CN202928991U - 基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统 - Google Patents
基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种超声波无损检测技术，具体涉及一种基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统，属电子检测监控技术领域。该监控系统包括一采用高空爬壁机器人作为检测探头搭载平台；爬壁机器人平台载有超声波收发模块，通过向玻璃幕墙发射超声波并接收发射波数据；所述爬壁机器人载有CCD摄像头监控模块，对机器人行走状态和检测情况进行实施取象监控；采用无线收发模块将爬壁机器人平台上采集的数据信息与机械控制信号与PC机进行数据传输和交换；PC机采用可视化数据窗口，用于超声波数据波形成像、波形峰值提取、损伤诊断，CCD实时监控，机械工作控制，数据存储。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超声波无损检测技术，具体涉及一种基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统，属电子检测监控技术领域。
背景技术
目前，国内高空玻璃幕墙爆裂坠落伤人现象严重。我国自1983年首次采用玻璃幕墙，近30年间，全国玻璃幕墙施工面积已经超过3亿平方米，居世界首位。按照建设部颁发的《JGJ102-2003玻璃幕墙工程技术规范》的要求，高空玻璃幕墙应该进行定期的检查、保养和维护。我国第一代玻璃幕墙的保质期已到，急需得到维护和更换。按照现行技术规范，玻璃幕墙的设计年限不超过25年．一股使用寿命为10～15年。照此推算．我国第一代玻璃幕墙都已超过设计基准期，有些幕墙建筑建设年限早已不符合现行规范规定．需要对其进行可靠性评估、维修、改造加固。实际上，目前的玻璃幕墙最多不过定期请“蜘蛛人”清洗，根本没有实际执行定期检查，仅北京市真正做到每5年检查一次的楼宇都不超过5%。而造成目前监管不到位的主要原因在于检测隐患的成本费用高，对玻璃幕墙外表面进行专业检测评估，每平方米的检测费用一般10~20元。按一幢公共建筑单体玻璃幕墙面积通常在1万~2万平方米左右计算．一栋大楼的“体检费”至少需要10万元，若是采用进口设备，费用可高达上百万元。
目前，玻璃幕墙检测技术发展主要是人工检测为主，检测成本高，危险性大，且靠吊装人员目测，检测效果不佳。国外的研究技术较突出的是在2010年纽伦堡国际传感器、测试测量技术展上展出的由德国科学家研制成功的玻璃幕墙裂纹传感器，可以检测到玻璃幕墙上微小的裂纹，并对即将发生的玻璃破碎的危险发出警告。然而并未实现量产，国内也未能引进实用。国内年前检测技术走在前列的是中国建筑材料检验认证中心有限公司与厦门市宏业工程建设技术有限公司共同研发的“玻璃幕墙检测机器人”。但是该检测的超声波由敲打玻璃表面产生，对已经损伤的玻璃幕墙由破坏性危险；同时，该爬壁机器人为履带式机器人，对于玻璃幕墙的各种凸起、管线、沟槽和各墙面之间无法实现顺利过渡。
发明内容
本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足之处，提供一种基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统。该系统将超声波检测模块、CCD摄像头监控摄像模块、检测和监控探头机械控制模块、无线传输模块加载在爬壁机器人平台上；将爬壁机器人置于高空玻璃幕墙表面，地面诊断控制PC机发送机器人指控指令对爬壁机器人在玻璃幕墙表面的运动进行规划，对探头机械工作进行控制；在爬壁机器人运动的同时，机器人平台上安装的CCD摄像头监控装置实时采集当前玻璃幕墙表面和机器人前方图像数据，搭载的超声波检测模块通过斜探头向检测玻璃发射超声波，同时接受反射的超声波数据，并将数据通过无线通信发送给PC机；PC机对接受的数据进行分别处理，在以Lab VIEW设计的可视化控制窗口中，CCD摄像头采集的图形数据在监控窗口实时成像，超声波探头接收到得反射信号数据在波形窗口中实时实现波形成像；PC机诊断系统根据波形数据进行损伤诊断与决策。
