一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，包括地面檢測工作臺和無人機，所述地面檢測工作臺上設(shè)有充電設(shè)備，所述充電設(shè)備通過充電電線與無人機連接。本實用新型包括地面檢測工作臺和無人機，將無人機高清拍攝技術(shù)引入到混凝土結(jié)構(gòu)物檢測工程領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有非接觸式裂縫觀測儀成像和標(biāo)尺精度不高的問題，裂縫檢測精度高；地面檢測工作臺上的充電設(shè)備通過充電電線與無人機連接，通過充電設(shè)備和充電電線為無人機不間斷充電，使無人機能持續(xù)飛行，更加可靠。本實用新型可廣泛運用于工程檢測領(lǐng)域。
【專利說明】
一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及工程檢測領(lǐng)域，尤其是一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]混凝土房屋建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、公路及其它混凝土結(jié)構(gòu)物在使用過程中，由于各種原因可能導(dǎo)致其表面出現(xiàn)超出規(guī)范要求寬度的裂縫。尤其是對于安全系數(shù)要求高的橋梁、高速公路等來說，此種裂縫的出現(xiàn)可能會導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。因此，必須對混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫進(jìn)行定期的觀測和監(jiān)控，并在裂縫超過安全范圍的情況下及時進(jìn)行處理。由此可見，準(zhǔn)確測量裂縫的寬度對判斷混凝土結(jié)構(gòu)物的安全狀態(tài)至關(guān)重要。
[0003]以橋梁為例，目前橋梁檢測工程領(lǐng)域大都采用橋檢機進(jìn)行裂縫檢測，但橋檢機在使用過程中也帶來了以下問題:
[0004]1、體積大。在對已通行的橋梁進(jìn)行檢測工作時，橋檢機需占用較大的空間，期間必須實施交通限行，極大地限制了梁檢測工程的工作時間，且會對城市交通造成一定的影響；
[0005]2、造價高昂。橋檢機動輒數(shù)百萬元/臺，租賃費也達(dá)數(shù)千元/臺班，大大增加了橋梁檢測工程的費用，不利于成本節(jié)約；
[0006]3、不夠安全。橋檢機在工作過程中，需通過機械臂將若干工作人員輸送到橋梁各處進(jìn)行觀察和測量工作，具有一定的危險性。[〇〇〇7]隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，裂縫寬度測量技術(shù)逐漸擺脫了傳統(tǒng)手工測量的方式，步入了電子數(shù)碼測量的時代。其中，應(yīng)用最廣的是非接觸式裂縫觀測儀，其不需要接觸裂縫便可以進(jìn)行測量。但現(xiàn)有的非接觸式裂縫觀測儀，由于遠(yuǎn)距離照相機拍攝成像清晰度不高和遠(yuǎn)程激光標(biāo)定的誤差，導(dǎo)致其測量精度不高，如需獲得高清的裂縫圖片和提高標(biāo)尺的精確度，仍需人工到現(xiàn)場進(jìn)行圖像采集。
[0008]而近年來隨著無人機駕駛和航拍技術(shù)的發(fā)展，其拍攝精度不斷創(chuàng)新高，價格也越來越親民。故將無人機拍攝技術(shù)引入混凝土結(jié)構(gòu)物檢測工程領(lǐng)域，不但可以解決現(xiàn)有非接觸式裂縫觀測儀成像和標(biāo)尺精度不高的問題，而且會大大降低了檢測的成本，并能節(jié)約所占用的工作空間和減少對城市交通的影響。然而，目前無人機技術(shù)的續(xù)航時間普遍較短，運行20-30分鐘后必須更換電池或充電，容易導(dǎo)致檢測工作中斷，不夠可靠?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于:提供一種精度高和可靠的，基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)。
[0010]本實用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0011]—種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，包括地面檢測工作臺和無人機， 所述地面檢測工作臺上設(shè)有充電設(shè)備，所述充電設(shè)備通過充電電線與無人機連接。
[0012]進(jìn)一步，所述無人機包括高清攝像頭、GPS定位器、充電口、第一通訊接口和電源，所述充電口通過充電電線與充電設(shè)備連接，所述充電口還與電源連接，所述電源分別為高清攝像頭和GPS定位器供電，所述第一通訊接口分別與高清攝像頭和GPS定位器連接，所述第一通訊接口還與地面檢測工作臺通訊連接。
[0013]進(jìn)一步，所述地面檢測工作臺還包括主控電路、第二通訊接口、顯示器和存儲器， 所述第二通訊接口、顯示器、存儲器以及充電設(shè)備均與主控電路連接，所述第二通訊接口還與第一通訊接口連接。
[0014]進(jìn)一步，在所述充電口與充電設(shè)備的中間還設(shè)有障礙物斷線裝置，所述障礙物斷線裝置與主控電路連接。
[0015]進(jìn)一步，所述主控電路、第二通訊接口、顯示器和存儲器集成在智能終端上，所述智能終端為計算機、智能手機或平板電腦。
[0016]進(jìn)一步，所述主控電路采用M⑶或DSP芯片。
[0017]進(jìn)一步，所述無人機還設(shè)有飛行驅(qū)動部件，所述飛行驅(qū)動部件與第一通訊接口連接。
