一种爬壁检测机器人的壁面无损检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种爬壁检测机器人的壁面无损检测系统及检测方法，属于检测与控制技术领域。本发明专利技术的检测系统包括量测模块，超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块、通信网络、数据处理分析模块、储存模块与检测平台；所述量测模块包括超声波信号发生器和机械波信号发生器，所述通信网络用于将超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块接收到的超声波信号和机械波信号发送给后台服务器，后台服务器中有数据处理分析模块用于将检测到的超声波信号和机械波信号进行分析，得到墙壁裂缝深度、宽度数值；所述检测平台进行判断裂缝安全等级，并在储存模块存储。本发明专利技术将无损检测技术与信息处理技术进行深度结合，可以显著提升检测的工作效率与安全水平。检测的工作效率与安全水平。检测的工作效率与安全水平。

【技术实现步骤摘要】
一种爬壁检测机器人的壁面无损检测系统及检测方法


[0001]本专利技术属于检测与控制
，具体涉及一种爬壁检测机器人的壁面无损检测系统及检测方法。

技术介绍

[0002]土木、建筑工程中钢筋混凝土结构的破坏与裂缝的发展有关，裂缝是混凝土结构中最常见的一种缺陷，裂缝的存在会影响结构的抗渗性能，诱发钢筋锈蚀或加速混凝土的自然老化，从而损害工程结构的承载能力，对安全性产生影响。裂缝的产生往往从混凝土内部开始，很难通过常规方法检测出。
[0003]在这种情况下，利用能够在复杂危险壁面条件下进行极限作业的爬壁机器人技术，可以解决作业实施难度问题。同时，利用以超声波和回弹信号检测等技术，可以在不破坏壁面的情况下，对壁面内部质量进行无损检测。
[0004]然而由于无损检测技术的不成熟性，单一的检测方法往往准确性不高，如何提升检测精度，是当下亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述存在的问题，提供一种爬壁检测机器人的壁面无损检测系统及检测方法，将无损检测技术与信息处理技术进行深度结合，可以显著提升检测的工作效率与安全水平。通过远程控制检测机器人采集量测信息，汇总至控制与分析中心，由此工作人员在智能图像识别与数据分析技术的帮助下，能够对壁面的内外部综合安全等级进行分析与评估，不但减轻了工作压力，也减少了工作安全风险。
[0006]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0007]一种爬壁检测机器人的壁面无损检测系统，包括量测模块，超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块、通信网络、数据处理分析模块、储存模块与检测平台；所述量测模块包括超声波信号发生器和机械波信号发生器，所述超声波信号检测模块用于接收超声波信号发生器发射的超声波信号，所述回弹波信号检测模块用于接收机械波信号发生器产生的机械波信号，所述通信网络用于将超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块接收到的超声波信号和机械波信号发送给后台服务器，后台服务器中有数据处理分析模块用于将检测到的超声波信号和机械波信号进行分析，得到墙壁裂缝深度、宽度数值；所述检测平台进行判断裂缝安全等级，并在储存模块存储。
[0008]用上述爬壁检测机器人的壁面无损检测系统进行爬壁检测机器人的壁面无损检测的方法，该方法包括如下步骤：
[0009]S1.超声波信号发生器和机械波信号发生器激励产生的超声波和机械波遇到裂缝时，波被直接隔断，并在裂缝端部衍射通过；
[0010]S2.超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块通过功率方法器、滤波装置与数模转换器，将信号转换成便于传输分析的数字信号，通过通信网络发送给后台服务器中的
数据处理分析模块；
[0011]S3.数据处理分析模块构建融合检测模型，将检测到的超声波信号和机械波信号进行分析，得到墙壁裂缝深度、宽度数值；
[0012]S4.检测平台判断该类检测样本所述类，采取对应类的检测模型，对超声波检测与机械波检测这两种检测结果进行修正，得到最终检测结果；
[0013]S5.存模块存储
[0014]进一步地，步骤S1中所述超声波信号发生器测量超声波在混凝土中的传播速度、首波幅度和接收信号主频率，并根据这些参数及其相对变化，采用单面平测法，判定混凝土裂缝深度与宽度情况。
[0015]进一步地，步骤S1中所述机械波信号发生器采用锤击的方式激振产生信号，采用振动传感器接受信号，激励产生的弹性波遇到裂缝时，波被直接隔断，并在裂缝端部衍射通过，根据接收信号初始相位情况、传播时间以及衰减特性判断裂缝深度与宽度。
[0016]进一步地，步骤S3中所述融合检测模型构建方法如下：
[0017]首先根据实际壁面的裂缝宽度、深度、类型参数，利用k
‑
means聚类分析方法，将实际壁面质量状态聚为若干类，具体聚类数目可以采用最优轮廓系数法进行选择；
