果如下：

当所述施工段需要修补时，首先处理器启动所述加压机构67的电机，所述电机启动就会带着所述第一摆杆40进行摆动，所述第一摆杆40摆动就会带着第六连杆42在第五转轴41上进行摆动，进一步拉动所述第二立板43之间的第六转轴59进行摆动，从而实现所述顶板48的滑块在滑轨49的第一滑槽50上进行滑动，所述顶板48就会拉动柱塞机构64的柱塞杆进行活动，所述柱塞杆活动就会带着活塞在柱塞筒内活动，进一步实现柱塞筒进行充气的目的，所述柱塞筒所产生的气体经由管道65吹入所述料腔68的入口端，从而实现对料腔68进行加压的目的，进一步使得料腔68内的混凝土从出口端流出至管道65，再经由管道65连接出料机构66；

所述顶板48在来回活动的时候，还会进一步通过所述第三立板47形成的活动槽带着所述第三转盘45进行摆动，所述第三转盘45来回摆动的过程中就会带着所述第七连杆63进行摆动，所述第七连杆63摆动后就会实现所述第七连杆63上连接的第七转轴61在所述第六固定座62上进行转动，进一步实现所述凸轮60也能够进行摆动，所述凸轮60在摆动的时候就会来回的接触到所述转轮51，从而实现所述转轮51经由第四立板58连接的连接块57在所述第五固定座52的第二滑槽53内进行往复运动；所述连接块57上连接的连接块57上套设的弹簧56能够随着凸轮60的转动进行压缩或弹开，从而带着所述顶杆55进行来回活动，从而实现所述顶杆55连接的柱塞机构64进行往复运动的目的，所述顶杆55所连接的柱塞机构64和所述顶板48连的柱塞机构64工作原理一致；

如此就能够实现所述加压机构67在进行加压过程中能实现多个柱塞机构64共同加压的目的，从而提高所述料腔68的出料效率，减少料腔68因堵塞造成出料不畅的情况。

根据图2-6所示，在一个实施例中，所述出料机构66包括：

第二固定座18、第一扇形盘31、第二扇形盘34、第三扇形盘37和出料管28，所述第二固定座18通过连接杆69设在靠近所述料腔68出料端的一端，所述第二固定座18上通过转轴转动设有第三扇形盘37；

所述第三扇形盘37的其中一侧间隔设有第五连杆36，所述转轴上还设有第一扭簧19，所述第一扭簧19远离转轴的一端连接限位片27，所述限位片27卡设在所述第五连杆36靠近所述第三扇形盘37的转轴端，并用于限制或调节所述第五连杆36的摆动方向；

所述第五连杆36远离第三扇形盘37的一端设有圆形结构的第二顶块35，所述第二顶块35用于抵在第二扇形盘34的周向外壁；

所述第一扇形盘31和所述第二扇形盘34固定连接在第四转轴32上，所述第四转轴32上还转动设有面板44，所述面板44靠近所述第三扇形盘37的一面滑动设有齿板33，所述第三扇形盘37的扇形外侧壁设有啮合齿，所述啮合齿和所述齿板33相互啮合设置；所述齿板33上设有贯穿的通孔，所述通孔一端连接管道65，另一端连接出料管28；

所述第一扇形盘31和所述第二扇形盘34的扇形面相对设置，且所述第一扇形盘31和所述第二扇形盘34相邻固定在所述第四转轴32上；所述第四转轴32的下方还间隔设有第三固定座25，所述第三固定座25通过转轴转动连接第三连杆24，所述转轴上绕设有扭簧，所述扭簧的另一端连接限位片27，所述限位片27卡设在所述第三连杆24靠近转轴的一端，并用于限制或调节所述第三连杆24的摆动方向；

所述第三连杆24远离所述第三固定座25的一端连接第二连杆22，所述第二连杆22的另一端连接有第一顶块21，所述第一顶块21抵在第一扇形盘31的周向外壁；

所述第二连杆22和所述第三连杆24相互连接的一端周向外壁设有向外延伸的第八连杆23，所述第八连杆23的另一端连接套筒29；

所述面板44靠近第三固定座25的一端设有向外延伸的第四连杆30，所述第四连杆30套设在所述套筒29内，并位于所述套筒29内往复运动；

所述出料管28设为L结构。

该实施例的工作原理和有益效果如下：

所述出料机构66在工作的过程中，能实现对缺陷部分4的空洞内部进行延伸的进行注入混凝土，从而实现对空洞部分进行修补的目的。

所述加压机构67工作时，所述第四转轴32能分别带着所述加压机构67进行工作，还可以带着所述出料机构66进行工作；若所述加压机构67和所述出料机构66间距较远，还可以通过锥齿轮进行换向及延伸所述第四转轴32的转动，进一步实现电机工作时，能够带着加压机构67和出料机构66一起进行转动的目的；

