CN113203375A - 一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，用于梁柱榫卯节点内部尺寸的检测，包括热辐射加热组件、热像仪和图像处理模块，所述的热辐射加热组件设置于梁柱榫卯节点周围，用于向梁柱榫卯节点产生热流，所述的热像仪正对梁柱榫卯节点，用于对梁柱榫卯节点进行红外探测得到热成像图片，并将热成像图片发送至图像处理模块，所述的图像处理模块对热成像图片进行图像处理，根据热成像图片显示的温度高低确定梁柱榫卯节点连接界面位置，实现对榫卯节点内部尺寸的检测，与现有技术相比，本发明具有对结构无损伤且操作简便、合理可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及土木建设结构工程领域，尤其是涉及一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统和方法。
背景技术
木结构是我国主要的传统建筑结构之一，留存至今的传统木结构建筑仍有不少，其大多成为历史保护建筑。随着时间的推移，传统木结构会出现结构性能退化等一系列问题，因此加强对传统木结构的检测、鉴定和加固是十分有必要的。
传统木结构一般由木梁和木柱通过榫卯节点相连接。许多研究表明，榫卯节点是木结构的关键部位，一方面榫卯节点能够传递剪力和弯矩，另一方面榫卯节点在地震中有利于结构的减震耗能。但在实际检测的过程中，由于榫卯节点具有一定的隐蔽性，其内部尺寸难以获得，因而常常被忽略。这对节点乃至整个结构的整体评估具有一定的影响。
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对结构无损伤且操作简便、合理可靠的基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，用于梁柱榫卯节点内部尺寸的检测，包括热辐射加热组件、热像仪和图像处理模块，所述的热辐射加热组件设置于梁柱榫卯节点周围，用于向梁柱榫卯节点产生热流，所述的热像仪正对梁柱榫卯节点，用于对梁柱榫卯节点进行红外探测得到热成像图片，并将热成像图片发送至图像处理模块，所述的图像处理模块对热成像图片进行图像处理，根据热成像图片显示的温度高低确定梁柱榫卯节点连接界面位置，实现对榫卯节点内部尺寸的检测。
进一步地，所述的热辐射加热组件包括四个排列成矩形，且设置于梁柱榫卯节点一侧的热辐射加热器，四个热辐射加热器分别与激励源控制器连接。
进一步优选地，所述的热辐射加热器采用碘钨灯。
进一步地，所述的热像仪分别从榫头长度方向、宽度方向和高度方向进行红外探测，获取榫头长度方向、宽度方向和高度方向的热成像图片。
进一步地，所述的图像处理模块通过图像处理提取热成像图片上的暗影位置，确定榫卯节点连接界面轮廓，获取榫卯节点内部尺寸。
进一步地，所述的热像仪采用热成像摄像仪，在热辐射加热组件对榫卯节点进行加热的过程中，记录榫卯节点表面的温度变化。
优选地，所述的图像处理模块为计算机。
一种使用所述的基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统进行榫卯节点内部尺寸检测方法，该方法采用热辐射加热组件对梁柱榫卯节点加热，并采用热像仪对梁柱榫卯节点进行红外探测得到热成像图片，最后通过图像处理模块对热成像图片进行图像处理，根据热成像图片显示的温度高低确定梁柱榫卯节点连接界面位置，确定榫卯节点的内部尺寸。
进一步地，采用热辐射加热组件对梁柱榫卯节点加热前，先清理梁柱榫卯节点柱体和梁体的外表面。
进一步地，所述的热像仪对梁柱榫卯节点进行红外探测时，分别从榫头长度方向、宽度方向和高度方向进行红外探测，采集榫头长度方向、宽度方向和高度方向的热成像图片，且在热像仪采集热成像图片时，所述的热辐射加热组件对梁柱榫卯节点进行持续加热。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用红外成像技术，通过对被测物体持续加热，使节点连接界面与梁柱主体产生温度差，再利用红外仪器扫描榫卯节点部位，在热像仪光屏上获得温度变化图像，再经过图像处理从而确定榫卯节点的内部尺寸，克服了传统检测方法的局限性，对原结构几乎没有损伤，保留建筑原貌，操作简便，效率较高，可以为既有木结构的检测、鉴定、维护、加固提供一些参考依据，在历史建筑、古建筑中具有较为广阔的使用前景。
附图说明
图1为本发明系统结构框图；
图2是本发明系统结构主视图；
图3是本发明系统结构侧视图。
其中，1、柱体，2、梁体，3、热辐射加热器，4、热像仪，5、图像处理模块，6、激励源控制器。
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。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-图3所示，本发明公开了一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，用于梁柱榫卯节点内部尺寸的检测，包括热辐射加热组件、热像仪4和图像处理模块5，热辐射加热组件设置于梁柱榫卯节点周围，用于向梁柱榫卯节点产生热流，热像仪4正对梁柱榫卯节点，用于对梁柱榫卯节点进行红外探测得到热成像图片，并将热成像图片发送至图像处理模块5，图像处理模块5对热成像图片进行图像处理，根据热成像图片显示的温度高低确定梁柱榫卯节点连接界面位置，实现对榫卯节点内部尺寸的检测。
如图2所示，热辐射加热组件包括四个排列成矩形，且设置于梁柱榫卯节点一侧的热辐射加热器3，四个热辐射加热器3分别与激励源控制器6连接，本实施例中，热辐射加热器3采用碘钨灯。
