CN115753059B - 一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于听觉‑视觉相结合螺栓松动检测装置，包括定位壳、设置于所述定位壳内部的精密运动平台以及设置于所述精密运动平台底部输出端的听觉‑视觉检测机构；所述听觉‑视觉检测机构包括电动敲击单元和摄像单元，所述电动敲击单元、所述摄像单元和所述精密运动平台均与计算机相通讯。本发明采用上述结构的基于听觉‑视觉相结合螺栓松动检测装置，首先利用摄像单元检测待测螺栓位置，而后通过精密运动平台将电动敲击单元移动至待测螺栓上方进行敲击，将敲击声音收集后上传至计算机即可分析待测螺栓是否松动，检测成本低，精度更高，更加便利和高效。

Description

一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种螺栓松动检测技术，尤其涉及一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置及方法。
背景技术
与其他连接方式相比，螺栓具有可承载能力强、可反复装配、易于拆卸等优点，因此被广泛应用于各种领域中。但是在动力荷载作用下螺栓极易发生松动，造成栓接结构预紧力不足、承载力下降等问题，影响结构的服役性能，存在安全隐患，甚至引发严重的后果，因此如何及时发现螺栓松动，并进行修复，得到了广泛关注。
敲击法作为一种常见的螺栓松动检测方法，由于其仅需一个麦克风与一个敲击装置，即可完成检测，故具有操作简便、成本较低的优点。但这种方法有以下的缺点：
首先检测是由人耳听觉来完成，无法做到标准统一，且当螺栓松动量较小时，人耳无法察觉；其次，检测精度容易受到噪声的干扰，在一些嘈杂环境中靠人耳无法识别；最后，当螺栓数量巨大且安装在高空等危险场所时，通过人工敲击检测的方法很难完成。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，首先利用摄像单元检测待测螺栓位置，而后通过精密运动平台将电动敲击单元移动至待测螺栓上方进行敲击，将敲击声音收集后上传至计算机即可分析待测螺栓是否松动，检测成本低，精度更高，更加便利和高效。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，包括定位壳、设置于所述定位壳内部的精密运动平台以及设置于所述精密运动平台底部输出端的听觉-视觉检测机构；
所述听觉-视觉检测机构包括电动敲击单元和摄像单元，所述电动敲击单元、所述摄像单元和所述精密运动平台均与计算机相通讯。
优选的，所述电动敲击单元包括推拉式电磁铁，所述推拉式电磁铁的主体的两侧均与L型支撑板中部固定连接，所述L型支撑板顶部与所述精密运动平台固定连接。
优选的，所述摄像单元包括固定于所述L型支撑板底部的空管和针孔摄像机，所述空管底端开设有安装槽，所述安装槽内安装有所述针孔摄像机。
优选的，所述推拉式电磁铁的推拉杆底端且对应所述空管的位置开设有容置槽，所述容置槽的宽度大于所述空管的直径，所述容置槽的深度不小于所述空管与待测螺栓之间的垂直距离。
优选的，所述电动敲击单元还包括固定于所述精密运动平台输出端的麦克风。
优选的，所述定位壳包括壳体和固定于所述壳体顶端的顶盖，所述壳体内壁上粘接有隔音垫；
所述顶盖底端固定有所述精密运动平台。
优选的，所述壳体底端向外弯折形成支撑脚，所述支撑脚底端粘接有橡胶密封垫。
优选的，所述精密运动平台为二维压电螺钉运动平台。
基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置的方法，包括以下步骤：
S1、将定位壳罩设于待测螺栓外侧；
S2、通过针孔摄像头获取螺栓图像后上传计算机，计算机根据采集图像判断待测螺栓位置，并将其标记为中心点；
S3、利用精密运动平台将推拉式电磁铁移动至标记中心点的上方；
S4、通过控制推拉式电磁铁的通断电多次敲击待测螺栓，并通过麦克风采集敲击声音信号，而后上传至计算机；
S5、计算机将采集的敲击声音信号转换为梅尔声谱图，以判断待测螺栓松动情况。
因此，本发明采用上述结构的基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，首先利用摄像单元检测待测螺栓位置，而后通过精密运动平台将电动敲击单元移动至待测螺栓上方进行敲击，将敲击声音收集后上传至计算机即可分析待测螺栓是否松动，检测成本低，精度更高，更加便利和高效。
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
图1为本发明的推拉式电磁铁未伸出时的结构示意图；
图2为本发明的推拉式电磁铁伸出后的结构示意图；
图3为本发明的推拉式电磁铁结构示意图；
图4为本发明的空管结构示意图；
图5为本发明的方法流程图；
图6为本发明的螺栓松动检测中结果为松的梅尔频率语谱图；
图7为本发明的螺栓松动检测中结果为紧的梅尔频率语谱图。
其中：1、壳体；2、顶盖；3、精密运动平台；4、隔音垫；5、橡胶密封垫；6、电机；7、L型支撑板；8、推拉式电磁铁；9、空管；10、针孔摄像机；11、计算机；12、麦克风；13、容置槽；14、安装槽。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
图1为本发明的推拉式电磁铁未伸出时的结构示意图；图2为本发明的推拉式电磁铁伸出后的结构示意图；图3为本发明的推拉式电磁铁结构示意图；图4为本发明的空管结构示意图，如图1-图4所示，本发明的结构包括定位壳、设置于定位壳内部的精密运动平台3以及设置于精密运动平台3底部输出端的听觉-视觉检测机构；
