CN115096890A - 一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置及其检测方法 - Google Patents

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CN115096890A CN202210587371.9A CN202210587371A CN115096890A CN 115096890 A CN115096890 A CN 115096890A CN 202210587371 A CN202210587371 A CN 202210587371A CN 115096890 A CN115096890 A CN 115096890A
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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置及其检测方法，涉及无人机检测技术领域，为解决现有装置在使用的过程中，面对狭窄或复杂的墙面环境，因光线遮挡或角度限制，依靠影像采集模块无法有效检测到墙面状态，为保证采集效果，对无人机操作精度要求较高的问题。激光测距传感器，其安装在所述底支座的下端；连接板，其安装在所述云台基座后端的下方；取样基座，其安装在所述连接板的下方，所述取样基座的下方设置有承载板，且承载板与取样基座一体成型设置；伺服电机，其安装在所述取样基座的内部，所述伺服电机的输出端贯穿并延伸至取样基座的上端，且安装有斜面反射镜；梯形块加固件，其焊接在所述连接板的后端面。

Description

一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及无人机检测技术领域，具体为一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置及其检测方法。
背景技术
采用无人机搭载图像采集系统，对高层建筑外立面进行检测，是一种新兴检测方式；
如申请号为CN210108984U名为一种基于无人机的建筑外立面检测装置，该装置包括：无人机本体，无人机本体设有影像采集模块、无线传输模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、主控模块，影像采集模块设于无人机本体外部前端，敲击模块和声音采集模块设于无人机外部并与无人机本体连接，影像采集模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、无线传输模块分别与主控模块连接。
上述装置在使用的过程中，面对狭窄或复杂的墙面环境，因光线遮挡或角度限制，依靠影像采集模块无法有效检测到墙面状态，为保证采集效果，对无人机操作精度要求较高。所以我们提出了一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置及其检测方法，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置及其检测方法，以解决上述背景技术中提出的现有装置在使用的过程中，面对狭窄或复杂的墙面环境，因光线遮挡或角度限制，依靠影像采集模块无法有效检测到墙面状态，为保证采集效果，对无人机操作精度要求较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，包括机架连接座，所述机架连接座的下方安装有云台基座，所述云台基座包含有侧边板、底支座和摄像头，所述侧边板设置有两个，且两个侧边板分别安装在所述底支座上方的两侧，所述摄像头的两侧通过固定轴与侧边板固定连接，所述云台基座的上端通过机架定位板与机架连接座焊接连接；
还包括：
激光测距传感器，其安装在所述底支座的下端；
连接板，其安装在所述云台基座后端的下方；
取样基座，其安装在所述连接板的下方，所述取样基座的下方设置有承载板，且承载板与取样基座一体成型设置；
伺服电机，其安装在所述取样基座的内部，所述伺服电机的输出端贯穿并延伸至取样基座的上端，且安装有斜面反射镜；