本实用新型是以如下技术方案实现的：一种基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统，其特征是：该监控系统包括一采用高空爬壁机器人作为检测探头搭载平台；爬壁机器人平台载有超声波收发模块，通过向玻璃幕墙发射超声波并接收发射波数据；所述爬壁机器人载有CCD摄像头监控模块，对机器人行走状态和检测情况进行实施取象监控；采用无线收发模块将爬壁机器人平台上采集的数据信息与机械控制信号与PC机进行数据传输和交换；PC机采用可视化数据窗口，用于超声波数据波形成像、波形峰值提取、损伤诊断，CCD实时监控，机械工作控制，数据存储。
所述高空爬壁机器人为尺蠖型真空吸盘爬壁机器人，它包括主支架、从支架；上吸盘和下吸盘之间通过主、从支架相铰接，伸缩推杆安装在主支架上，其输出丝杆与滑套上的螺纹相配合，可以驱动滑套在主支架杆上滑动，拉伸弹簧和推力弹簧并联于上俯仰推杆和下俯仰推杆上，用于在机器人上爬时提供助力，上俯仰推杆通过铰支座安装在从支架与上吸盘之间，下俯仰推杆通过铰支座安装在主支架与下吸盘之间。
所述超声波收发模块与CCD摄像头监控模块，采用TC12C5604AD单片机为控制芯片的中央处理器，以斜探头为超声波收发端，采用CCD摄像头为监控设备。
所述的超声波探头与CCD摄像头软管机械动作控制模块，采用STC89C52单片机作为控制芯片中央处理器，以舵机作为工作控制器。
所述的超声波收发模块均采用nRF24L01无线收发模块，作为无线通讯模块。
所述的PC机可视化数据窗口采用Lab VIEW为基础软件设计的PC机可视化数据窗口。
本实用新型的优点是：该监控系统为一种结构轻巧，驱动功率小，工作效率高，检测诊断精度高的高空玻璃幕墙早起裂纹隐患的检测设备，能通过无线数据传输和遥控实现检测数据与控制信号同地面的PC机进行交换。所述机器人为尺蠖型真空吸附爬壁机器人，其动作机构可模仿尺蠖虫的动作，实现伸缩、俯仰与提升动作，能灵活应对墙面上各种凸起、管线、沟槽，实现不同墙面间的灵活过渡。
附图说明
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明：
图1为监测系统结构示意图；
图2为PC机诊断决策存储系统示意图；
图3为尺蠖真空吸盘爬壁机器人结构示意图。
图中：1、下吸盘，2、上吸盘，3、推力弹簧，4、下俯仰推杆，5、滑套，6、连杆，7、主支架，8、拉伸弹簧，9、从支架，10、伸缩推杆，11、上俯仰推杆。
具体实施方式
如图1所示：系统包括爬壁机器人和PC机，将超声波检测模块、摄像头监控摄像模块、检测和监控探头机械控制模块、无线传输模块加载在爬壁机器人平台上；将爬壁机器人置于高空玻璃幕墙表面，地面诊断控制PC机发送机器人指控指令对爬壁机器人在玻璃幕墙表面的运动进行规划，对探头机械工作进行控制；在爬壁机器人运动的同时，机器人平台上安装的摄像头监控装置实时采集当前玻璃幕墙表面和机器人前方图像数据，搭载的超声波检测模块通过斜探头向检测玻璃发射超声波，同时接受反射的超声波数据，并将数据通过无线通信发送给PC机；PC机对接受的数据进行分别处理，在以Lab VIEW设计的可视化控制与分析诊断窗口中，摄像头采集的图形数据在监控窗口实时成像，超声波探头接收到得反射信号数据在波形窗口中实时实现波形成像；PC机诊断系统根据波形数据进行损伤诊断与决策。
