CN205317679U - 一种基于fpga的无人机建筑物探伤系统 - Google Patents
一种基于fpga的无人机建筑物探伤系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，属于无人机领域，包括电源模块、传感器模块、图像采集模块、GPS模块、动作执行模块、无线通信模块、控制器模块、远程控制设备和无人机壳体；使用图像采集模块近距离采集建筑物图片，提高建筑物裂缝检测的精度；经过控制器模块压缩处理，由无线通信模块把图片信息传给远程控制设备供用户查看，用户可以很好了解高空建筑物的情况；用户根据传感器模块传回的感应数据，能更好控制无人机无死角拍摄，提高检测精度；本实用新型还进一步包括电量检测模块，实时检测电源的电量，防止作业过程中电源电量过低而出现事故意外，影响建筑物检测工作；解决现有建筑物探伤系统检测精度不高的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑物探伤系统，特别是涉及一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统。
背景技术
现代建筑物结构是一种大型的混泥土结构，由于长时间自然腐蚀、材料老化和重力作用，建筑物容易出现裂缝及墙体材料脱落等现象。为了防止建筑物出现裂缝而减短寿命和墙体材料脱落对人们生命财产造成威胁，需要不定时对建筑物进行安全检测、评估和修复等。建筑物探伤检测主要是对其外观和结构性能进行检测评定；在传统的检测手段中，对建筑物的检测主要依靠肉眼或望远镜等辅助工具，查看建筑物是否出现裂缝及墙体材料是否脱落。
中国专利申请号为200810017746.8的建筑物裂缝检测方法及系统，采用了两台放大倍数不同的成像装置对被测面进行观测。该装置主要实现对建筑物的裂缝进行放大对比观察，通过对比观察对建筑物裂缝进行判断分析，而无法近距离观察建筑物图片，从而使检测精度不高。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，解决现有建筑物探伤系统检测精度不高的问题。
本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：
一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，包括电源模块、传感器模块、图像采集模块、GPS模块、动作执行模块、无线通信模块、控制器模块、远程控制设备和无人机壳体；
所述电源模块的输出端与控制器模块连接供电；所述传感器模块、图像采集模块和GPS模块的输出端均与控制器模块连接；所述动作执行模块的输入端与控制器模块连接；所述动作执行模块的输出端与无人机壳体的输入端连接；所述无线通信模块与控制器模块连接；所述无线通信模块与远程控制设备无线连接。
优选的，本实用新型还进一步包括电量检测模块，所述电量检测模块的输入端与电源模块的检测端连接；所述电量检测模块的输出端与控制器模块的输入端连接。
优选的，所述图像采集模块包括摄像机、电机和驱动电路；所述驱动电路的输入端与控制器模块的输出端连接；所述驱动电路的输出端与电机的输入端连接；所述电机的输出端与摄像机连接；所述摄像机的输出端与控制器模块连接。
优选的，所述摄像机为红外高清摄像机ADT2203-2C-50。
优选的，所述传感器模块包括电子罗盘、角速率传感器、高度传感器、加速度计和CAN总线电路；所述电子罗盘、角速率传感器、高度传感器和加速度计的输出端与CAN总线电路的输入端连接；所述CAN总线电路的输出端与控制器模块的输入端连接。
优选的，所述远程控制设备为手机或平板电脑。
本实用新型的优点与效果是：
本实用新型提供一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，使用图像采集模块近距离采集建筑物图片，提高建筑物裂缝检测的精度；经过控制器模块压缩处理，由无线通信模块把图片信息传给远程控制设备供用户查看，用户可以很好了解高空建筑物的情况；用户根据传感器模块传回的感应数据，能更好控制无人机无死角拍摄，提高检测精度；本实用新型还进一步包括电量检测模块，实时检测电源的电量，防止作业过程中电源电量过低而出现事故意外，影响建筑物检测工作；解决现有建筑物探伤系统检测精度不高的问题。
附图说明
图1为本实用新型系统原理图。
图2为本实用新型传感器模块结构框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型作进一步说明。
一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，如图1所示，包括电源模块、传感器模块、图像采集模块、GPS模块、动作执行模块、无线通信模块、控制器模块、远程控制设备和无人机壳体；
电源模块的输出端与控制器模块连接供电；所述传感器模块、图像采集模块和GPS模块的输出端均与控制器模块连接；所述动作执行模块的输入端与控制器模块连接；所述动作执行模块的输出端与无人机壳体的输入端连接；所述无线通信模块与控制器模块连接；所述无线通信模块与远程控制设备无线连接。
为了提高系统的安全性和智能性，本实用新型还进一步包括电量检测模块，所述电量检测模块的输入端与电源模块的检测端连接；所述电量检测模块的输出端与控制器模块的输入端连接；由于无人机在空中作业，电源模块的电量对无人机建筑物检测工作起着至关重要的作用；电量检测模块实时检测电源模块的电量，把检测电量数据传给控制器模块，进一步由无线通信模块把电量数据传给远程控制设备，用户可以实时了解无人机的电量，能更好的安排无人机的检测工作，使系统更加人性化和智能化。
为了能更好完成对建筑物图片的全方位采集，所述图像采集模块包括摄像机、电机和驱动电路；所述驱动电路的输入端与控制器模块的输出端连接；所述驱动电路的输出端与电机的输入端连接；所述电机的输出端与摄像机连接；所述摄像机的输出端与控制器模块连接；摄像机采集建筑物图片信息，把采集的图片信息传给控制器模块；驱动电路接收控制器模块传入的控制信号，根据控制信号驱动电机转动，电机进一步带动摄像机转动，实现无死角拍摄，提高检测精度。