梯形块加固件，其焊接在所述连接板的后端面。
优选的，所述斜面反射镜镜面的倾斜角度为四十五度，所述伺服电机与承载板的连接处设置有电机定位槽，且电机定位槽与承载板一体成型设置。
优选的，所述连接板的两侧均设置有激光避让槽，且激光避让槽与连接板一体成型设置。
优选的，所述取样基座内部的两侧均安装有电动推杆，所述电动推杆的输出端上安装有抽真空接头，所述抽真空接头的前端安装有真空吸盘，且真空吸盘与抽真空接头相连通。
优选的，所述承载板的前端安装有取样斗，所述取样斗的内部设置有装料槽，所述取样斗的后端通过加固板与承载板焊接连接。
优选的，所述取样斗的前端面上安装有高锋利刀片，所述高锋利刀片的后端设置有刀片连接板，所述刀片连接板通过多个第一螺钉与取样斗螺纹连接。
优选的，所述机架连接座包含有上支板、下支板和柔性连接套，所述上支板的边缘通过柔性连接套与下支板连接，所述下支板的上表面安装有控制元件基座，所述上支板的外壁上设置有安装孔，且安装孔设置有五个。
优选的，所述柔性连接套的外壁上安装有拉链。
优选的，所述机架连接座内部的四周均安装有弹簧避震件，所述弹簧避震件的内部安装有阻尼杆，所述弹簧避震件的两端均安装有弹簧座，两端所述弹簧座通过第二螺钉分别与上支板和下支板螺纹连接。
优选的，一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤一：检测时，该检测装置通过机架连接座上的五个安装孔与无人机机架连接，由无人机根据预设轨迹沿高层建筑外立面飞行；
步骤二：飞行过程中，由云台基座内的摄像头完成建筑外立面的图像采集工作，基于无人机内置无线数传模块，将数据上传终端，经终端处理后，提取建筑外立面破损特征，并基于破损位点，和图像中的狭窄以及复杂面，二次构件巡航轨迹；
步骤三：无人机在二次巡航时，到达狭窄或复杂面后，其内部的伺服电机和激光测距传感器驱动，激光测距传感器发射测距激光，到达斜面反射镜后，垂直折射至复杂墙体，同时由伺服电机输出端带动斜面反射镜往复旋转，使测距激光往复运动扫描复杂墙面数据；
步骤四：到达破碎位点时，无人机根据墙体破碎位点面层脱落情况，选取合适大小的脱落层位点，并利用电动推杆带动真空吸盘伸出，贴附在脱落层上，由无人机搭载微型隔膜真空泵，使真空吸盘产生负压，吸附住脱落层，借由电动推杆的收缩力，使脱落层与墙体分离，当脱落层移动至取样斗上方时，微型隔膜真空泵停止，使脱落层掉落至装料槽中，完成取样；
步骤五：待无人机在二次巡航完成时，即可完成狭窄和复杂墙面的数据采集工作，并对墙体脱落层进行取样，方面后续分析整理数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在装置上设置激光测距传感器和斜面反射镜，斜面反射镜镜面呈四十五度倾斜，且安装于伺服电机的输出端，检测时，由云台基座内的摄像头完成建筑外立面的图像采集工作，基于无人机内置无线数传模块，将数据上传终端，经终端处理后，提取建筑外立面破损特征，并基于破损位点，和图像中的狭窄以及复杂面，二次构件巡航轨迹，二次巡航时，到达狭窄或复杂面后，其内部的伺服电机和激光测距传感器驱动，激光测距传感器发射测距激光，到达斜面反射镜后，垂直折射至复杂墙体，同时由伺服电机输出端带动斜面反射镜往复旋转，使测距激光往复运动扫描复杂墙面数据，该方式不受环境光影响，无人机只需正常沿轨迹缓速前进，即可完成扫描，灵活性高，解决了现有装置在使用的过程中，面对狭窄或复杂的墙面环境，因光线遮挡或角度限制，依靠影像采集模块无法有效检测到墙面状态的问题。
2、通过在装置上设置取样机构，当无人机到达建筑外立面破碎位点时，斜面反射镜旋转至正前方，使激光垂直折射墙面，进行测距，无人机根据墙体破碎位点面层脱落情况，选取合适大小的脱落层位点，根据测距参数，控制电动推杆带动真空吸盘的伸出距离，使其贴附在脱落层上，由无人机搭载微型隔膜真空泵，使真空吸盘产生负压，吸附住脱落层，借由电动推杆的收缩力，使脱落层与墙体分离，当脱落层移动至取样斗上方时，微型隔膜真空泵停止，使脱落层掉落至装料槽中，完成取样，方面后续分析整理数据。
