建筑病害巡视装置、建筑病害检测系统及其检测方法

文档序号:1657421 发布日期:2019-12-27 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 建筑病害巡视装置、建筑病害检测系统及其检测方法 (Building disease inspection device, building disease detection system and detection method thereof ) 是由 陈勤践 曾福灵 林航宇 陈哲人 周景 于 2019-09-17 设计创作,主要内容包括:本申请提供一种建筑病害巡视装置、建筑病害检测系统及其检测方法,建筑病害巡视装置,包括移动机器人、复眼相机以及吊装于目标建筑物上的移动桁架,移动桁架沿目标建筑物的长度方向与目标建筑物滑动连接,移动机器人安装于移动桁架上且沿目标建筑物的宽度方向与移动桁架滑动连接,移动机器人具有机械手臂,机械手臂具有相机安装部,复眼相机安装于相机安装部上,复眼相机包括相机壳体和多个摄像头,相机壳体具有支撑外表面,支撑外表面为弧面,各个摄像头分布设置于支撑外表面上,各个摄像头之间存在间隔而覆盖不同的拍摄区域,且相邻的两个摄像头的拍摄区域部分重叠。本申请检测效率高,且可提高病害检测结果的准确性。(The application provides a building disease inspection device, a building disease detection system and a detection method thereof, the building disease inspection device comprises a mobile robot, the compound eye camera comprises a camera shell and a plurality of cameras, wherein the camera shell is provided with a supporting outer surface which is an arc surface, the cameras are distributed and arranged on the supporting outer surface, intervals exist between the cameras to cover different shooting areas, and the shooting areas of two adjacent cameras are partially overlapped. The method and the device are high in detection efficiency, and accuracy of a disease detection result can be improved.)

建筑病害巡视装置、建筑病害检测系统及其检测方法

技术领域

本申请属于建筑病害检测技术领域,具体涉及一种建筑病害巡视装置、建筑病害检测系统及其检测方法。

背景技术

随着中国经济的飞速发展,我国桥梁建设正以一种令世界瞩目的速度在飞速发展,桥梁在现代社会的地位也在不断提高,无论是跨海、跨河桥梁还是高架桥、立交桥都与国民经济和人们的日常生活息息相关,然而,随着人们和国家对于桥梁的依赖性越来越高,桥梁的使用频率也在大幅增加,导致在役桥梁逐渐暴露出结构病害问题,因此桥梁病害检测在桥梁安全中占有重要的地位,一般以检测桥梁底部病害特征为主,包括检测桥梁的漏筋、剥落、掉角、沉降、裂缝、渗水等病害特征。

目前,公知的桥梁底部病害检测大多采用单镜头相机对桥梁底部进行旋转拍摄,然而采用这种拍摄方式进行桥梁底部的病害检测,存在以下缺陷:

1、拍摄范围较窄,导致检测效率较低;

2、只能产生平面效果的图片信息,且得到的图片信息会发生透视畸变,即便使用数字图像处理技术来纠正畸变,也会存在分辨率不高的问题,因此无法满足三维立体桥梁底部病害检测对图片信息的需求,容易影响病害检测结果的准确性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点,本申请的目的是提供一种建筑病害巡视装置、建筑病害检测系统及其检测方法,旨在解决现有病害检测技术,检测效率低且容易导致病害检测结果不准确的技术问题。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种建筑病害巡视装置,包括移动机器人、复眼相机以及吊装于目标建筑物上的移动桁架,移动桁架沿目标建筑物的长度方向与目标建筑物滑动连接,移动机器人安装于移动桁架上且沿目标建筑物的宽度方向与移动桁架滑动连接,移动机器人具有机械手臂,机械手臂具有相机安装部,复眼相机安装于相机安装部上,复眼相机包括相机壳体和多个摄像头,其中,相机壳体具有支撑外表面,支撑外表面为弧面,各个摄像头分布设置于支撑外表面上,各个摄像头之间存在间隔而覆盖不同的拍摄区域,且相邻的两个摄像头的拍摄区域部分重叠。