所述出料机构66工作时，首先经由第四转轴32进行转动，带着所述第二扇形盘34和第一扇形盘31进行转动，所述第一扇形盘31转动的时候侧壁会与带有第一顶块21的第二连杆22进行相互配合；

所述第二扇形盘34转动的时候侧壁与带有第二顶块35的第五连杆36进行配合，从而实现所述第五连杆36随着所述第二扇形盘34的扇形外轮廓进行摆动，进一步带着所述第三扇形盘37在所述第二固定座18上进行摆动；所述第五连杆36在接触到所述第二扇形盘34的扇形弧面侧壁时，会带着第三扇形盘37进行逆时针转动，所述第三扇形盘37逆时针转动就会经啮合齿进行配合齿板33进行活动，所述齿板33就会在面板44上上下活动，从而带着所述齿板33上连接的出料管28进行上下活动，由此实现对缺陷部分4的空洞进行上下活动的填充的目的；

进一步的，所述第一扇形盘31在随着第四转轴32进行转动的过程中，所述第二连杆22随着第一顶块21和所述第一扇形盘31的外侧壁接触过程中实现摆动，并带着所述第三连杆24进行摆动，所述第三连杆24在摆动的时候就会带着套筒29进行摆动，所述套筒29摆动的时候就会带着所述第四连杆30一起进行摆动，从而实现所述出料管28能够在上下活动的过程中，还可以实现左右摆动的目的；进一步实现所述出料管28能够对缺陷部分4的空洞内进行填充的目的；减少所述缺陷部分4因空洞较大造成填充的物料不能完整填充的情况。

根据图2-6所示，在一个实施例中，还包括拨料机构70，

所述拨料机构70位于所述连接杆69远离料腔68的一端，且所述拨料机构70用于将所述出料机构66排出的混凝土拨入缺陷部分4；

所述拨料机构70包括：第一转轴5、第一转盘11和第一固定座13，所述第一固定座13和所述固定架6分别固定在连接杆69上，所述第一固定座13上贯穿设有第一转轴5，所述第一转轴5连接电机，所述第一转轴5的另一端设为斜面，并连接第二转盘16，所述第二转盘16的周向外壁均布有多个扇形结构的扇叶17，所述固定架6靠近所述扇叶17的一面间隔设有多个限位柱7，各所述限位柱7分别一一对应的和所述扇叶17之间的间隙相互配合；

所述第二转盘16远离所述第一转轴5的一面还设有球形结构的拨块14，所述第一固定座13靠近所述拨块14的一面通过第二转轴12转动设有第一转盘11，所述第一转盘11靠近所述拨块14的一面间隔设有两个第一立板10，两个所述第一立板10之间形成料槽9，所述拨块14位于所述料槽9内往复运动。

该实施例的工作原理和有益效果如下：

若缺陷部分4的空洞过大，所述出料机构66也不能对其进行完全填充时，通过所述拨料机构70就可以实现对出料机构66排出的物料进行拨入更深的空洞内部的目的。

所述扇叶17均布在所述第二转盘16的周向外壁，且相邻两个所述扇叶17之间设有第一限位孔8，所述第一限位孔8用于和所述限位柱7相互配合，并实现限制所述扇叶17在转动过程中出现反转的情况。

所述第一转盘11的下方设有第二转轴12，所述第二转轴12转动设在所述第一固定座13上，所述第一固定座13用于通过支架架设在所述连接杆69上，所述拨块14通过第一连杆15连接所述第二转盘16。

具体工作时，所述出料管28的物料挤出在所述第一立板10之间形成的料槽9内；所述第一转轴5连接电机，所述电机驱动后就会实现第一转轴5进行转动，所述第一转轴5转动的时候就会带着所述第二转盘16进行转动，所述第二转盘16在转动的时候就会实现拨块14进行转动，所述拨块14转动过程中就会对料槽9内的物料进行拨动，从而实现对料槽9内的物料进行拨出的目的，进一步的实现所述料槽9内的物料拨到缺陷部分4的空洞内，实现对更深的空洞内部进行物料填充的目的。所述料腔68内的填充材料或物料不限于混凝土。

