一种结构检测方法、装置和用于结构检测的无人机系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种结构检测方法、装置和用于结构检测的无人机系统。其中，方法包括：获取位于同一平面的至少三个测距传感器分别采集的测距传感器至被检测结构表面的距离；根据至少三个测距传感器分别采集的测距传感器至被检测结构表面的距离，获取被检测结构表面与至少三个测距传感器所位于的平面之间的角度；根据角度和被检测结构表面的图像数据，获取被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷的定量几何特征信息。装置包括：距离获取模块、角度获取模块和尺寸测量模块。本发明专利技术提供的一种结构检测方法、装置和用于结构检测的无人机系统，能获得定量的被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷的几何特征信息的检测结果。

【技术实现步骤摘要】
一种结构检测方法、装置和用于结构检测的无人机系统
本专利技术涉及结构工程
，更具体地，涉及一种结构检测方法、装置和用于结构检测的无人机系统。
技术介绍
在结构工程中，无损检测因检测过程中不损害或破坏被测结构而改变力学特性，在工程界越来越受到青睐并得到广泛应用。无人机作为一种新兴工具，在军事、农业和工程等领域取得了一定的应用，而目前商业无人机的应用主要以远程摄像为主，故一般用于结构无损检测的表观检测，如结构物整体技术状况、混凝土结构裂缝、钢桁架节点处的螺栓缺失等。现有无人机可以实现定点悬停、线路规划、等距飞行、自动避障、数据传输及简单处理，甚至可以对预定目标进行识别。商用无人机主要包括飞行控制部分、飞行平台、数据采集和传输平台及电池等部分。对于无人机的理论成果较为丰富。现有用于远程桥梁检测的无人机，将桥梁检测系统、红外摄像仪、超声波探伤仪、混凝土回弹仪和远程控制器模块一起放入无人机内，使无人机在被测物体上方也能进行检测。然而，现有商用无人机，特别是固定翼无人机，主要受无人机的相对较小续航能力、结构物的尺度或复杂程度、被测结构可检测的指标少等影响，不能直接进行桥梁工程检测。现有无人机的续航能力仅维持在不超过30分钟的水平，对于桥梁结构，世界上最长的悬索桥为主跨为1991m的日本明石海峡大桥，其次为主跨为1688m的国内虎门二桥，世界上主塔最高为343m的米约高架桥，微型无人机将无法满足检测可行性和经济性要求，特别是搭载了桥梁检测相关传感器模块之后的续航能力更为有限，造成检测进程的缓慢，无法体现出无人机应用于桥梁检测的优越性。为解决无人机的充电问题，现有无人机系统包括无人机及图像采集系统、车辆及控制系统和图形数据分析系统，采用车载系统方便无人机临时停靠及充电。另外桥梁结构或构件复杂，甚至下部结构受外界地形的影响较大，无人机易碰撞障碍物；当主梁为钢箱截面或封闭混凝土截面造成无人机传输所需要的通信信号中断；当主梁为含有多加劲肋的主桁构件组成的截面或空间曲面结构时，使得无人机航迹规划特别困难；桥梁结构或建筑物支座部位位于无人机避障的非到达区域；现有无人机即使能检测结构物几何特征信息，如表面裂缝、节点螺栓断裂和构件的屈曲形态的情况，但不能对表面裂缝、节点螺栓断裂和构件的屈曲形态的物理特性进行定量测量。
技术实现思路
为克服现有技术存在的难以定量测量结构物或结构表面的几何特征信息的不足，本专利技术提供一种结构检测方法、装置和用于结构检测的无人机系统。根据本专利技术的第一方面，提供一种结构检测方法，包括：S1、获取位于同一平面的至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离；S2、根据所述至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离，获取所述被检测结构表面与所述至少三个测距传感器所位于的平面之间的角度；S3、根据所述角度和被检测结构表面的图像数据，获取所述被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷的定量几何特征信息。根据本专利技术的第二方面，提供一种结构检测装置，包括：距离获取模块，用于获取位于同一平面的至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离；角度获取模块，用于根据所述至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离，获取所述被检测结构表面与所述至少三个测距传感器所位于的平面之间的角度；尺寸测量模块，用于根据所述角度和被检测结构表面的图像数据，获取所述被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷的定量几何特征信息。根据本专利技术的第三方面，提供一种用于结构检测的无人机系统，包括：根据上述结构检测装置和无人机；所述无人机设置有若干个图像采集传感器和位于同一平面的至少三个测距传感器；所述图像采集传感器的像面与所述至少三个测距传感器所位于的平面平行或能调整为与所述至少三个测距传感器所位于的平面平行。优选地，所述图像采集传感器，用于在可见光和/或红外光条件下，采集所述被检测结构表面的图像数据。优选地，所述无人机为多旋翼无人机；所述无人机设置有与旋翼的数量相同的真空吸盘；每个真空吸盘对应一个旋翼，所述真空吸盘的吸盘柄通过连接部件与对应的旋翼的旋转轴连接；每个所述连接部件均相同。优选地，每个旋翼对应的悬臂上的相同位置设置有一个应变传感器；所述应变传感器，用于测量所述被检测结构的应变。优选地，所述无人机还包括对称设置的至少三个起落架；每个所述起落架的足部设置驱动轮。优选地，所述无人机还设置有无线充电模块和电池；所述无线充电模块，用于通过无线方式对所述电池进行充电。