3、采用机架连接座与无人机机架连接，机架连接座由上支板、柔性连接套和下支板组合而成，在柔性连接套上开设拉链，当需要检修时，松开固定用螺钉，并拉开拉链，即可对内部的电路板进行检修维护，提高了检修便利性，而拉链闭合时，可起到较好的密封防尘效果，以延长内部元件使用寿命，机架连接座内部的四周均安装有弹簧避震件，因机架连接座中层为柔性连接套，所以弹簧避震件的设置，能够依靠自身的弹性作用提高机架连接座的减震防护性能，进一步提高对内部元件的保护效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的侧面局部结构示意图；
图3为本发明的取样基座结构示意图；
图4为本发明的机架连接座局部结构示意图；
图5为本发明的机架连接座内部结构示意图；
图中：1、机架连接座；101、上支板；102、下支板；103、柔性连接套；2、云台基座；201、侧边板；202、底支座；203、摄像头；3、固定轴；4、连接板；5、取样基座；6、承载板；7、取样斗；8、加固板；9、伺服电机；10、斜面反射镜；11、真空吸盘；12、机架定位板；13、激光测距传感器；14、激光避让槽；15、梯形块加固件；16、电动推杆；17、抽真空接头；18、电机定位槽；19、装料槽；20、高锋利刀片；21、刀片连接板；22、第一螺钉；23、拉链；24、安装孔；25、第二螺钉；26、弹簧避震件；27、弹簧座；28、阻尼杆；29、控制元件基座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，包括机架连接座1，机架连接座1的下方安装有云台基座2，云台基座2包含有侧边板201、底支座202和摄像头203，侧边板201设置有两个，且两个侧边板201分别安装在底支座202上方的两侧，摄像头203的两侧通过固定轴3与侧边板201固定连接，云台基座2的上端通过机架定位板12与机架连接座1焊接连接；
还包括：
激光测距传感器13，其安装在底支座202的下端；
连接板4，其安装在云台基座2后端的下方；
取样基座5，其安装在连接板4的下方，取样基座5的下方设置有承载板6，且承载板6与取样基座5一体成型设置；
伺服电机9，其安装在取样基座5的内部，伺服电机9的输出端贯穿并延伸至取样基座5的上端，且安装有斜面反射镜10；
梯形块加固件15，其焊接在连接板4的后端面。
请参阅图2和图3，斜面反射镜10镜面的倾斜角度为四十五度，伺服电机9与承载板6的连接处设置有电机定位槽18，且电机定位槽18与承载板6一体成型设置，斜面反射镜10可垂直反射激光测距传感器13发出的激光，使其折射到墙面处，依靠伺服电机9带动斜面反射镜10往复旋转，使激光往复偏转，方便对复杂墙面进行扫描，该方式不受环境光影响，且灵活性高。
请参阅图2，连接板4的两侧均设置有激光避让槽14，且激光避让槽14与连接板4一体成型设置，激光避让槽14可有效提高激光往复扫描的范围。
请参阅图2，取样基座5内部的两侧均安装有电动推杆16，电动推杆16的输出端上安装有抽真空接头17，抽真空接头17的前端安装有真空吸盘11，且真空吸盘11与抽真空接头17相连通，当需要对墙体破碎位点的脱落层进行取样时，可电动推杆16带动真空吸盘11伸出，贴附在脱落层上，由无人机搭载微型隔膜真空泵，使真空吸盘11产生负压，吸附住脱落层，借由电动推杆16的收缩力，使脱落层与墙体分离，完成取样工作，方便后续对墙体材料进行分析。
请参阅图1和图3，承载板6的前端安装有取样斗7，取样斗7的内部设置有装料槽19，取样斗7的后端通过加固板8与承载板6焊接连接，取样斗7用于存放真空吸盘11吸取的墙体样本。
请参阅图3，取样斗7的前端面上安装有高锋利刀片20，高锋利刀片20的后端设置有刀片连接板21，刀片连接板21通过多个第一螺钉22与取样斗7螺纹连接，当吸附的墙体样本底部超出取样斗7范围时，收缩过程中可利用高锋利刀片20对底部进行切除，方便回收至取样斗7内。
请参阅图4，机架连接座1包含有上支板101、下支板102和柔性连接套103，上支板101的边缘通过柔性连接套103与下支板102连接，下支板102的上表面安装有控制元件基座29，上支板101的外壁上设置有安装孔24，且安装孔24设置有五个，机架连接座1内部用于安装电路板等控制元件。
