[發明專利]基于無人機自動化掃描的橋梁梁板底面巡查系統

在審

• 申請號: 201910696972.1
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110441314A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 唐振民;馬勇;唐康;徐啟文
• 申請（專利權）人: 南京華智大為科技有限責任公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01S19/14;G01C5/00;B64C39/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于無人機自動化掃描的橋梁梁板底面巡查系統,包含地面任務制定與控制、應用信息采集、信息分析與處理三個子系統。地面任務制定與控制子系統實現對無人機的規劃控制以及各種信息數據的傳輸；應用信息采集子系統由無人機、穩像平臺、高清攝像機、高精度定位模塊和激光測距設備組成，實現信息采集點的精確定位以及與橋梁梁板底面高程差測量，完成對橋梁梁板底面的完整圖像信息采集；信息分析與處理子系統實現圖像的展示、病害檢測與分析、報告生成等操作。本系統能夠高效率地實現橋梁梁板底面信息的采集、病害檢測，并能夠迅速生成病害檢測結果。

技術領域

本發明涉及一種橋梁梁板底面巡查系統，具體涉及一種基于無人機自動化掃描的橋梁梁板底面巡查系統。

背景技術

現代橋梁工程建設規模與日俱增,它涵蓋的內容也非常廣泛,例如施工技術、機械設備、路面實施、材料選擇與橋梁設計等,復雜的因素這在客觀程度上會造成橋梁路基下沉,進而引發裂紋出現,即縱向裂紋與橫向裂紋。如果橋頭填土與橋臺的沉降程度不同,會導致橋臺與相鄰瀝青的路基存在偏差,路基缺乏足夠的承載力,水泥路面與瀝青板面張裂,甚至是出現伸縮縫，進而導致橋頭跳車,尤其是立交橋互通匝道等填方路段發生斷裂。城市的許多基礎性設施都建設在車道上,例如排水管道安設在車道下面等,極大的削弱了橋梁道路的使用壽命,還威脅著行駛車輛的舒適度與安全。因此，更加高效的檢測手段對橋梁病害檢測顯得尤為重要。其中，利用無人機對橋梁進行檢測有著很光明的前景。

根據無人機機翼結構的不同，可將其分為固定翼和旋翼無人機。固定翼無人機是通過滑行來完成起降和飛行的。因其抗風性能好，遙控、程序控制實現較為簡單，這種無人機目前應用最為廣泛。與固定翼無人機最大的差別是，旋翼無人機利用旋翼旋轉產生的動力來克服其自身重力，實現起降和飛行。早期，由于旋翼控制水平的限制，旋翼無人機操作性能、穩定性較差，所以旋翼無人機較固定翼無人機發展緩慢。然而，隨著近幾十年來微電子技術、空氣動力學理論、無人機控制理論等技術的快速發展，掀起了旋翼無人機的研究熱潮，并取得了大量的研究成果(郭芳.復雜環境下四旋翼無人機定位研究[D].天津:天津大學,2012)。

目前，常規使用的橋梁安全檢測主要通過橋檢車(如圖1所示)、人工望遠鏡、預置軌道視頻檢測，以及遠程拍照等常規設備進行檢測。現在的橋梁檢測方式存在以下問題：

(1)當檢查遠距離目標時，通過人工望遠鏡和遠程拍照來觀測橋梁病害信息(如橋梁裂縫、混凝土脫落)較困難；

(2)橋檢車進行橋梁檢測時，需機械臂將檢測人員傳送到橋梁底部，存在成本高、影響正常交通，有可能威脅檢測人員的人身安全等問題；

(3)在對懸索橋和斜拉橋或有燈柱的橋梁進行檢測時，橋檢車需要反復收縮機械臂，使得工作效率降低；另外，由于橋檢車機械臂長度、伸展方向的限制，對于人行道較寬的橋梁，橋檢車無法正常開展工作；

(4)預置軌道視頻檢測需在橋梁施工時期將檢測軌道預先鋪設在橋梁待檢區域，其搭建成本高，并且其檢查軌道不可在其它地方重復利用，代價較高。

綜上所述，現常用的橋梁檢測設備，因為其自身缺陷，總存在一些難以克服的問題。

發明內容

發明目的：本發明目的提供一種橋梁梁板底面巡查系統，該系統基于專業的無人機系統，可以高效地自動化掃描橋梁梁板底面病害。

技術方案：本發明所述的一種基于無人機自動化掃描的橋梁梁板底面巡查系統，包括：任務制定與無人機控制子系統、應用信息采集子系統，以及信息分析與處理子系統。

所述任務制定與無人機控制子系統用于完成無人機飛行任務規劃、飛行控制、飛行狀態顯示等，該子系統包括：

無人機地面站：用于規劃巡檢任務、遙控無人機、提供數據鏈路；

局部定位基站：用于發射定位信號供綜合定位設備接收處理；