CN212658631U - 试验梁的集成检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种试验梁的集成检测系统，包括拍照设备、控制器、无线通信模块和自行走支架装置；控制器包括人机交互屏幕、电源。自行走支架装置包括：放置在地面上的行走系统；行走系统上安装有距离移动系统；固定在距离移动系统上的高度调节系统；行走系统包括行走轨道，万向轮、环形行走底盘；距离移动系统包括距离移动系统轨道，距离调节转盘，矩形距离移动底座；高度调节系统包括高度调节轨道，高度调节转盘和拍照设备安装座。本实用新型公开的试验梁的集成检测系统及检测方法能够自动完成对试验梁挠度和裂缝等参数的测量，结构合理，易于操作，获取信息全面，可大幅度提高试验梁测量精度和效率。

Description

试验梁的集成检测系统

技术领域

本实用新型涉及实验室内的混凝土梁、柱和框架等结构构件检测技术领域，特别是涉及一种集结构挠度、裂缝为一体、基于图像识别的试验梁检测系统。

背景技术

测量混凝土梁、柱和框架等结构构件在荷载作用下的挠度和裂缝等响应，是科研试验的基本工作，也是测试结构安全性的重要手段。该系统是以图像识别为理论基础，集挠度和裂缝检测为一体、的自动检测。

目前，对于框架、梁等结构的检测存在以下主要技术难题：1)检测不全面。目前主要利用位移计进行挠度测量，但只能获得测点位置处的挠度信息；而对于裂缝宽度的测量也只能得到单个位置的宽度。2)测量精度差。对于混凝土裂缝长度等只能估算；而宽度也依赖于检测人员选取最宽点位的经验和技术水平。3)检测效率低。目前挠度和变形要分别用不同的仪器设计进行检测，特别是只能依靠人工测量个别点位的裂缝宽度，效率低下。4)需要专业设备和专业人员。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种试验梁挠度和裂缝的集成检测系统，该试验梁集成检测系统和检测方法结构合理，易于操作，获取信息全面，大幅度提高试验梁测量精度和效率。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种试验梁的集成检测系统，其特征在于：包括用于采集试验梁技术特征的拍照设备(1)；用于控制各部件活动指令传输和接收所述拍照设备和数据信号的控制器；用于将获取到的图像信息上传到数据中心的无线通信；接收控制器指令，用于承载所述拍照设备(1)并将所述拍照设备(1)输送至指定位置的自行走支架装置。

上述技术方案优选的，所述自行走支架装置包括：放置在地面上的行走系统；安装在行走系统上的距离移动系统；固定在距离移动系统上的高度调节系统；

所述行走系统包括行走轨道；行走轨道下端固定安装的四个万向轮；环形行走底盘，所述环形行走底盘嵌套在所述行走轨道上；

所述距离移动系统包括距离移动系统轨道，所述距离移动系统轨道固定安装在所述环形行走底盘(413)上；距离调节转盘(422)，所述距离调节转盘(422)与距离移动系统轨道(421)固结；矩形距离移动底座(423)，所述矩形距离移动底座(423)嵌套在所述距离移动系统轨道(421)上；

所述高度调节系统(43)包括高度调节轨道(431)和高度调节转盘(432)，所述高度调节轨道(431)一端竖直固定在所述矩形距离移动底座(423)上，另一端与高度调节转盘(432)相连；拍照设备安装座(433)，所述拍照设备安装座(433)嵌套在高度调节轨道(431)上。

上述技术方案优选的，所述行走轨道(411)包括位置移动轨道(4111)，位于位置移动轨道(4111)下端的履带(4112)，位于位置移动轨道(4111)下方一端的主动轮(4113)，位于位置移动轨道(4111)下方另一端的引导轮(4114)，所述履带(4112)缠绕在所述主动轮(4113)和所述引导轮(4114)上，所述环形行走底盘(413)固定连接在所述履带(4112)的固定位置上；

所述距离移动系统轨道(421)包括一根距离移动系统轨道螺杆(4211)，两根距离移动系统轨道轴杆(4212)，所述距离移动底座(423)嵌套在所述螺杆(4211)与所述距离移动系统轨道轴杆(4212)上，且与所述距离移动系统轨道螺杆(4211)啮合；

所述高度调节轨道(431)包括一根高度调节轨道螺杆(4311)，两根高度调节轨道轴杆(4312)，所述拍照设备安装座(433)嵌套在所述高度调节轨道螺杆(4311)与所述高度调节轨道轴杆(4312)上，所述拍照设备安装座(433)上安装有与所述高度调节轨道螺杆((4311)啮合丝杠螺母。