听觉-视觉检测机构包括电动敲击单元和摄像单元，电动敲击单元、摄像单元和精密运动平台3均与计算机11相通讯。
优选的，电动敲击单元包括推拉式电磁铁8，推拉式电磁铁8的主体的两侧均与L型支撑板7中部固定连接，L型支撑板7顶部与精密运动平台3固定连接。
优选的，摄像单元包括固定于L型支撑板7底部的空管9和针孔摄像机10，空管9底端开设有安装槽14，安装槽14内安装有针孔摄像机10。
优选的，推拉式电磁铁8的推拉杆底端且对应空管9的位置开设有容置槽13，容置槽13的宽度大于空管9的直径，容置槽13的深度不小于空管9与待测螺栓之间的垂直距离，即推拉式电磁铁8的推拉杆收回时不影响摄像单元摄像，伸出后可直接穿过空管9敲击待测螺栓而不会碰到空管9，布局更为紧凑合理。
优选的，电动敲击单元还包括固定于精密运动平台3输出端的麦克风12。
优选的，定位壳包括壳体1和固定于壳体1顶端的顶盖2，壳体1内壁上粘接有隔音垫4，避免了外部噪音干扰；顶盖2底端固定有精密运动平台3。
优选的，壳体1底端向外弯折形成支撑脚，支撑脚底端粘接有橡胶密封垫5。
优选的，精密运动平台3为二维压电螺钉运动平台，即具有x方向和y方向的移动余量，二维压电螺钉运动平台由电机6驱动滚珠丝杆结构，由于二维压电螺钉运动平台本身的结构和原理均为本领域公知常识，且本发明并未对其进行改进，故在此不做赘述。
图5为本发明的方法流程图，如图5所示，基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置的方法，包括以下步骤：
S1、将定位壳罩设于待测螺栓外侧；
S2、通过针孔摄像头获取螺栓图像后上传计算机11，计算机11(计算机11内搭载有yolov5视觉检测系统)根据采集图像判断待测螺栓位置，并将其标记为中心点；
S3、利用精密运动平台3将推拉式电磁铁8移动至标记中心点的上方；
S4、通过控制推拉式电磁铁8的通断电多次敲击待测螺栓(本实施例的推拉式电磁铁8设置为未通电时收缩，通电时拉伸)，并通过麦克风12采集敲击声音信号，而后上传至计算机11；
S5、计算机11将采集的敲击声音信号转换为梅尔声谱图，以判断待测螺栓松动情况。
需要说明的是，本实施例中的检测装置还可安装到无人机或者其他移动设备上配合使用，从而便于高空螺栓检测。
因此，本发明采用上述结构的基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，首先利用摄像单元检测待测螺栓位置，而后通过精密运动平台将电动敲击单元移动至待测螺栓上方进行敲击，将敲击声音收集后上传至计算机即可分析待测螺栓是否松动，检测成本低，精度更高，更加便利和高效。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，其特征在于：包括定位壳、设置于所述定位壳内部的精密运动平台以及设置于所述精密运动平台底部输出端的听觉-视觉检测机构；
所述听觉-视觉检测机构包括电动敲击单元和摄像单元，所述电动敲击单元、所述摄像单元和所述精密运动平台均与计算机相通讯；
基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置的方法，包括以下步骤：
S1、将定位壳罩设于待测螺栓外侧；
S2、通过针孔摄像机获取螺栓图像后上传计算机，计算机根据采集图像判断待测螺栓位置，并将其标记为中心点；
S3、利用精密运动平台将推拉式电磁铁移动至标记中心点的上方；
S4、通过控制推拉式电磁铁的通断电多次敲击待测螺栓，并通过麦克风采集敲击声音信号，而后上传至计算机；
S5、计算机将采集的敲击声音信号转换为梅尔声谱图，以判断待测螺栓松动情况；
所述电动敲击单元包括推拉式电磁铁，所述推拉式电磁铁的主体的两侧均与L型支撑板中部固定连接，所述L型支撑板顶部与所述精密运动平台固定连接；
所述摄像单元包括固定于所述L型支撑板底部的空管和针孔摄像机，所述空管底端开设有安装槽，所述安装槽内安装有所述针孔摄像机。
2.根据权利要求1所述的一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，其特征在于：所述推拉式电磁铁的推拉杆底端且对应所述空管的位置开设有容置槽，所述容置槽的宽度大于所述空管的直径，所述容置槽的深度不小于所述空管与待测螺栓之间的垂直距离。
3.根据权利要求1所述的一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，其特征在于：所述电动敲击单元还包括固定于所述精密运动平台输出端的麦克风。
4.根据权利要求1所述的一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，其特征在于：所述定位壳包括壳体和固定于所述壳体顶端的顶盖，所述壳体内壁上粘接有隔音垫；
所述顶盖底端固定有所述精密运动平台。
5.根据权利要求4所述的一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，其特征在于：所述壳体底端向外弯折形成支撑脚，所述支撑脚底端粘接有橡胶密封垫。
6.根据权利要求1所述的一种基于听觉-视觉相结合螺栓松动检测装置，其特征在于：所述精密运动平台为二维压电螺钉运动平台。
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