热像仪4分别从榫头长度方向、宽度方向和高度方向进行红外探测，获取榫头长度方向、宽度方向和高度方向的热成像图片，四个碘钨灯组成的热辐射加热组件，能够提供较强的热流密度，保证榫卯节点的受热均匀，获得质量更好的热像图。本实施例中，热像仪4采用热成像摄像仪，在热辐射加热组件对榫卯节点进行加热的过程中，记录榫卯节点表面的温度变化。
图像处理模块8通过图像处理提取热成像图片上的暗影位置，确定榫卯节点连接界面轮廓，获取榫卯节点内部尺寸，本实施例中，图像处理模块5为计算机。
使用该尺寸检测系统进行榫卯节点内部尺寸检测的方法，采用热辐射加热组件对梁柱榫卯节点加热，并采用热像仪4对梁柱榫卯节点进行红外探测得到热成像图片，最后通过图像处理模块5对热成像图片进行图像处理，根据热成像图片显示的温度高低确定梁柱榫卯节点连接界面位置，确定榫卯节点的内部尺寸。其中，在采用热辐射加热组件对梁柱榫卯节点加热前，先清理梁柱榫卯节点柱体2和梁体1的外表面。热像仪4对梁柱榫卯节点进行红外探测时，分别从榫头长度方向、宽度方向和高度方向进行红外探测，采集榫头长度方向、宽度方向和高度方向的热成像图片，且在热像仪4采集热成像图片时，热辐射加热组件对梁柱榫卯节点进行持续加热。
如图1-图3所示，本发明公开了一种基于热成像检测榫卯节点内部尺寸的方法，包括以下步骤：
步骤一：清理榫卯节点柱体1和梁体2的外表面，在节点附近采用热辐射器对其进行持续加热。可采用热辐射加热器3组成的热辐射加热组件，得到较强的热流密度，热辐射加热器3采用碘钨灯。为了获得良好的热像图，需保证榫卯节点的受热均匀，可选取包含四只碘钨灯的热激励装置，通过调整等的位置使节点均匀受热。
步骤二：采用热像仪4对加热的榫卯节点部位进行全方位的红外探测。分别从榫头长度、宽度和高度方向进行检测拍摄，可根据图像色温变化，确定节点连接界面的位置。为了获得最佳热像图可采用录像设备将表面温度变化过程记录下来。
步骤三：重复步骤二，进行多次探测，以减小测量误差。热图像不仅可以给出像元的表面温度值，同时可以给出各像元的坐标值，因此可以确定温度变化的具体位置，从而给出节点连接界面的位置及尺寸。
步骤四：将拍摄获得的热成像图片进行图像处理，确定节点连接界面位置。连接界面处温度较低，在图像上为暗影，为了使节点连接界面清晰，则需要对图像进行处理，具体处理方式可参阅相关文献。
步骤五：将处理好的图像分类，按照榫头长度、高度、宽度三个方向分别进行尺寸确定，取多次测量的平均值，从而确定榫卯节点的内部尺寸特征。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，用于梁柱榫卯节点内部尺寸的检测，其特征在于，包括热辐射加热组件、热像仪(4)和图像处理模块(5)，所述的热辐射加热组件设置于梁柱榫卯节点周围，用于向梁柱榫卯节点产生热流，所述的热像仪(4)正对梁柱榫卯节点，用于对梁柱榫卯节点进行红外探测得到热成像图片，并将热成像图片发送至图像处理模块(5)，所述的图像处理模块(5)对热成像图片进行图像处理，根据热成像图片显示的温度高低确定梁柱榫卯节点连接界面位置，实现对榫卯节点内部尺寸的检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，其特征在于，所述的热辐射加热组件包括四个排列成矩形，且设置于梁柱榫卯节点一侧的热辐射加热器(3)，四个热辐射加热器(3)分别与激励源控制器(6)连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，其特征在于，所述的热辐射加热器(3)采用碘钨灯。
4.根据权利要求1所述的一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，其特征在于，所述的热像仪(4)分别从榫头长度方向、宽度方向和高度方向进行红外探测，获取榫头长度方向、宽度方向和高度方向的热成像图片。
5.根据权利要求1所述的一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，其特征在于，所述的图像处理模块(8)通过图像处理提取热成像图片上的暗影位置，确定榫卯节点连接界面轮廓，获取榫卯节点内部尺寸。
6.根据权利要求1所述的一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，其特征在于，所述的热像仪(4)采用热成像摄像仪，在热辐射加热组件对榫卯节点进行加热的过程中，记录榫卯节点表面的温度变化。
7.根据权利要求5所述的一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统，其特征在于，所述的图像处理模块(5)为计算机。
8.一种使用权利要求1-7任一项所述的基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测系统进行榫卯节点内部尺寸检测方法，其特征在于，该方法采用热辐射加热组件对梁柱榫卯节点加热，并采用热像仪(4)对梁柱榫卯节点进行红外探测得到热成像图片，最后通过图像处理模块(5)对热成像图片进行图像处理，根据热成像图片显示的温度高低确定梁柱榫卯节点连接界面位置，确定榫卯节点的内部尺寸。
9.根据权利要求8所述的一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测方法，其特征在于，采用热辐射加热组件对梁柱榫卯节点加热前，先清理梁柱榫卯节点柱体(1)和梁体(2)的外表面。
10.根据权利要求8所述的一种基于热成像的榫卯节点内部尺寸检测方法，其特征在于，所述的热像仪(4)对梁柱榫卯节点进行红外探测时，分别从榫头长度方向、宽度方向和高度方向进行红外探测，采集榫头长度方向、宽度方向和高度方向的热成像图片，且在热像仪(4)采集热成像图片时，所述的热辐射加热组件对梁柱榫卯节点进行持续加热。
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