[發明專利]基于水工結構表面裂縫的無人機檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 202011644799.X
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112748121B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 李明超;任秋兵;李明昊;沈揚
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/01;G01B11/03;G05D1/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 郭夢雅

本公開提供了一種基于水工結構表面裂縫的無人機檢測方法及裝置，其方法包括：根據預設巡航路線沿被測水工結構表面進行巡航；獲取被測水工結構特征；根據被測水工結構特征優化或裂縫走向預設巡航路線，得到優化巡航線路；根據優化巡航線路沿被測水工結構表面進行巡航；識別被測水工結構存在的裂縫，對裂縫位置進行定位并測量裂縫跨度和裂縫走向；根據裂縫位置、裂縫跨度和裂縫走向，確定裂縫的相對坐標和裂縫特征；根據裂縫的相對坐標和裂縫特征，生成被測水工結構表面裂縫分布圖。本公開根據結構特點智能調整拍攝姿態、拍攝距離和拍攝線路，同時實時定位結構表面裂縫位置和實時測量寬度，提高安全巡檢效率和質量。

技術領域

本公開涉及水利工程領域，尤其涉及一種基于水工結構表面裂縫的無人機檢測方法及裝置。

背景技術

水利工程一般位于山澗河谷服役環境復雜，混凝土結構相比城市常見建筑規模更大、形狀更復雜，在運行期難免會出現裂縫。對裂縫識別和測量是保證建筑物安全運行的必要措施，以便發現異常及時處理，防止重大事故和災害。對于水利工程混凝土表面裂縫的檢測，通常需要人力巡視檢查和使用直尺、讀數顯微鏡、混凝土裂縫觀測儀等設備進行現場檢測。對于可能有損結構安全的裂縫，例如重力壩下游壩坡折角，需要設置相應的起吊裝置將人送至裂縫部分測量，其它相對較小的正在發育的裂縫由于人力所限或者結構形狀復雜人力無法觸及而無法全部測量。具有復雜結構的水工建筑物，特別是表面由曲面與平面相交或曲面與曲面相交組成的，例如廊道頂部曲面、泄水隧洞內部表面、壩體溢流段曲面和閘墩等，均難以高效準確地定位與測量表面裂縫，存在著未查明和監控的安全隱患。

無人機結構小巧，可搭載多種監測設備或計算平臺，通過對裂縫進行拍攝，將圖像數據傳輸至本地或者云服務器，利用無人機巡檢可以解決裂縫實時定位和測量問題。現階段，無人機在水工建筑物表面獲取高精度裂縫圖像和實時測量時存在以下不足：

其一，水工建筑物結構表面多有表面折角和曲面，使得裂縫位置隱蔽，需要根據不同結構特點人工編制適用于不同結構表面的無人機拍攝線路和拍攝姿態。

其二，結構規模通常較大，混凝土壩壩面或者溢洪道坡面面積大，高精度裂縫圖像需要靠近建筑物表面連續拍攝，增加了圖像重疊面積和其它正常表面圖像的處理時間，實時檢測性能受到影響；遠離建筑物表面拍攝雖然增加了單位時間拍攝的面積，但遺漏相對較小正在發育裂縫的概率逐漸增大，無法對裂縫進行有效定位。

其三，在結構裂縫位置和裂縫狀態未知時，無人機只能按照提前編制好的路線飛行，待整個結構表面拍攝完成才能了解裂縫分布、寬度和走向。雖能實時識別測量單張照片的裂縫，但大面積混凝土檢測效率低下。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種基于水工結構表面裂縫的無人機檢測方法及裝置，以解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種基于水工結構表面裂縫的無人機檢測方法，包括：

根據預設巡航路線沿被測水工結構表面進行巡航；

獲取所述被測水工結構特征；

根據所述被測水工結構特征或裂縫走向優化所述預設巡航路線，得到優化巡航線路；

根據優化巡航線路沿被測水工結構表面進行巡航；

識別所述被測水工結構存在的裂縫，對裂縫位置進行定位并測量裂縫跨度和裂縫走向；

根據裂縫位置、裂縫跨度和裂縫走向，確定裂縫的相對坐標和裂縫特征；以及

根據裂縫的相對坐標和裂縫特征，生成所述被測水工結構表面裂縫分布圖。

在本公開的一些實施例中，所述根據所述被測水工結構特征優化所述預設巡航路線，得到優化巡航線路包括：