基于VR技术的水下桩基裂损检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于水下桩基检测技术领域，具体是基于VR技术的水下桩基裂损检测装置及检测方法，包括数据采集盒和VR手持操作单元，数据采集盒与圆桩通过钢箍固定，数据采集盒的底部安装有可伸缩钢架，可伸缩钢架上安装有圆环收紧器，可调节圆环环绕圆桩一周并通过圆环收紧器收紧固定，可调节圆环上安装有高精度摄像头，数据采集盒通信连接VR手持操作单元；本发明专利技术有助于克服水下恶劣环境对检测设备安全的影响并清晰捕捉水下桩基表面裂损情况，成本低廉、操作简单，采集数据便捷直观，且通过桩基外轮廓分区模块将水下桩基的外轮廓划分为多个检测区域，区域检测分析模块进行桩基风险分析，有助于检测人员准确直观了解水下桩基的裂损风险程度。风险程度。风险程度。

【技术实现步骤摘要】
基于VR技术的水下桩基裂损检测装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及水下桩基检测
，具体是基于VR技术的水下桩基裂损检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]水下桩基作为港航工程、桥梁工程、水利工程等水工建筑物的主要结构构件，其构件的外观裂损检测是定期检测与评估的关键，目前关于水下桩基裂损检测的方法主要以水下潜水探摸为主，水下机器人、水下无人机、三维成像声呐等科技手段为辅的方式开展，水下潜水探摸因其检测直观、量测方便等优点被广大检测机构采用，但这种仍采用常规的人力进行检测的方法已不适应新时代的发展，且该方法对潜水人员的安全、技术水平要求很高，检测成本方面也未得到显著改善；
[0003]针对水下机器人、水下无人机等检测设备而言，主要因其受较强波浪、水流等恶劣环境影响，相关设备的安全及观测精度受水文环境限制较多，此外，水下机器人、水下无人机等设备用于结构裂缝量测、破损位置及范围的量测并不十分专业，因此用于水下建筑物的裂损检测项目不多，三维成像声呐虽然技术先进，但因其成本高昂、操作复杂、受水环境干扰等缺点在实际工程应用中也不多见；
[0004]针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]基于VR技术的水下桩基裂损检测装置，包括数据采集盒、钢箍、可调节圆环和VR手持操作单元，所述数据采集盒上安装有钢箍，所述钢箍环绕圆桩一周并位于圆桩露出水面处的位置，且数据采集盒与圆桩通过钢箍固定；所述数据采集盒的底部安装有可伸缩钢架，所述可伸缩钢架向下延伸入水中且底端与圆桩的底端齐平，且可伸缩钢架通过钢架伸缩调节单元进行长度调节；所述可伸缩钢架上安装有沿其延伸方向进行上、下运动的圆环收紧器，且圆环收紧器通过圆环升降驱动单元驱动；
[0007]所述可调节圆环环绕圆桩一周，所述可调节圆环与圆桩的外周面保持一定距离并通过圆环收紧器收紧固定，且可调节圆环通过圆环伸缩调节单元进行伸缩调节；所述可调节圆环上安装有沿其内轮廓进行运动的高精度摄像头，且高精度摄像头通过环绕驱动单元驱动；所述数据采集盒通信连接VR手持操作单元，且VR手持操作单元控制连接钢架伸缩调节单元、圆环升降驱动单元、圆环伸缩调节单元以及环绕驱动单元。
[0008]进一步的，所述可伸缩钢架为防腐蚀钢架，所述可伸缩钢架的长度根据圆桩水下长度调节伸缩，且可伸缩钢架的内部设置竖向轨道；所述圆环收紧器上安装有防腐蚀钢滑轮，防腐蚀钢滑轮沿可伸缩钢架内部的竖向轨道上、下移动，且防腐蚀钢滑轮通过圆环升降驱动单元驱动。
[0009]进一步的，所述可调节圆环为防腐蚀钢环，且可调节圆环根据圆桩的直径大小调
节伸缩，所述可调节圆环内侧设有轨道，所述高精度摄像头上对应安装有防腐蚀钢滑轮，且防腐蚀钢滑轮通过环绕驱动单元驱动；所述高精度摄像头为防水防腐蚀高精度360
°
旋转摄像头，且高精度摄像头的像素为1200万。