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 (6)

1.一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据冲击钻钻入不同介质产生的声波特征设定多个声波信号阈值，并预存在服务器；

S2、启动冲击钻，并利用冲击钻的声音传感器采集声波信号；

S3、调取服务器中预存的声波信号阈值，并根据采集的声波信号与预存的声波信号阈值进行对比，并确定采集的声波信号类型；

S4、根据对比结果确定的声波信号类型控制冲击钻的工作状态；

所述声波信号阈值包括：第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值和第五阈值，各所述声波信号阈值分别一一对应为：混凝土、钢筋、波纹管皮、钢束、空气介质；

通过冲击钻在施工段由工作面钻入地下的钻头工作状态判断工作段的混凝土浇筑层是否存在缺陷；

若存在缺陷，则标记；利用无损检测设备对区域内部缺陷检测，并结合无损检测设备对区域内部缺陷检测结果对其它位置进行钻孔抽查，并形成区域内部缺陷验证结果，由此分析缺陷部分对所述施工段的结构影响；

若不存在缺陷，则进行下一工序的施工；

对缺陷部分进行影响分析还包括：

若缺陷部分力学分析不合格，则标记，并立即下发加固修复的指令；若缺陷部分不影响结构力学性能，仅对耐久性有影响，则对缺陷部分通过修补机构进行修复；

所述缺陷部分的判断包括：

当所述声波信号阈值依次为：第一阈值、第二阈值时，则钻孔位置为钢筋，需要排查钢筋网，并根据排查结果对钻孔位置进行调整；

当所述声波信号阈值依次为：第一阈值、第五阈值、第一阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：存在带有内部空洞的施工缺陷；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第一阈值、第四阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：有灌浆、有钢束的预应力波纹管；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第五阈值、第四阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：灌浆不饱满、有钢束的预应力波纹管；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第一阈值、第三阈值、第一阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：有灌浆、无钢束的预应力波纹管；或者，所述施工段对应的工作面下方为：远远偏离了预应力波纹管道的正上方；

当声波信号阈值依次为：第一阈值、第三阈值、第五阈值、第三阈值、第一阈值时，则所述施工段对应的工作面下方为：无灌浆、无钢束的预应力波纹管；

所述修补机构包括：加压机构、料腔和出料机构；

所述加压机构的加压端位于所述料腔的进口端，所述料腔的出口端通过管道连接出料机构；

所述加压机构包括：第四转轴、顶板、第七转轴和顶杆，

所述第四转轴通过第四固定座架设在所述料腔的外壁，所述第四转轴的其中一端连接电机，所述第四转轴的另一端连接第一摆杆，所述第一摆杆远离第四转轴的一端设有第五转轴，所述第五转轴转动连接第六连杆，所述第六连杆的另一端转动连接在第九转轴上，所述第九转轴的两端固定在两个第二立板之间，所述第二立板的其中一面固定连接在顶板的其中一面；

所述顶板靠近所述第二立板的一侧间隔设有两个第三立板，所述第二立板和其中一个第三立板固定连接，所述第三立板之间形成活动槽，所述活动槽用于第三转盘在槽内往复运动；

所述顶板远离所述第三立板的一面设有滑块，所述滑块和滑轨上设置的第一滑槽配合设置，所述滑轨远离第一滑槽的一面固定在所述料腔的外壁；

所述第三转盘远离活动槽的一面通过第八转轴转动连接第七连杆的其中一端，所述第七连杆的另一端连接第七转轴，所述第七转轴转动设在第六固定座上，所述第六固定座用于架设在料腔外壁；

所述第七转轴上还固定连接有凸轮，所述凸轮位于所述第七连杆和第六固定座之间，所述凸轮的其中一侧间隔设有第五固定座，所述第五固定座固定在所述料腔的外壁，所述第五固定座上设有第二滑槽，所述第二滑槽上滑动设置有连接块，所述连接块靠近所述凸轮的一侧间隔设有两个第四立板，所述第四立板之间通过第六转轴转动设有转轮，所述转轮和所述凸轮接触设置；