请参阅图4，柔性连接套103的外壁上安装有拉链23，机架连接座1由上支板101、柔性连接套103和下支板102组合而成，在柔性连接套103上开设拉链23，当需要检修时，松开固定用螺钉，并拉开拉链23，即可对内部的电路板进行检修维护，提高了检修便利性，而拉链23闭合时，可起到较好的密封防尘效果，以延长内部元件使用寿命。
请参阅图5，机架连接座1内部的四周均安装有弹簧避震件26，弹簧避震件26的内部安装有阻尼杆28，弹簧避震件26的两端均安装有弹簧座27，两端弹簧座27通过第二螺钉25分别与上支板101和下支板102螺纹连接，因机架连接座1由上支板101、柔性连接套103和下支板102三部分构成，且中心为柔性材料，所以弹簧避震件26的设置，能够依靠自身的弹性作用提高机架连接座1的减震防护性能。
请参阅图1-5，一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤一：检测时，该检测装置通过机架连接座1上的五个安装孔24与无人机机架连接，由无人机根据预设轨迹沿高层建筑外立面飞行；
步骤二：飞行过程中，由云台基座2内的摄像头203完成建筑外立面的图像采集工作，基于无人机内置无线数传模块，将数据上传终端，经终端处理后，提取建筑外立面破损特征，并基于破损位点，和图像中的狭窄以及复杂面，二次构件巡航轨迹；
步骤三：无人机在二次巡航时，到达狭窄或复杂面后，其内部的伺服电机9和激光测距传感器13驱动，激光测距传感器13发射测距激光，到达斜面反射镜10后，垂直折射至复杂墙体，同时由伺服电机9输出端带动斜面反射镜10往复旋转，使测距激光往复运动扫描复杂墙面数据；
步骤四：到达破碎位点时，斜面反射镜10旋转至正前方，使激光垂直折射墙面，进行测距，无人机根据墙体破碎位点面层脱落情况，选取合适大小的脱落层位点，根据测距参数，控制电动推杆16带动真空吸盘11的伸出距离，使其贴附在脱落层上，由无人机搭载微型隔膜真空泵，使真空吸盘11产生负压，吸附住脱落层，借由电动推杆16的收缩力，使脱落层与墙体分离，当脱落层移动至取样斗7上方时，微型隔膜真空泵停止，使脱落层掉落至装料槽19中，完成取样；
步骤五：待无人机在二次巡航完成时，即可完成狭窄和复杂墙面的数据采集工作，并对墙体脱落层进行取样，方面后续分析整理数据。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，包括机架连接座(1)，所述机架连接座(1)的下方安装有云台基座(2)，所述云台基座(2)包含有侧边板(201)、底支座(202)和摄像头(203)，所述侧边板(201)设置有两个，且两个侧边板(201)分别安装在所述底支座(202)上方的两侧，所述摄像头(203)的两侧通过固定轴(3)与侧边板(201)固定连接，所述云台基座(2)的上端通过机架定位板(12)与机架连接座(1)焊接连接；
其特征在于：还包括：
激光测距传感器(13)，其安装在所述底支座(202)的下端；
连接板(4)，其安装在所述云台基座(2)后端的下方；
取样基座(5)，其安装在所述连接板(4)的下方，所述取样基座(5)的下方设置有承载板(6)，且承载板(6)与取样基座(5)一体成型设置；
伺服电机(9)，其安装在所述取样基座(5)的内部，所述伺服电机(9)的输出端贯穿并延伸至取样基座(5)的上端，且安装有斜面反射镜(10)；
梯形块加固件(15)，其焊接在所述连接板(4)的后端面。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，其特征在于：所述斜面反射镜(10)镜面的倾斜角度为四十五度，所述伺服电机(9)与承载板(6)的连接处设置有电机定位槽(18)，且电机定位槽(18)与承载板(6)一体成型设置。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，其特征在于：所述连接板(4)的两侧均设置有激光避让槽(14)，且激光避让槽(14)与连接板(4)一体成型设置。
