【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高耸组合结构脱空损伤智能检测领域。更具体地说，本专利技术涉及一种基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置。
技术介绍
1、随着超大跨径桥梁的建设，高耸组合结构桥塔因高承载力、轻结构、施工快速等优点被普遍应用。但由于施工工艺及恶略的服役条件等因素，导致脱空缺陷在在结构中容易产生，且内部脱空缺陷可能会引发结构损伤与破坏进而影响结构的承载力，因此组合结构安装及施工完成后应及时进行脱空损伤检测工作。
2、目前对于脱空损伤检测均主要以人工主动敲击并结合耦合传感器获取信号或人耳听取声音信号进行人为分析判断，而对于超高索塔等高耸临空危险作业检测，人员需在高耸位置逐面多点进行敲击及判别作业，操作难度大、危险性极高，因此对于高耸组合结构亟需一种适用于高耸组合结构的脱空损伤智能检测装置及识别方法。
技术实现思路
1、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，本专利技术的一优选技术方案提供了一种基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，包括：
2、爬壁机器人，其可在高耸组合结构上行走；所述爬壁机器人搭载有电磁敲击锤，利用电磁敲击锤激发高清声信号，所述爬壁机器人还搭载有信号接收器，以采集声信号；
3、控制系统，其接收所述信号接收器采集的声信号，并对采集的声信号进行数据处理分析，并构建基于脱空、健康及无效数据的三分类卷积cnn神经网络模型；
4、所述爬壁机器人结合三分类卷积cnn神经网络模型和算力卡，以实现行走巡检过程实时脱空损伤状态识
5、优选地，所述爬壁机器人为磁吸式爬壁机器人，其行走机构采用磁性履带；且所述爬壁机器人可在高耸组合结构上自主规划路径行走。
6、优选地，所述爬壁机器人搭载双目相机及激光雷达，其可以检测行走过程中周围是否存在障碍物，以在行走过程中进行智能避让。
7、优选地，所述磁吸式爬壁机器人前端设置电磁敲击锤、阵列收音器及缺陷标记装置，所述信号接收器为阵列收音器，所述缺陷标记装置用于对脱空损伤现场标记。
8、优选地，所述电磁敲击锤在爬壁机器人行走过程中由控制系统触发进行等间距瞬时激振，激振力大小可通过触发电流调节；所述阵列收音器在瞬时激振的同时进行短时声信号的采集。
9、优选地，对采集的声信号进行数据处理分析，具体包括以下步骤：
10、对采集的声信号转换为数字信号，将数字信号后进行滤波后开展时频分析得到小波及梅尔时频谱图，将小波及梅尔时频谱图放入深度学习网络模型中进行分析与识别。
11、优选地，爬壁机器人安装算力卡，算力卡中预先写入信号数模转换、时频分析及深度学习cnn神经网络模型算法；将采集的声信号传输至算力卡中进行信号转换、时频分析及模型识别，获取实时信号的脱空损伤状态分类识别结果。
12、优选地，所述算力卡分析得到所在检测区域为脱空损伤或无效数据时，向控制系统发送信号，控制系统向所述缺陷标记装置发送指令进行缺陷标记，所述缺陷标记装置底部设置涂色块，通过电流激发向下触探至结构表面形成标记。
13、优选地，所述控制系统包涵基于搭载相机的远程实时图像监控、检测声信号数据本地化储存及云端传输功能。
14、另一方面，本专利技术的另一技术方案提供了一种高耸组合结构脱空损伤智能检测装置的检测方法，包括以下步骤：
15、s1：将爬壁机器人放置于高耸组合结构塔壁位置处，爬壁机器人进行路径规划，且爬行过程通过双目相机及激光雷达实现自动避障；
16、s2：爬壁机器人通过电机驱动履带进行爬壁行走，行走过程中控制系统根据给定的行走间距触发电磁敲击锤进行敲击作业；
17、s3：锤击动作产生的同时，触发爬壁机器人前端阵列收音器采集敲击振动产生的声信号，控制系统将采集的声信号转换至数字信号，对数字信号数据进行截取、滤波及时频分析处理；
18、s4：构建基于同条件已完成训练的声信号的脱空损伤cnn神经网络模型，将s3提取分析的信号特征带入网络模型中进行分析、识别得到对应的脱空、健康及无效数据三种分类结果；
19、s5：算力卡将分类结果传输至控制系统中，当结果为脱空及无效数据时，通入电流瞬时激发触发打标装置进行损伤标记；当结果为健康，则爬壁机器人继续向前行走至下一点；
20、s6、重复s1-s5，直至爬壁机器人完成高耸组合结构的全部塔壁的检测。