所述连接块远离所述第四立板的一端设有顶杆，所述第五固定座靠近所述顶杆的一端设有挡板，所述挡板上设有用于所述顶杆贯穿的贯穿孔，所述顶杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端连接连接块，所述弹簧的另一端连接所述挡板；

所述顶板和所述顶杆分别连接一组柱塞机构，所述柱塞机构的出气端分别通过管道连通料腔的进料端。

2.如权利要求1所述的一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，其特征在于，

所述冲击钻的传感器设为拾音器，所述拾音器设于所述冲击钻的本体，所述拾音器连接处理器，所述处理器用于将所述拾音器采集的声音信号转换为电信号，并将电信号和声波信号阈值进行对比。

3.如权利要求2所述的一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，其特征在于，所述冲击钻的工作状态包括：

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第一阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头发出正常工作的指令；

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第三阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头发出低速转动的指令；

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第二阈值或第四阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头发出立即停止工作的指令；

当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声音信号判断为第五阈值范围时，处理器给冲击钻的钻头发出暂时停止工作，

或者，当处理器根据服务器预存的声波信号阈值将传感器接收的声波信号判断为第五阈值范围时，处理器发出是否利用视频采集系统进行视频信息采集的指令。

4.如权利要求1所述的一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，其特征在于，

根据冲击钻钻入过程获得单点钻孔声波信号的解析结果；

根据单点钻孔声波信号的解析结构获得以钻孔直径为直径、以钻孔深度为高度的三维圆柱体模型；

所述三维圆柱体模型中包含多种柱体高度，各柱体高度分别一一对应不同介质；

根据施工区域内进行多次单点钻孔，获得多点钻孔声波信号解析结果；

根据多点钻孔声波信号解析结果得到多个钻孔位置的圆柱解析体；

根据多个钻孔位置的圆柱解析体修正三维超声在该施工区域的检测结果；

将多个钻孔位置的圆柱解析体与三维超声在该区域的检测结果的数据进行分析，并建立该施工区域的三维缺陷分布可视化结果。

5.如权利要求1所述的一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，其特征在于，所述施工段对应的工作面为钻孔位置。

6.如权利要求1所述的一种基于声波信号控制冲击钻钻孔验证混凝土内部缺陷的方法，其特征在于，

所述出料机构包括：第二固定座、第一扇形盘、第二扇形盘、第三扇形盘和出料管，所述第二固定座通过连接杆设在靠近所述料腔出料端的一端，所述第二固定座上通过第十转轴转动设有第三扇形盘；

所述第三扇形盘的其中一侧间隔设有第五连杆，所述第十转轴上还设有第一扭簧，所述第一扭簧远离第十转轴的一端连接第二限位片，所述第二限位片卡设在所述第五连杆靠近所述第三扇形盘的转轴端，并用于限制或调节所述第五连杆的摆动方向；

所述第五连杆远离第三扇形盘的一端设有圆形结构的第二顶块，所述第二顶块用于抵在第二扇形盘的周向外壁；

所述第一扇形盘和所述第二扇形盘固定连接在第四转轴上，所述第四转轴上还转动设有面板，所述面板靠近所述第三扇形盘的一面滑动设有齿板，所述第三扇形盘的扇形外侧壁设有啮合齿，所述啮合齿和所述齿板相互啮合设置；所述齿板上设有贯穿的通孔，所述通孔一端连接管道，另一端连接出料管；

所述第一扇形盘和所述第二扇形盘的扇形面相对设置，且所述第一扇形盘和所述第二扇形盘相邻固定在所述第四转轴上；所述第四转轴的下方还间隔设有第三固定座，所述第三固定座通过第十一转轴转动连接第三连杆，所述第十一转轴上绕设有扭簧，所述扭簧的另一端连接第一限位片，所述第一限位片卡设在所述第三连杆靠近第十一转轴的一端，并用于限制或调节所述第三连杆的摆动方向；

所述第三连杆远离所述第三固定座的一端连接第二连杆，所述第二连杆的另一端连接有第一顶块，所述第一顶块抵在第一扇形盘的周向外壁；

所述第二连杆和所述第三连杆相互连接的一端周向外壁设有向外延伸的第八连杆，所述第八连杆的另一端连接套筒；

所述面板靠近第三固定座的一端设有向外延伸的第四连杆，所述第四连杆套设在所述套筒内，并位于所述套筒内往复运动。

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