[0010]进一步的，圆环伸缩调节单元包括通过电机座固定安装在圆环收紧器内的驱动电机，所述驱动电机的输出端安装有驱动轴，且驱动轴的外周面固定设置驱动齿轮；所述可调节圆环的一端与圆环收紧器固定连接，所述可调节圆环的另一端贯穿圆环收紧器，且可调节圆环贯穿圆环收紧器的一端外侧均匀分布有锁定啮齿，驱动齿轮与锁定啮齿啮合。
[0011]进一步的，所述数据采集盒内置数据存储模块和数据传输模块，数据存储模块对水下桩基的检测信息进行存储，检测信息包括高精度摄像头所采集的水下桩基图像以及各组图像所对应水下桩基的位置，数据传输模块用于将所存储的检测信息实时发送至VR手持操作单元。
[0012]进一步的，VR手持操作单元包括处理器、信息显示模块、桩基外轮廓分区模块、区域检测分析模块和风险预警模块，处理器与信息显示模块、桩基外轮廓分区模块、区域检测分析模块以及风险预警模块均通信连接；信息显示模块用于进行信息显示，风险预警模块用于发出预警；桩基外轮廓分区模块用于将水下桩基的外轮廓划分为多个检测区域并标记为分析对象i，将分析对象i发送至处理器；处理器生成桩基风险分析信号，并将分析对象i和桩基风险分析信号发送至区域检测分析模块；
[0013]区域检测分析模块在接收到桩基风险分析信号后进行桩基风险分析，并生成桩基高风险信号、桩基中风险信号或桩基低风险信号，将桩基高风险信号、桩基中风险信号或桩基低风险信号发送至处理器；处理器接收到桩基高风险信号、桩基中风险信号或桩基低风险信号后，编辑相应的文本信息并发送至信息显示模块进行显示，且在接收到桩基高风险信号和桩基中风险信号时发送预警指令至风险预警模块，风险预警模块发出警示音并闪烁红光。
[0014]进一步的，桩基外轮廓分区模块的具体运行过程包括：
[0015]获取到高精度摄像头所采集的多组水下桩基图像，基于多组水下桩基图像获取到圆桩的水下桩基外轮廓图像；以水下桩基外轮廓图像的上端圆心为分隔初始点并以水下桩基的下端圆心为分隔末尾点，将分隔初始点与分隔末尾点相连获取到水下桩基的竖向线，在水下桩基的竖向线上等距设置区分点；
[0016]基于分隔初始点、分隔末尾点和多组等距区分点将水下桩基的外轮廓由上而下划分为多个检测区域，将检测区域标记为分析对象i，i＝{1,2，
…
，n}，n表示分析对象数目且n为大于3的正整数。
[0017]进一步的，区域检测分析模块的桩基风险分析过程具体如下：
[0018]通过水下摄像头获取到水下桩基的外轮廓图像，将分析对象i所对应的外轮廓区域图像进行裂损分析，将分析对象i标记为无损对象、危损对象和轻损对象；统计无损对象、危损对象和轻损对象的数目并标记为无损区数WSs、危损区数TSs和轻损区数QSs，向无损区数WSs、危损区数TSs和轻损区数QSs分配权重系数at1、at2、at3，at1、at2、at3的取值均大于零且at1＜at3＜at2；
[0019]通过桩基风险分析公式ZFX＝(WSs*at1+TSs*at2+QSs*at3)/n进行数值分析并获取到桩基风险值ZFX，获取到预设桩基风险值范围，比较桩基风险值ZFX与预设桩基风险值
范围；若桩基风险值ZFX大于等于预设桩基风险值范围的最大值时，生成桩基高风险信号，若桩基风险值ZFX处于预设桩基风险值范围内时，生成桩基中风险信号，若桩基风险值ZFX小于等于预设桩基风险值范围的最小值时，生成桩基低风险信号。
[0020]进一步的，裂损分析的具体分析过程如下：
[0021]获取到分析对象i所对应水下桩基外轮廓图像，判断分析对象i中是否存在裂损，若分析对象i中不存在裂损，则将分析对象i标记为无损对象，否则将分析对象i标记为受损对象；基于受损对象中的裂损图像进行裂损类型判定，将受损对象中所存在的裂损划分为单一型裂损和发散型裂损，其中，单一型裂损表示对应裂损仅存在一条主裂痕，发散型裂损表示对应裂损包括一条主裂痕和一条或多条向外发散的副裂痕；