优选地，所述无人机还设置有多个定位传感器和第一数据融合器；所述定位传感器，用于获取所述无人机的地理位置信息；所述第一数据融合器，用于对多个所述定位传感器获取的地理位置信息进行数据融合。优选地，所述无人机还设置有超声波检测传感器、倾角检测传感器、裂缝宽度测试传感器和混凝土弹性模量测试仪中的至少一种；所述超声波检测传感器，用于通过超声波探测所述被检测结构中的损伤；所述倾角检测传感器，用于测量所述被检测结构的倾角；所述裂缝宽度测试传感器，用于测量所述被测量结构中裂缝的宽度；所述混凝土弹性模量测试仪，用于测量所述被检测结构的混凝土的弹性模量。本专利技术提供的一种结构检测方法、装置和用于结构检测的无人机系统，通过位于同一平面的至少三个测距传感器，获得被检测结构表面与采集被检测结构的图像数据的图像采集传感器的像面之间的角度，能获得定量的被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷的几何特征信息的检测结果，从而更好地评估被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷，获得更准确的建筑物的结构检测结果，为工程施工、验收提供科学依据。附图说明图1为本专利技术实施例一种结构检测方法的流程图；图2为本专利技术实施例一种结构检测装置的功能框图；图3为本专利技术实施例一种用于结构检测的无人机系统中无人机的结构示意图；图4为本专利技术实施例一种用于结构检测的无人机系统中无人机的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1为本专利技术实施例一种结构检测方法的流程图。如图1所示，一种结构检测方法包括：步骤S1、获取位于同一平面的至少三个测距传感器分别采集的测距传感器至被检测结构表面的距离；步骤S2、根据至少三个测距传感器分别采集的测距传感器至被检测结构表面的距离，获取被检测结构表面与至少三个测距传感器所位于的平面之间的角度；步骤S3、根据角度和被检测结构表面的图像数据，获取被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷的定量几何特征信息。需要说明的是，本专利技术实施例提供的结构检测方法，基于图像采集传感器和测距传感器实现。现有技术仅基于图像采集传感器进行结构检测，基本流程包括：通过图像采集传感器采集被检测结构的图像数据；根据采集的被检测结构的图像数据，获得被检测结构的结构检测结果。需要注意的是，在采集被检测结构的图像数据时，不能保证图像采集传感器的像面与被检测结构表面是平行的，通常情况下像面与被检测结构表面之间存在一定的角度。因此，根据图像采集传感器采集的被检测结构表面的图像数据，只能发现被检测结构体或被检测结构表面存在的各种结构缺陷，而无法直接获得部分缺陷的定量几何特征信息。步骤S1，图像采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构检测方法，其特征在于，包括：S1、获取位于同一平面的至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离；S2、根据所述至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离，获取所述被检测结构表面与所述至少三个测距传感器所位于的平面之间的角度；S3、根据所述角度和被检测结构表面的图像数据，获取所述被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷的定量几何特征信息。

【技术特征摘要】
1.一种结构检测方法，其特征在于，包括：S1、获取位于同一平面的至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离；S2、根据所述至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离，获取所述被检测结构表面与所述至少三个测距传感器所位于的平面之间的角度；S3、根据所述角度和被检测结构表面的图像数据，获取所述被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷的定量几何特征信息。2.一种结构检测装置，其特征在于，包括：距离获取模块，用于获取位于同一平面的至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离；角度获取模块，用于根据所述至少三个测距传感器分别采集的所述测距传感器至被检测结构表面的距离，获取所述被检测结构表面与所述至少三个测距传感器所位于的平面之间的角度；尺寸测量模块，用于根据所述角度和被检测结构表面的图像数据，获取所述被检测结构体或被检测结构表面存在的缺陷的定量几何特征信息。3.一种用于结构检测的无人机系统，其特征在于，包括：无人机和根据权利要求2所述的结构检测装置；所述无人机设置有若干个图像采集传感器和位于同一平面的至少三个测距传感器；所述图像采集传感器的像面与所述至少三个测距传感器所位于的平面平行或能调整为与所述至少三个测距传感器所位于的平面平行。4.根据权利要求3所述的无人机系统，其特征在于，所述图像采集传感器，用于在可见光和/或红外光条件下，采集所述被检测结构表面的图像数据。5.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯芸，董元帅，桂成中，张艳红，田春玲，李秀芳，钱振宇，戴建华，蔡燕霞，刘峰，赵立秋，田佳磊，
申请(专利权)人：中国公路工程咨询集团有限公司，中咨公路养护检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11