[0018]進(jìn)一步，所述地面檢測工作臺還設(shè)有無人機起降平臺。
[0019]本實用新型的有益效果是:包括地面檢測工作臺和無人機，將無人機高清拍攝技術(shù)引入到混凝土結(jié)構(gòu)物檢測工程領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有非接觸式裂縫觀測儀成像和標(biāo)尺精度不高的問題，裂縫檢測精度高;地面檢測工作臺上的充電設(shè)備通過充電電線與無人機連接，通過充電設(shè)備和充電電線為無人機不間斷充電，使無人機能持續(xù)飛行，更加可靠。進(jìn)一步，還設(shè)有障礙物斷線裝置，在無人機的充電電線遇到纏繞或其它障礙物時斷掉充電電線，使無人機斷電返航，更加安全。【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。 【具體實施方式】
[0021]參照圖1，一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，包括地面檢測工作臺和無人機，所述地面檢測工作臺上設(shè)有充電設(shè)備，所述充電設(shè)備通過充電電線與無人機連接。
[0022]參照圖1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述無人機包括高清攝像頭、GPS定位器、 充電口、第一通訊接口和電源，所述充電口通過充電電線與充電設(shè)備連接，所述充電口還與電源連接，所述電源分別為高清攝像頭和GPS定位器供電，所述第一通訊接口分別與高清攝像頭和GPS定位器連接，所述第一通訊接口還與地面檢測工作臺通訊連接。
[0023]參照圖1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述地面檢測工作臺還包括主控電路、第二通訊接口、顯示器和存儲器，所述第二通訊接口、顯示器、存儲器以及充電設(shè)備均與主控電路連接，所述第二通訊接口還與第一通訊接口連接。
[0024]參照圖1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，在所述充電口與充電設(shè)備的中間還設(shè)有障礙物斷線裝置，所述障礙物斷線裝置與主控電路連接。[〇〇25]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述主控電路、第二通訊接口、顯示器和存儲器集成在智能終端上，所述智能終端為計算機、智能手機或平板電腦。[〇〇26]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述主控電路采用M⑶或DSP芯片。
[0027]參照圖1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述無人機還設(shè)有飛行驅(qū)動部件，所述飛行驅(qū)動部件與第一通訊接口連接。
[0028]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述地面檢測工作臺還設(shè)有無人機起降平臺。
[0029]下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步解釋和說明。
[0030]實施例一
[0031]針對現(xiàn)有非接觸式裂縫觀測儀成像和標(biāo)尺精度不高的問題，本實用新型提出了一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，不僅精度高，而且能通過充電設(shè)備使無人機持續(xù)飛行。本實用新型的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)主要包括地面檢測臺以及無人機這兩部分。
[0032]其中，地面檢測臺包括充電設(shè)備、主控電路、第二通訊接口、顯示器、存儲器、無人機起降平臺和障礙物斷線裝置。充電設(shè)備，用于為無人機持續(xù)不間斷充電。主控電路，用于觸發(fā)相應(yīng)的控制信號，以對無人機進(jìn)行控制并根據(jù)無人機獲得的高清圖像對混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫進(jìn)行檢測。主控電路可采用MCU或DSP芯片實現(xiàn)。第二通訊接口，用于與無人機進(jìn)行通信，將主控電路的控制信號發(fā)送給無人機以及接收無人機拍攝的高清圖像。顯示器，用于根據(jù)主控電路的控制信號顯示高清圖像及裂縫檢測結(jié)果。存儲器，用于根據(jù)主控電路的控制信號存儲高清圖像及裂縫檢測結(jié)果。無人機起降平臺，用于無人機從地面檢測臺起飛或降落至地面檢測臺。障礙物斷線裝置，用于根據(jù)主控電路的控制信號斷掉與無人機充電口連接的充電電線，可采用機械臂等結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
[0033]無人機，包括高清攝像頭、GPS定位器、充電口、第一通訊接口、電源和飛行驅(qū)動部件。其中，高清攝像頭，用于根據(jù)主控電路的控制信號對混凝土結(jié)構(gòu)物的各個部位圖像進(jìn)行高清拍攝。GPS定位器，用于根據(jù)主控電路的控制信號對無人機進(jìn)行飛行導(dǎo)航與定位。充電口，用于為無人機的電源進(jìn)行持續(xù)充電。電源，用于為高清攝像頭、GPS定位器和激光器進(jìn)行持續(xù)供電。第一通訊接口，用于與第二通訊接口通信，接收主控電路的控制信號并將高清攝像頭拍攝的高清圖像發(fā)送給地面將檢測臺。飛行驅(qū)動部件，用于根據(jù)主控電路的控制信號控制無人機的飛行過程。飛行驅(qū)動部件可采用螺旋槳來實現(xiàn)。[〇〇34]本實用新型的主要工作過程包括:
[0035]( — )無人機可持續(xù)供能過程:在臨時搭建的地面檢測臺上放置一套發(fā)電裝備，連接無人機進(jìn)行充電，使其實現(xiàn)可持續(xù)飛行和拍攝工作。[〇〇36](二)無人機拍攝過程:無人機內(nèi)置的相機攜帶有高清攝像頭傳感器和GPS定位器， 在地面檢測臺可使用集成有主控電路的計算機、智能手機或平板電腦等智能終端以第一視角操控?zé)o人機進(jìn)行飛行和拍攝。在無人機拍攝前，可將混凝土結(jié)構(gòu)物全段劃分為一定數(shù)量的連續(xù)標(biāo)段，并對所有標(biāo)段根據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行編號，然后利用無人機自帶的GPS導(dǎo)航與定位技術(shù)，通過地面檢測工作平臺上的主控電路控制無人機分別對每一個標(biāo)段進(jìn)行定位拍攝;待所有標(biāo)段分別拍攝完成后，主控電路根據(jù)坐標(biāo)還原全段混凝土結(jié)構(gòu)物全景圖片，并在發(fā)現(xiàn)某標(biāo)段混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)過寬裂縫時對應(yīng)坐標(biāo)提醒現(xiàn)場工作人員及時進(jìn)行裂縫修補等處理。而實時拍攝時，現(xiàn)場工作人員在地面檢測臺的顯示器上發(fā)現(xiàn)某坐標(biāo)存在裂縫時，可通過主控電路啟動無人機，進(jìn)行拍攝;無人機拍攝完成后，通過第一通訊接口把高清圖像傳回地面檢測臺。[〇〇37](三)主控電路裂縫識別過程:在地面檢測臺上的主控電路對傳回的高清圖像進(jìn)行自動檢測，識別出裂縫。
[0038](四)無人機遇障礙物斷線過程:無人機在戶外飛行過程中，連接的充電電線遇到纏繞或其它障礙物時，通過主控電路控制障礙物斷線裝置將無人機的充電口與充電電線自動斷開并使無人機返回混凝土結(jié)構(gòu)物的地面檢測臺進(jìn)行檢查。
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0040](1)包括地面檢測工作臺和無人機，將無人機高清拍攝技術(shù)引入到混凝土結(jié)構(gòu)物檢測工程領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有非接觸式裂縫觀測儀成像和標(biāo)尺精度不高的問題，裂縫檢測精度高，同時也大大降低了檢測的成本，并節(jié)約了所占用的工作空間和減少了對城市交通的影響。
[0041](2)地面檢測工作臺上的充電設(shè)備通過充電電線與無人機連接，通過充電設(shè)備和充電電線為無人機不間斷充電，使無人機能持續(xù)飛行，更加可靠。[〇〇42](3)還設(shè)有障礙物斷線裝置，在無人機的充電電線遇到纏繞或其它障礙物時斷掉充電電線，使無人機斷電返航，更加安全。
[0043]以上是對本實用新型的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本實用新型并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括地面檢測工作臺 和無人機，所述地面檢測工作臺上設(shè)有充電設(shè)備，所述充電設(shè)備通過充電電線與無人機連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述無人機包括高清攝像頭、GPS定位器、充電口、第一通訊接口和電源，所述充電口通過充 電電線與充電設(shè)備連接，所述充電口還與電源連接，所述電源分別為高清攝像頭和GPS定位 器供電，所述第一通訊接口分別與高清攝像頭和GPS定位器連接，所述第一通訊接口還與地 面檢測工作臺通訊連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述地面檢測工作臺還包括主控電路、第二通訊接口、顯示器和存儲器，所述第二通訊接 口、顯示器、存儲器以及充電設(shè)備均與主控電路連接，所述第二通訊接口還與第一通訊接口 連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，其特征在于: 在所述充電口與充電設(shè)備的中間還設(shè)有障礙物斷線裝置，所述障礙物斷線裝置與主控電路 連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述主控電路、第二通訊接口、顯示器和存儲器集成在智能終端上，所述智能終端為計算 機、智能手機或平板電腦。6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，其特征 在于:所述主控電路采用MCU或DSP芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求2?5任一所述的一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，其特 征在于:所述無人機還設(shè)有飛行驅(qū)動部件，所述飛行驅(qū)動部件與第一通訊接口連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1?5任一所述的一種基于無人機的混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫檢測系統(tǒng)，其特 征在于:所述地面檢測工作臺還設(shè)有無人機起降平臺。
【文檔編號】G06K9/00GK205581902SQ201620279423
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】黃仕平, 鐘輝玲
【申請人】廣州市九州旗建筑科技有限公司