[0022]若受损对象中存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于VR技术的水下桩基裂损检测装置，其特征在于，包括数据采集盒(1)、钢箍(2)、可调节圆环(3)和VR手持操作单元，所述数据采集盒(1)上安装有钢箍(2)，所述钢箍(2)环绕圆桩(7)一周并位于圆桩(7)露出水面处的位置，且数据采集盒(1)与圆桩(7)通过钢箍(2)固定；所述数据采集盒(1)的底部安装有可伸缩钢架(5)，所述可伸缩钢架(5)向下延伸入水中且底端与圆桩(7)的底端齐平，且可伸缩钢架(5)通过钢架伸缩调节单元进行长度调节；所述可伸缩钢架(5)上安装有沿其延伸方向进行上、下运动的圆环收紧器(4)，且圆环收紧器(4)通过圆环升降驱动单元驱动；所述可调节圆环(3)环绕圆桩(7)一周，所述可调节圆环(3)与圆桩(7)的外周面保持一定距离并通过圆环收紧器(4)收紧固定，且可调节圆环(3)通过圆环伸缩调节单元进行伸缩调节；所述可调节圆环(3)上安装有沿其内轮廓进行运动的高精度摄像头(6)，且高精度摄像头(6)通过环绕驱动单元驱动；所述数据采集盒(1)通信连接VR手持操作单元，且VR手持操作单元控制连接钢架伸缩调节单元、圆环升降驱动单元、圆环伸缩调节单元以及环绕驱动单元。2.根据权利要求1所述的基于VR技术的水下桩基裂损检测装置，其特征在于，所述可伸缩钢架(5)为防腐蚀钢架，所述可伸缩钢架(5)的长度根据圆桩水下长度调节伸缩，且可伸缩钢架(5)的内部设置竖向轨道；所述圆环收紧器(4)上安装有防腐蚀钢滑轮，防腐蚀钢滑轮沿可伸缩钢架(5)内部的竖向轨道上、下移动，且防腐蚀钢滑轮通过圆环升降驱动单元驱动。3.根据权利要求1所述的基于VR技术的水下桩基裂损检测装置，其特征在于，所述可调节圆环(3)为防腐蚀钢环，且可调节圆环(3)根据圆桩(7)的直径大小调节伸缩，所述可调节圆环(3)内侧设有轨道，所述高精度摄像头(6)上对应安装有防腐蚀钢滑轮，且防腐蚀钢滑轮通过环绕驱动单元驱动；所述高精度摄像头(6)为防水防腐蚀高精度360
°
旋转摄像头，且高精度摄像头(6)的像素为1200万。4.根据权利要求1所述的基于VR技术的水下桩基裂损检测装置，其特征在于，圆环伸缩调节单元包括通过电机座固定安装在圆环收紧器(4)内的驱动电机(41)，所述驱动电机(41)的输出端安装有驱动轴(43)，且驱动轴(43)的外周面固定设置驱动齿轮(42)；所述可调节圆环(3)的一端与圆环收紧器(4)固定连接，所述可调节圆环(3)的另一端贯穿圆环收紧器(4)，且可调节圆环(3)贯穿圆环收紧器(4)的一端外侧均匀分布有锁定啮齿(31)，驱动齿轮(42)与锁定啮齿(31)啮合。5.根据权利要求1所述的基于VR技术的水下桩基裂损检测装置，其特征在于，所述数据采集盒(1)内置数据存储模块和数据传输模块，数据存储模块对水下桩基的检测信息进行存储，检测信息包括高精度摄像头(6)所采集的水下桩基图像以及各组图像所对应水下桩基的位置，数据传输模块用于将所存储的检测信息实时发送至VR手持操作单元。6.根据权利要求5所述的基于VR技术的水下桩基裂损检测装置，其特征在于，VR手持操作单元包括处理器、信息显示模块、桩基外轮廓分区模块、区域检测分析模块和风险预警模块，处理器与信息显示模块、桩基外轮廓分区模块、区域检测分析模块以及风险预警模块均通信连接；信息显示模块用于进行信息显示，风险预警模块用于发出预警；桩基外轮廓分区模块用于将水下桩基的外轮廓划分为多个检测区域并标记为分析对象i，将分析对象i发送至处理器；处理器生成桩基风险分析信号，并将分析对象i和桩基风险分析信号发送至区域
检测分析模块；区域检测分析模块在接收到桩基风险分析信号后进行桩基风险分析，并生成桩基高风险信号、桩基中风险信号或桩基低风险信号，将桩基高风险信号、桩基中风险信号或桩基低风险信号发送至处理器；处理器接收到桩基高风险信号、桩基中风险信号或桩基低风险信号后，编辑相应的文本信息并发送至信息显示模块进行显...

【专利技术属性】
技术研发人员：成小飞，罗昱，肖锐，吴宇豪，徐千媛，许昀珂，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：