一种基于LiDAR的无人机桥底检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于LiDAR的无人机桥底检测系统，包括：无人机、LiDAR采集及导航模块、图像采集模块、传输模块、地面控制中心，所述无人机通过搭载所述LiDAR采集及导航模块和图像采集模块进行现场信息的采集，并通过所述传输模块将采集到的信息传输至所述地面控制中心。本发明专利技术的桥底检测系统以无人机为平台，成本低、效率高、可靠性高、灵活性大，且检测时间不受限制，同时通过避障信息的检测，提高了无人机飞行的安全性。与传统检测相比，本发明专利技术所述设备可以获取更为全面的桥梁信息。可以获取更为全面的桥梁信息。可以获取更为全面的桥梁信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LiDAR的无人机桥底检测系统


[0001]本专利技术涉及桥梁快速巡检
，特别是涉及一种基于LiDAR的无人机桥底检测系统。

技术介绍

[0002]桥梁梁底状况监测分析是桥梁健康监测的基础性任务。当前，桥底检测技术主要有人工检测和无人机检测两种方式。人工检测依靠桥梁检测车等大型机械将桥梁检测专家送到桥底，用肉眼寻找裂纹并用裂纹观测仪或者标尺去测量裂纹尺寸。这种人工检测方法效率低下、成本高且存在安全隐患；无人机检测通常采用视频图像方法进行，受定位精度影响大，且较难识别微观损坏。无人机在桥下飞行时也存在诸多问题，例如GPS信号丢失、定位不准、遥控信号因遮挡丢失、障碍物躲避等，这使得无人机需要借助其他传感器进行自身定位，同时要提高自主飞行能力，才能避免在桥下飞行时撞击障碍或坠毁。
[0003]因此，如何从安全、准确且高效地对桥梁梁底进行检测并进行定位是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于LIDAR改进的无人机桥底检测方法，实现智能化、便捷化的桥梁梁底快速巡检。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于LiDAR的无人机桥底检测系统，包括：
[0007]无人机：用于完成飞行功能，并为其他模块提供载体；
[0008]LiDAR采集及导航模块：包括GPS单元和惯性测量单元，用于对所述无人机进行定位，并获取障碍信息与桥梁三维信息；
[0009]图像采集模块：包括广角相机和存储器，用于对检测区域的情况进行拍摄并储存；
[0010]传输模块：用于传输所述障碍信息、桥梁动态变化量和所述图像采集模块采集的图像信息；
[0011]地面控制中心：用于对接收到的信息进行处理，制定飞行路线，检测异常区域并对其进行评估；
[0012]所述无人机通过搭载所述LiDAR采集及导航模块和图像采集模块进行现场信息的采集，并通过所述传输模块将采集到的信息传输至所述地面控制中心。
[0013]优选的，所述惯性测量单元用于扫描桥梁、桥底面、支座在内区域的三维点云信息，并形成三维点云数据。
[0014]优选的，所述LiDAR采集及导航模块还包括数据处理单元，所述数据处理单元用于对所述惯性测量单元扫描得到的三维点云数据进行检测。
[0015]优选的，通过降噪方法对所述三维点云数据进行检测，用于定位所述桥梁长度、宽度、深度、高度以及位置信息，以获取所述障碍物信息和所述桥梁动态变化量。
[0016]优选的，所述地面控制中心包括处理单元和检测定位单元和异常评估单元；
[0017]所述处理单元用于将接收到的图像进行校正，并根据接收到的所述障碍物信息制定所述无人机的飞行路线；
[0018]所述检测定位单元用于对检测出的异常区域进行定位；
[0019]所述异常评估单元用于对所述异常区域的异常情况进行评估。
[0020]优选的，所述处理单元对接收到的图像进行校正，去运动模糊和图像增强，根据采集到的两桥墩之间的图像进行拼接操作，形成大尺度高清图像。
[0021]优选的，所述检测定位单元用于检测所述大尺度高清图像中的墩柱缺陷、柱身倾斜、桥底面裂纹、伸缩面不平的问题，并对其进行定位。
[0022]优选的，所述异常评估单元根据桥梁出现的问题，进行裂缝测量及密度分析，最终得到桥梁的故障类型。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024](1)本专利技术的桥底检测系统以无人机为平台，成本低、效率高、可靠性高、灵活性大，且检测时间不受限制，同时通过避障信息的检测，提高了无人机飞行的安全性；