21、本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术提供一种高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，可实现高耸组合结构表面脱空损伤的自动化检测及判别，取代人工逐点各面敲击检测，大幅降低人员在高耸临边结构的作业强度、降低安全风险，同时采用算法模型对钢壳索塔内部是否产生脱空损伤进行准确评价，减少人为因素对结果评价准确性的干扰，进而提升组合结构表面脱空损伤的检测效率与准确度。
22、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述爬壁机器人为磁吸式爬壁机器人，其行走机构采用磁性履带；且所述爬壁机器人可在高耸组合结构上自主规划路径行走。
3.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述爬壁机器人搭载双目相机及激光雷达，其可以检测行走过程中周围是否存在障碍物，以在行走过程中进行智能避让。
4.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述磁吸式爬壁机器人前端设置电磁敲击锤、阵列收音器及缺陷标记装置，所述信号接收器为阵列收音器，所述缺陷标记装置用于对脱空损伤现场标记。
5.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述电磁敲击锤在爬壁机器人行走过程中由控制系统触发进行等间距瞬时激振，激振力大小可通过触发电流调节；所述阵列收音器在瞬时激振的同时进行短时声信号的采集。
6.根据权利要求1所述
7.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，爬壁机器人安装算力卡，算力卡中预先写入信号数模转换、时频分析及深度学习CNN神经网络模型算法；将采集的声信号传输至算力卡中进行信号转换、时频分析及模型识别，获取实时信号的脱空损伤状态分类识别结果。
8.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述算力卡分析得到所在检测区域为脱空损伤或无效数据时，向控制系统发送信号，控制系统向所述缺陷标记装置发送指令进行缺陷标记，所述缺陷标记装置底部设置涂色块，通过电流激发向下触探至结构表面形成标记。
9.根据权利要求5或8所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述控制系统包涵基于搭载相机的远程实时图像监控、检测声信号数据本地化储存及云端传输功能。
10.一种基于权利要求1-9任一所述的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述爬壁机器人为磁吸式爬壁机器人，其行走机构采用磁性履带；且所述爬壁机器人可在高耸组合结构上自主规划路径行走。
3.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述爬壁机器人搭载双目相机及激光雷达，其可以检测行走过程中周围是否存在障碍物，以在行走过程中进行智能避让。
4.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述磁吸式爬壁机器人前端设置电磁敲击锤、阵列收音器及缺陷标记装置，所述信号接收器为阵列收音器，所述缺陷标记装置用于对脱空损伤现场标记。
5.根据权利要求1所述的基于声信号的高耸组合结构脱空损伤智能检测装置，其特征在于，所述电磁敲击锤在爬壁机器人行走过程中由控制系统触发进行等间距瞬时激振，激振力大小可通过触发电流调节；所述阵列收音器在瞬时激振的同时进行短时声信号的采集。
6.根据权利要求1所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鸿，张永涛，田唯，游新鹏，袁航，郑和晖，李拔周，彭成明，田飞，胡伟，李冕，高世洪，彭志辉，张峰，李俊，崔冰，汪仁威，乐煌辉，徐鑫，张媛，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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