为了使电机能更好带动摄像机往返转动，所述图像采集模块的电机使用型号为D3530-8的步进电机，它具有转动精度高、价格便宜和使用寿命长的优点。
为了使拍摄的图片更加清楚，所述录像机为红外高清摄像机ADT2203-2C-50；它具有价格便宜和使用寿命长的优点。
为了能更好感知无人机的高度和方便用户的控制，所述传感器模块，如图2所示，包括电子罗盘、角速率传感器、高度传感器、加速度计和CAN总线电路；所述罗盘、角速率传感器、高度传感器和加速度计的输出端与CAN总线电路的输入端连接；所述CAN总线电路的输出端与控制器模块的输入端连接；所述高度传感器主要感应无人机所飞行的高度，使用户能更准确的检测相应的高空建筑物；所述加速度计实时感应无人机的飞行速度，用户根据飞行速度实现更准确的控制；用户根据传感器模块传回的感应数据，根据感应数据控制无人机无死角拍摄，提高建筑物裂缝检测精度。
电子罗盘选用霍尼韦尔HMR3300，它可以测量航向、倾角和翻滚角，输出方式为SPI串行输出。角速率传感器采用的是ADI公司的ADXRS300，其输出电压与偏航角速率成正比。高度传感器选择利用半导体材料的压阻效应原理制造的MPX4115A大气压力传感器。加速度计采用的是ADI公司的ADXL203，它是电容式加速度计，具有高精度、高稳定性和低功耗等特点，输出电压经信号调理后正比于加速度值。
为了方便用户控制和查看图片，所述远程控制设备为手机或平板电脑，用户根据手机或平板电脑上的图片进一步查看建筑物的情况。
所述控制器模块使用FPGA系列的芯片型号FPGAEP4CE6F17C8作为处理芯片，具有控制精度高、控制简单、价格便宜和使用寿命长的优点；在处理器中通过现有的Sobel算子采集图片进行边缘检测处理，能更好探测建筑物裂痕和建筑墙体材料脱落情况，提高检测精度。
为了使无人机飞行更加稳定，所述动作执行模块主要包括驱动电路、第一电机和第二电机，第一电机和第二电机均为步进电机，能更好提高无人机的飞行速度的精度，进一步提高检测精度。
为了提高无人机的安全性，所述GPS模块选用型号为GPS-G03AH的无线定位模块，检测经纬度，时间和速度等信息，以RS232串口形式传输数据，把数据传给控制器模块，进一步由无线通信模块传给远程控制设备，使用户能实时定位无人机的位置，在出现意外时，也能很快找回。
本实用新型提供一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，使用图像采集模块近距离采集建筑物图片，提高建筑物裂缝检测的精度；经过控制器模块压缩处理，由无线通信模块把图片信息传给远程控制设备供用户查看，用户可以很好了解高空建筑物的情况；用户根据传感器模块传回的感应数据，能更好控制无人机无死角拍摄，提高检测精度；本实用新型还进一步包括电量检测模块，实时检测电源的电量，防止作业过程中电源电量过低而出现事故意外，影响建筑物检测工作；解决现有建筑物探伤系统检测精度不高的问题。
以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。
Claims (6)
1.一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，其特征在于：包括电源模块、传感器模块、图像采集模块、GPS模块、动作执行模块、无线通信模块、控制器模块、远程控制设备和无人机壳体；
所述电源模块的输出端与控制器模块连接供电；所述传感器模块、图像采集模块和GPS模块的输出端均与控制器模块连接；所述动作执行模块的输入端与控制器模块连接；所述动作执行模块的输出端与无人机壳体的输入端连接；所述无线通信模块与控制器模块连接；所述无线通信模块与远程控制设备无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，其特征在于：还包括电量检测模块，所述电量检测模块的输入端与电源模块的检测端连接；所述电量检测模块的输出端与控制器模块的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，其特征在于：所述图像采集模块包括摄像机、电机和驱动电路；所述驱动电路的输入端与控制器模块连接；所述驱动电路的输出端与电机的输入端连接；所述电机的输出端与摄像机连接；所述摄像机的输出端与控制器模块连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，其特征在于：所述摄像机为红外高清摄像机ADT2203-2C-50。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，其特征在于：所述传感器模块包括电子罗盘、角速率传感器、高度传感器、加速度计和CAN总线电路；所述电子罗盘、角速率传感器、高度传感器和加速度计的输出端与CAN总线电路的输入端连接；所述CAN总线电路的输出端与控制器模块连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的无人机建筑物探伤系统，其特征在于：所述远程控制设备为手机或平板电脑。
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|---|---|---|---|---|
| CN105319218A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-02-10 | 广西师范大学 | 一种基于fpga的无人机建筑物探伤系统 |
| CN106053599A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-10-26 | 深圳大学 | 一种建筑物外墙空洞的检测方法及检测装置 |
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| CN106053599B (zh) * | 2016-06-27 | 2019-05-03 | 深圳大学 | 一种建筑物外墙空洞的检测方法及检测装置 |
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