4.根据权利要求3所述的一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，其特征在于：所述取样基座(5)内部的两侧均安装有电动推杆(16)，所述电动推杆(16)的输出端上安装有抽真空接头(17)，所述抽真空接头(17)的前端安装有真空吸盘(11)，且真空吸盘(11)与抽真空接头(17)相连通。
5.根据权利要求4所述的一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，其特征在于：所述承载板(6)的前端安装有取样斗(7)，所述取样斗(7)的内部设置有装料槽(19)，所述取样斗(7)的后端通过加固板(8)与承载板(6)焊接连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，其特征在于：所述取样斗(7)的前端面上安装有高锋利刀片(20)，所述高锋利刀片(20)的后端设置有刀片连接板(21)，所述刀片连接板(21)通过多个第一螺钉(22)与取样斗(7)螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，其特征在于：所述机架连接座(1)包含有上支板(101)、下支板(102)和柔性连接套(103)，所述上支板(101)的边缘通过柔性连接套(103)与下支板(102)连接，所述下支板(102)的上表面安装有控制元件基座(29)，所述上支板(101)的外壁上设置有安装孔(24)，且安装孔(24)设置有五个。
8.根据权利要求7所述的一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，其特征在于：所述柔性连接套(103)的外壁上安装有拉链(23)。
9.根据权利要求8所述的一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置，其特征在于：所述机架连接座(1)内部的四周均安装有弹簧避震件(26)，所述弹簧避震件(26)的内部安装有阻尼杆(28)，所述弹簧避震件(26)的两端均安装有弹簧座(27)，两端所述弹簧座(27)通过第二螺钉(25)分别与上支板(101)和下支板(102)螺纹连接。
10.根据权利要求9所述的一种基于无人机的高层建筑外立面检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：检测时，该检测装置通过机架连接座(1)上的五个安装孔(24)与无人机机架连接，由无人机根据预设轨迹沿高层建筑外立面飞行；
步骤二：飞行过程中，由云台基座(2)内的摄像头(203)完成建筑外立面的图像采集工作，基于无人机内置无线数传模块，将数据上传终端，经终端处理后，提取建筑外立面破损特征，并基于破损位点，和图像中的狭窄以及复杂面，二次构件巡航轨迹；
步骤三：无人机在二次巡航时，到达狭窄或复杂面后，其内部的伺服电机(9)和激光测距传感器(13)驱动，激光测距传感器(13)发射测距激光，到达斜面反射镜(10)后，垂直折射至复杂墙体，同时由伺服电机(9)输出端带动斜面反射镜(10)往复旋转，使测距激光往复运动扫描复杂墙面数据；
步骤四：到达破碎位点时，无人机根据墙体破碎位点面层脱落情况，选取合适大小的脱落层位点，并利用电动推杆(16)带动真空吸盘(11)伸出，贴附在脱落层上，由无人机搭载微型隔膜真空泵，使真空吸盘(11)产生负压，吸附住脱落层，借由电动推杆(16)的收缩力，使脱落层与墙体分离，当脱落层移动至取样斗(7)上方时，微型隔膜真空泵停止，使脱落层掉落至装料槽(19)中，完成取样；
步骤五：待无人机在二次巡航完成时，即可完成狭窄和复杂墙面的数据采集工作，并对墙体脱落层进行取样，方面后续分析整理数据。
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CN116500041B (zh) * 2023-05-08 2024-01-02 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 基于无人机弹射的柔性贴合层运载系统与附着方法

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