上述技术方案优选的，所述主动轮(4113)外表面为齿型轮，与所述履带(4112)啮合。

上述技术方案优选的，所述拍照设备安装座(433)上设有拍照设备固定卡扣(4331)。

上述技术方案优选的，所述拍照设备(1)为工业相机中的一种；拍照设备(1)设有与所述控制器(2)相连的USB或HDMI接口连接线(11)。

上述技术方案优选的，所述行走轨道(411)与所述控制器(2)通过连接线(4115)连接。

上述技术方案优选的，所述控制器(2)上装配人机交互屏幕(21)；控制器通过电源接线(22)连接电源。

上述技术方案优选的，所述控制器(2)分别与所述拍照设备(1)以及所述行走轨道(411)进行数据通信。

本实用新型具有的优点及积极效果是：

1)检测精度大幅度提高：本实用新型中拍照设备与结构表面的距离固定在50cm，且在拍照设备停止稳定后拍摄，图像清晰度较高，提高检测精度。

2)检测效率大幅度提高：本实用新型在检测过程中实现自动化，不需要专业检测人员，同时采用计算机处理检测数据，能够同时得到裂缝分布和挠度信息，提高检测效率。

3)网格化全面检测：向对于目前仅对控制界面进行检测的传统做法，本实用新型通过拍照设备在自行走支架装置上定距移动，可对检测结构实现网格化的100％全面检测。

附图说明

图1是本实用新型实例提供的结构主视图；

图2是本实用新型实例提供的结构左视图；

图3是本实用新型实例提供的结构俯视图。

图4是本实用新型实例提供中行走系统主视图

图5是本实用新型实例提供中高度调节系统主视图。

其中：1、拍照设备；11、USB或HDMI接口连接线；2、控制器；21、人机交互屏幕；22、电源接线；3、无线通信；4、自行走支架装置；41、行走系统；411、行走轨道；4111、位置移动轨道；4112、履带；4113、主动轮；4114引导轮；4115、连接线；412、万向轮；413、环形行走底盘；42、距离移动系统；421、距离移动系统轨道；4211、距离移动系统轨道螺杆；4212、距离移动系统轨道轴杆；422；距离调节转盘；423、矩形距离移动底座；43、高度调节系统；431、高度调节轨道；4311、高度调节轨道螺杆；4312、高度调节轨道轴杆；432、高度调节转盘；433、拍照设备安装座；4331、拍照设备固定卡扣。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图3，一种集挠度和裂缝检测为一体，基于图像识别的试验梁检测系统，包括用于采集试验梁技术特征的拍照设备(1)；用于控制各部件活动指令传输和接收所述拍照设备(1)数据信号的控制器(2)；用于将获取到的图像信息上传到数据中心的无线通信模块(3)；控制器(2)内可以根据需要安装特定的系统控制软件，同时还包括：用于承载所述拍照设备(1)，并将所述拍照设备(1)输送至指定位置的自行走支架装置(4)；其中：所述自行走支架装置(4)包括：放置在地面上的行走系统(41)；安装在行走系统(41)上的距离移动系统(42)；固定在距离移动系统(42)上的高度调节系统(43)；

所述行走系统(41)包括行走轨道(411)；轨道下端固定安装的四个万向轮(412)，方便整个自行走支架装置(4)在地面上的移动；环形行走底盘(413)，所述环形行走底盘(413)嵌套在所述行走轨道(411)上；

所述距离移动系统(42)包括距离移动系统轨道(421)，所述距离移动系统轨道(421)固定安装在所述环形行走底盘(413)上；距离调节转盘(422)与距离移动系统轨道(421)固结，能够微调拍照设备(1)与检测结构的距离；矩形距离移动底座(423)，所述矩形距离移动底座(423)嵌套在所述距离移动系统轨道(421)上；

所述高度调节系统(43)包括高度调节轨道(431)，所述高度调节轨道(431)一端竖直固定在所述矩形距离移动底座(423)上，另一端与高度调节转盘(432)相连；拍照设备安装座(433)，所述拍照设备安装座(433)嵌套在高度调节轨道(431)上。

所述行走轨道(411)包括位置移动轨道(4111)，位于位置移动轨道(4111)下端的履带(4112)，位于位置移动轨道(4111)下方一端的主动轮(4113)，位于位置移动轨道(4111)下方另一端的引导轮(4114)，所述履带(4112)缠绕在所述主动轮(4113)和所述引导轮(4114)上，所述环形行走底盘(413)固定连接在所述履带(4112)的固定位置上；

所述距离移动系统轨道(421)包括一根距离移动系统轨道螺杆(4211)，两根距离移动系统轨道轴杆(4212)，所述距离移动底座(423)嵌套在所述螺杆(4211)与所述距离移动系统轨道轴杆(4212)上，且与所述距离移动系统轨道螺杆(4211)啮合；通过旋转距离调节转盘(422)实现所述距离移动底座(423)在所述距离移动系统轨道(421)上前后移动，微调拍照设备(1)的视野范围；