如图2所示：PC机诊断系统的处理流程，包括CCD摄像头成像数据和超声波数据的处理。通过无线传输，PC机接受后将数据进行成像处理，在监控窗口中显示，同时根据损伤诊断信号对当前监控画面进行拍照取象，以图像形式与损伤诊断评级数据一同存储；超声波反射数据被PC机接收后，通过数据处理在波形成像窗口中显示，同时诊断系统对波形的波峰波谷数量，波峰波谷数据进行提取分析，与相关数据进行对照，对当前波形进行分类识别，识别出入射面波峰值、底波反射波峰值、杂质波峰值和裂纹波峰值，最后进行损伤诊断评级，与当前图像信息和损伤玻璃位置一起，进行数据的存储，以备检修时使用。
如图3所示：所述高空爬壁机器人为尺蠖型真空吸盘爬壁机器人，它包括主支架7、从支架9；上吸盘2和下吸盘1之间通过主、从支架相铰接，伸缩推杆10安装在主支架上，其输出丝杆与滑套5上的螺纹相配合，可以驱动滑套在主支架杆上滑动，拉伸弹簧8和推力弹簧3并联于上俯仰推杆11和下俯仰推杆4上，用于在机器人上爬时提供助力，上俯仰推杆通过铰支座安装在从支架与上吸盘之间，下俯仰推杆4通过铰支座安装在主支架与下吸盘之间。上爬状态时，当上吸盘2稳定的吸附在墙面上后，下吸盘1释放成为活动脚。此时上俯仰推杆11和下俯仰推杆4、伸缩推杆10均开始收缩。并装于上俯仰推杆11的拉伸弹簧8释放能量辅助上俯仰推杆4收缩拉动下吸盘1上移，而推力弹簧3则在下俯仰推杆4的作用下开始压缩储能，同样由于此时下吸盘1处于悬空状态，下俯仰推杆4所克服的主要是推力弹簧3的弹力和少量下吸盘1的重力。收拢状态为，伸缩推杆10拉动滑套5在最下端，上俯仰推杆11和下俯仰推杆4呈中度收缩位，与下俯仰推杆4并联的推力弹簧3处于半压缩状态，而与上俯仰推杆11并联的拉伸弹簧8则处于半拉伸状态。当上爬状态完成后就又进入了收拢状态，如此交替即实现了机器人的仿尺蠖上爬动作。
Claims (5)
1.一种基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统，其特征是：该监控系统包括一采用高空爬壁机器人作为检测探头搭载平台；爬壁机器人平台载有超声波收发模块，通过向玻璃幕墙发射超声波并接收发射波数据；所述爬壁机器人载有CCD摄像头监控模块，对机器人行走状态和检测情况进行实施取象监控；采用无线收发模块将爬壁机器人平台上采集的数据信息与机械控制信号与PC机进行数据传输和交换；PC机采用可视化数据窗口，用于超声波数据波形成像、波形峰值提取、损伤诊断，CCD实时监控，机械工作控制，数据存储。
2.根据权利要求1所述的基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统，其特征是：所述高空爬壁机器人为尺蠖型真空吸盘爬壁机器人，它包括主支架（7）、从支架（9）；上吸盘（2）和下吸盘（1）之间通过主、从支架相铰接，伸缩推杆（10）安装在主支架上，其输出丝杆与滑套（5）上的螺纹相配合，可以驱动滑套在主支架杆上滑动，拉伸弹簧（8）和推力弹簧（3）并联于上俯仰推杆（11）和下俯仰推杆（4）上用于在机器人上爬时提供助力，上俯仰推杆通过铰支座安装在从支架与上吸盘之间，下俯仰推杆通过铰支座安装在主支架与下吸盘之间。
3.根据权利要求1所述的基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统，其特征是：所述超声波收发模块与CCD摄像头监控模块，采用TC12C5604AD单片机为控制芯片的中央处理器，以斜探头为超声波收发端，采用CCD摄像头为监控设备。
4.根据权利要求1所述的基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统，其特征是：所述的超声波探头与CCD摄像头软管机械动作控制模块，采用STC89C52单片机作为控制芯片中央处理器，以舵机作为工作控制器。
5.根据权利要求1所述的基于超声波无损检测技术的玻璃幕墙质量监控系统，其特征是：所述的超声波收发模块均采用nRF24L01无线收发模块，作为无线通讯模块。
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