[0018]然后在每类样本中，比较超声检测结果、回弹检测结果与实际测量结果，通过大量样本中两种检测方法的结果与实际结果之间的平均差异，确定两种检测方法在应用到该类样本的准确程度，从而针对该类给两种方法设置相应的权重，通过多维插值回归，构建加权融合检测模型。
[0019]有益效果：
[0020]超声波法测试裂缝深度使用的测试信号频率较高，指向性好，但能量衰减较快，只适合测试裂缝深度较浅的开口裂缝。而回弹法能量大，衰减慢，适合深度较大的裂缝检测。本专利技术综合利用了两种方法各自的优势，针对不同的裂缝类型采用权重不同的融合检测方法，从而最大化发挥各类检测方法的优势，达到无损精确检测的效果。
附图说明
[0021]图1为本专利技术检测系统的硬件结构图；
[0022]图2为本专利技术超声波与机械波检测过程图；
[0023]图3为本专利技术融合检测模型生成流程图。
[0024]图4为本专利技术融合检测模型应用流程图。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例和附图对本专利技术进一步进行描述。
[0026]如图1所示，本专利技术的一种爬壁检测机器人的壁面无损检测系统，包括量测模块，超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块、通信网络、数据处理分析模块、储存模块与检测平台；所述量测模块包括超声波信号发生器和机械波信号发生器，所述超声波信号检测模块用于接收超声波信号发生器发射的超声波信号，所述回弹波信号检测模块用于接收机械波信号发生器产生的机械波信号，所述通信网络用于将超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块接收到的超声波信号和机械波信号发送给后台服务器，后台服务器中有数据处
理分析模块用于将检测到的超声波信号和机械波信号进行分析，得到墙壁裂缝深度、宽度数值；所述检测平台进行判断裂缝安全等级，并在储存模块存储。
[0027]如图2所示，用上述爬壁检测机器人的壁面无损检测系统进行爬壁检测机器人的壁面无损检测的方法，该方法包括如下步骤：
[0028]S1.超声波信号发生器和机械波信号发生器激励产生的超声波和机械波遇到裂缝时，波被直接隔断，并在裂缝端部衍射通过；
[0029]S2.超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块通过功率方法器、滤波装置与数模转换器，将信号转换成便于传输分析的数字信号，通过通信网络发送给后台服务器中的数据处理分析模块；所述超声波信号发生器测量超声波在混凝土中的传播速度、首波幅度和接收信号主频率，并根据这些参数及其相对变化，采用单面平测法，判定混凝土裂缝深度与宽度情况。所述机械波信号发生器采用锤击的方式激振产生信号，采用振动传感器接受信号，激励产生的弹性波遇到裂缝时，波被直接隔断，并在裂缝端部衍射通过，根据接收信号初始相位情况、传播时间以及衰减特性判断裂缝深度与宽度。
[0030]S3.数据处理分析模块构建融合检测模型，将检测到的超声波信号和机械波信号进行分析，得到墙壁裂缝深度、宽度数值；融合检测模型构建方法如下：
[0031]首先根据实际壁面的裂缝宽度、深度、类型参数，利用k
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种爬壁检测机器人的壁面无损检测系统，其特征在于，所述检测系统包括量测模块，超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块、通信网络、数据处理分析模块、储存模块与检测平台；所述量测模块包括超声波信号发生器和机械波信号发生器，所述超声波信号检测模块用于接收超声波信号发生器发射的超声波信号，所述回弹波信号检测模块用于接收机械波信号发生器产生的机械波信号，所述通信网络用于将超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块接收到的超声波信号和机械波信号发送给后台服务器，后台服务器中有数据处理分析模块用于将检测到的超声波信号和机械波信号进行分析，得到墙壁裂缝深度、宽度数值；所述检测平台进行判断裂缝安全等级，并在储存模块存储。2.一种用权利要求1所述爬壁检测机器人的壁面无损检测系统进行爬壁检测机器人的壁面无损检测的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1.超声波信号发生器和机械波信号发生器激励产生的超声波和机械波遇到裂缝时，波被直接隔断，并在裂缝端部衍射通过；S2.超声波信号检测模块与回弹波信号检测模块通过功率方法器、滤波装置与数模转换器，将信号转换成便于传输分析的数字信号，通过通信网络发送给后台服务器中的数据处理分析模块；S3.数据处理分析模块构建融合检测模型，将检测到的超声波信号和机械波信号进行分析，得到墙壁裂缝深度、宽度数值；S4.检测平台判断该类检测样本所述类，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邰伟，刘盼盼，钱俊良，周吉，
申请(专利权)人：东南大学溧阳研究院，
类型：发明
国别省市：