[0025](2)本专利技术系统采用激光扫描桥梁的三维信息，获得三维点云数据，通过对三维点云数据的处理，能够实现对桥梁的多维度检测，并能够准确定位桥梁缺陷的具体位置；
[0026](3)本专利技术系统通过对前后两次采集数据进行对比，能够动态检测桥梁变化量，有效地指导工人进行维护作业。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术系统模块示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0031]一种基于LiDAR的无人机桥底检测系统，如附图1所示，包括：
[0032]无人机：用于完成飞行功能，并为其他模块提供载体；
[0033]LiDAR采集及导航模块：包括GPS单元和惯性测量单元，用于对所述无人机进行定位，并获取障碍信息与桥梁三维信息；LiDAR采集及导航模块为一种固态激光雷达设备。
[0034]图像采集模块：包括广角相机和存储器，用于对检测区域的情况进行拍摄并储存；
[0035]传输模块：用于传输所述障碍信息、桥梁动态变化量和所述图像采集模块采集的
图像信息；
[0036]地面控制中心：用于对接收到的信息进行处理，制定飞行路线，检测异常区域并对其进行评估；
[0037]所述无人机通过搭载固态激光雷达设备和广角相机进行现场信息的采集，并通过所述传输模块将采集到的信息传输至所述地面控制中心。
[0038]首先将广角相机用专用的固定支架通过螺栓安装于无人机顶部，再将固态激光雷达设备固定在支架上。需要检测固态激光雷达设备的扫描范围是否会被无人机身遮挡，若发生遮挡，则应当适当调整固态激光雷达的倾斜角度，或使设备沿固定支架整体向外移动。
[0039]进一步优化方案，固态激光雷达中的惯性测量单元用于扫描桥梁、桥底面、支座在内区域的三维点云信息，并形成三维点云数据。
[0040]进一步优化方案，所述LiDAR采集及导航模块还包括数据处理单元，所述数据处理单元用于对所述惯性测量单元扫描得到的三维点云数据进行检测。通过降噪方法对所述三维点云数据进行检测，用于定位所述桥梁长度、宽度、深度、高度以及位置信息，以获取所述障碍物信息和所述桥梁动态变化量。
[0041]检查激光雷达设备扫描得到的点云数据是否满足检测要求，包括两种方法。其一，首先需检查无人机辆静止状态下的激光雷达自身震动情况，应当避免仪器运转时的自身震动，这一条件就足以干扰后续实验数据。若震动不满足要求，可以在激光雷达设备与固定支架之间添加橡胶垫片等缓冲材料来降低其震动影响。其次，需校验三维点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LiDAR的无人机桥底检测系统，其特征在于，包括：无人机：用于完成飞行功能，并为其他模块提供载体；LiDAR采集及导航模块：包括GPS单元和惯性测量单元，用于对所述无人机进行定位，并获取障碍信息与桥梁三维信息；图像采集模块：包括广角相机和存储器，用于对检测区域的情况进行拍摄并储存；传输模块：用于传输所述障碍信息、桥梁动态变化量和所述图像采集模块采集的图像信息；地面控制中心：用于对接收到的信息进行处理，制定飞行路线，检测异常区域并对其进行评估；所述无人机通过搭载所述LiDAR采集及导航模块和图像采集模块进行现场信息的采集，并通过所述传输模块将采集到的信息传输至所述地面控制中心。2.根据权利要求1所述的基于LiDAR的无人机桥底检测系统，其特征在于，所述惯性测量单元用于扫描桥梁、桥底面、支座在内区域的三维点云信息，并形成三维点云数据。3.根据权利要求2所述的基于LiDAR的无人机桥底检测系统，其特征在于，所述LiDAR采集及导航模块还包括数据处理单元，所述数据处理单元用于对所述惯性测量单元扫描得到的三维点云数据进行检测。4.根据权利要求3所述的基于LiDAR的无人机桥底检测系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓明，蒋盛川，钟盛，
申请(专利权)人：上海同陆云交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：