所述高度调节轨道(431)包括一根高度调节轨道螺杆(4311)，两根高度调节轨道轴杆(4312)，所述拍照设备安装座(433)嵌套在所述高度调节轨道螺杆(4311)与所述高度调节轨道轴杆(4312)上，所述拍照设备安装座(433)上安装有与所述高度调节轨道螺杆((4311)啮合丝杠螺母。通过旋转高度调节转盘(432)实现所述拍照设备安装座(433)在所述高度调节轨道(431)上上下移动，微调拍照设备(1)的视野范围。

所述主动轮(4113)外表面为齿型轮，与所述履带(4112)啮合，控制其通过控制所述主动轮(4113)的转动与停止，使所述履带(4112)运动，从而带动所述环形行走底盘(413)在所述行走轨道(411)上左右运动，实现拍照设备(1)的定距移动，获得的图像信息覆盖全梁范围。

所述拍照设备安装座(433)上设有拍照设备固定卡扣(4331)，用于固定拍照设备(1)。

所述拍照设备(1)选用工业相机中的一种，如睿智图像MicroUH600-AF自动对焦相机；拍照设备(1)上设有与所述控制器(2)连接的USB或HDMI接口连接线(11)。

所述行走轨道(411)与所述控制器(2)通过连接线(4115)连接。

所述控制器(2)上装配人机交互屏幕(21)，可在现场直接进行有效地人机交互操作；电源接线(22)为整个检测系统提供电力供给。

所述控制器(2)分别与所述拍照设备(1)以及所述行走轨道(411)进行数据通信。

在上述优选实施例中：控制器主要有四个作用：1)依据试验梁设计参数，控制环形行走底盘的移动；2)控制拍照设备的工作状态；3)通过无线通信将获取到的图像信息上传到数据中心，以便工作人员下载数据进行处理与分析；4)为拍照设备和自行走支架装置提供电力供给。

上述试验梁的集成检测系统包括硬件和用于控制硬件执行的控制器两部分，其中硬件包括自行走支架装置和拍照设备两部分：1)自行走支架装置。包括：①安装了行走轨道、万向轮和环形行走底盘的行走系统，使整个支架系统能够在地面上移动，环形行走底盘在行走轨道上左右行走，实现拍照设备沿梁方向的移动；②利用距离调节转盘微调拍照设备与检测结构间的距离，使成像区域更加理想；③利用高度调节转盘调整拍照设备的高度，使图像覆盖范围满足测量需求。2)拍照设备：跟随自行走支架装置上左右移动，为试验梁的集成检测提供数据基础。

用于控制硬件执行的控制程序主要安装于控制器中，主要包括中央控制系统和信息处理系统两部分：1)中央控制系统：整个检测系统的行动中枢。通过预先输入的试验梁参数，控制自行走支架装置环形行走底盘的移动状态及拍照设备的工作状态。主要功能包括：①根据所输入试验梁的参数信息，中央控制系统对自行走支架装置行走系统的前进、停止状态进行控制。②在行走系统处于停止并稳定后，控制拍照设备的进入拍摄状态。2)信息处理系统。将获取的图像信息通过无线通信模块上传到数据中心。控制器拟采用树莓派(RPi3B+)或香橙派(Orange Pi One H6)或STM32H7，通过USB或HDMI获取工业相机所采集的图像信息。数据传输拟采用4G或以太网，将获取到的图片信息上传到数据中心。

本实用新型还公开一种集挠度和裂缝检测为一体、基于图像识别的试验梁集成检测系统的检测方法，包括如下步骤：

1)将自行走支架装置(4)置于地面，调整好与试验梁的距离，使二者平行放置；

2)通过调节距离调节转盘(422)，微调拍照设备(1)与试验梁之间的距离，使其为50cm；

3)通过调节高度调节转盘(432)，调整拍照设备(1)的高度，使其视野能够包含试验梁梁高范围内图像，满足测量需求；

4)在控制器(2)中设置好检测结构的长度(180cm)、高度(30cm)等参数信息；

5)控制器(2)根据步骤4)中设置好的参数信息自动控制自行走支架装置(4)环形行走底盘(413)在行走轨道(411)上的移动状态及拍照设备(1)的工作状态；当环形行走底盘(413)处于停止状态时，拍照设备(1)进行拍照，拍照结束后，环形行走底盘(413)在行走轨道(411)上继续移动，如此往复，直至环形行走底盘(413)从行走轨道(411)的一端移动至另一端结束，在此试验过程中，环形行走底盘(413)前进6s后停止，停止2s后拍照设备(1)开始拍照，拍照结束后静待2s环形行走底盘(413)继续前进，12张照片序列完整覆盖试验梁的全部图像信息；

6)若未能覆盖试验梁的全部信息，可移动自行走支架装置(4)或调节距离调节转盘(422)或高度调节转盘(432)重复步骤1)～5)；

7)拍照设备(1)所记录图像通过无线通信模块(3)传送至数据中心中，经图像处理，进行挠度和裂缝的检测。

综上所述，本实用新型和现有的试验梁检测装置或者系统相比，具有如下优点：

1)检测精度大幅度提高：本实用新型中拍照设备与结构表面的距离固定在50cm，且在拍照设备停止稳定后拍摄，图像清晰度较高，提高检测精度。

2)检测效率大幅度提高：本实用新型在检测过程中实现自动化，不需要专业检测人员，同时采用计算机处理检测数据，能够同时得到裂缝分布和挠度信息，提高检测效率。

3)网格化全面检测：向对于目前仅对控制界面进行检测的传统做法，本实用新型通过拍照设备在自行走支架装置上定距移动，可对检测结构实现网格化的100％全面检测。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种试验梁的集成检测系统，其特征在于：包括用于采集试验梁技术特征的拍照设备(1)；用于控制各部件活动指令传输和接收所述拍照设备(1)数据信号的控制器(2)；用于将获取到的图像信息上传到数据中心的无线通信模块(3)；接收控制器(2)指令，用于承载所述拍照设备(1)并将所述拍照设备(1)输送至指定位置的自行走支架装置(4)。

2.根据权利要求1所述的试验梁的集成检测系统，其特征在于：所述自行走支架装置(4)包括：放置在地面上的行走系统(41)；安装在行走系统(41)上的距离移动系统(42)；固定在距离移动系统(42)上的高度调节系统(43)；

所述行走系统(41)包括行走轨道(411)；行走轨道下端固定安装的四个万向轮(412)；环形行走底盘(413)，所述环形行走底盘(413)嵌套在所述行走轨道(411)上；

所述距离移动系统(42)包括距离移动系统轨道(421)，所述距离移动系统轨道(421)固定安装在所述环形行走底盘(413)上；距离调节转盘(422)，所述距离调节转盘(422)与距离移动系统轨道(421)固结；矩形距离移动底座(423)，所述矩形距离移动底座(423)嵌套在所述距离移动系统轨道(421)上；

所述高度调节系统(43)包括高度调节轨道(431)和高度调节转盘(432)，所述高度调节轨道(431)一端竖直固定在所述矩形距离移动底座(423)上，另一端与高度调节转盘(432)相连；拍照设备安装座(433)，所述拍照设备安装座(433)嵌套在高度调节轨道(431)上。

3.根据权利要求2所述的试验梁的集成检测系统，其特征在于，所述行走轨道(411)包括位置移动轨道(4111)，位于位置移动轨道(4111)下端的履带(4112)，位于位置移动轨道(4111)下方一端的主动轮(4113)，位于位置移动轨道(4111)下方另一端的引导轮(4114)，所述履带(4112)缠绕在所述主动轮(4113)和所述引导轮(4114)上，所述环形行走底盘(413)固定连接在所述履带(4112)的固定位置上；

所述距离移动系统轨道(421)包括一根距离移动系统轨道螺杆(4211)，两根距离移动系统轨道轴杆(4212)，所述距离移动底座(423)嵌套在所述螺杆(4211)与所述距离移动系统轨道轴杆(4212)上，且与所述距离移动系统轨道螺杆(4211)啮合；

所述高度调节轨道(431)包括一根高度调节轨道螺杆(4311)，两根高度调节轨道轴杆(4312)，所述拍照设备安装座(433)嵌套在所述高度调节轨道螺杆(4311)与所述高度调节轨道轴杆(4312)上，所述拍照设备安装座(433)上安装有与所述高度调节轨道螺杆((4311)啮合丝杠螺母。

4.根据权利要求3所述的试验梁的集成检测系统，其特征在于，所述主动轮(4113)外表面为齿型轮，与所述履带(4112)啮合。

5.根据权利要求2所述的试验梁的集成检测系统，其特征在于，所述拍照设备安装座(433)上设有拍照设备固定卡扣(4331)。

6.根据权利要求1所述的试验梁的集成检测系统，其特征在于，所述拍照设备(1)为工业相机中的一种；拍照设备(1)设有与所述控制器(2)相连的USB或HDMI接口连接线(11)。

7.根据权利要求2所述的试验梁的集成检测系统，其特征在于，所述行走轨道(411)与所述控制器(2)通过连接线(4115)连接。

8.根据权利要求1所述的试验梁的集成检测系统，其特征在于，所述控制器(2)上装配人机交互屏幕(21)；控制器通过电源接线(22)连接电源。

9.根据权利要求2所述的一种试验梁的集成检测系统，其特征在于，所述控制器(2)分别与所述拍照设备(1)以及所述行走轨道(411)进行数据通信。

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