作为优选,支撑外表面为半球面,摄像头的个数为单数,其中,一个摄像头位于半球面的顶部,其余摄像头以半球面的顶部为圆心均匀分布于半球面上。

作为优选,支撑外表面为圆心角小于180°的圆弧面,摄像头的个数为双数,其中,各个摄像头沿圆弧面的圆弧方向并排设置。

作为优选,移动桁架包括水平桁架、第一竖直吊笼和第二竖直吊笼,移动机器人滑动连接于水平桁架上,水平桁架的两端分别与第一竖直吊笼、第二竖直吊笼固定连接,第一竖直吊笼远离水平桁架的一端设有第一走行机构和第一导轨,第二竖直吊笼远离水平桁架的一端设有第二走行机构和第二导轨,第一导轨、第二导轨沿目标建筑物的长度方向与目标建筑物固定连接,第一走行机构和第二走行机构同步运行,其中,第一走行机构用于带动第一竖直吊笼沿着第一导轨移动,第二走行机构用于带动第二竖直吊笼沿着第二导轨移动。

作为优选,移动机器人还具有移动底座,机械手臂的一端具有相机安装部,另一端安装于移动底座的顶部上;移动底座的底部安装有滑轮,水平桁架沿其长度方向上设有与滑轮相配合的滑轨,移动底座通过滑轮与滑轨之间的配合而滑动连接于水平桁架上。

作为优选,还包括无线遥控器,移动机器人还具有中控电脑,第一走行机构包括控制箱、电机、U型连接件和滚轮,中控电脑设于移动底座内且分别与无线遥控器、控制箱、复眼相机无线通信连接,控制箱与电机电性连接,U型连接件的底部固定于第一竖直吊笼的端面上,U型连接件两个侧部的内表面分别转动连接有滚轮,电机固定于第一竖直吊笼的端面上且其输出轴与其中一处的滚轮固定连接,第一导轨的横截面呈“工”字型且第一导轨位于U型连接件的两个侧部之间,U型连接件通过滚轮挂装于第一导轨上,其中,U型连接件一个侧部上的滚轮置于第一导轨的一个滑槽上,U型连接件另一个侧部上的滚轮置于第一导轨的另一个滑槽上。

作为优选,移动底座的侧部设有防侧翻挂钩,防侧翻挂钩与滑轨的侧部相接触或存在间隙,且防侧翻挂钩与滑轨的底部相接触或存在间隙。

作为优选,复眼相机还包括设置于相机壳体内的控制板以及分布设置于支撑外表面的多个补光灯和多个光传感器,其中,各个光传感器与各个摄像头一一对应设置,每个摄像头至少对应两个补光灯,各个补光灯、光传感器电性连接至控制板。

一种建筑病害检测系统,包括远程计算机以及前述的建筑病害巡视装置,其中,移动机器人分别与远程计算机、复眼相机、移动桁架通信连接。

一种建筑病害检测方法,应用于前述的建筑病害检测系统中,该方法包括:

当移动机器人停在指定的起始位置时,根据预存的机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系,将机械臂当前的坐标参数调整至与移动机器人的起始位置坐标相对应的第一预定值,其中,坐标参数包括角度和高度,移动桁架处于静止状态;

控制移动机器人按预定速度在移动桁架上沿着目标建筑物的宽度方向移动,以及控制复眼相机间隔预定时间对目标建筑物的建筑结构进行拍摄,其中,移动机器人在预定时间内的移动距离不超出复眼相机的覆盖范围;

当移动机器人到达不同的检测位置时,控制移动机器人停止移动,并根据机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系,将复眼相机的相机参数调整至与移动机器人当前的检测位置坐标相对应的第二预定值,其中,检测位置对应的建筑结构不同于起始位置对应的建筑结构;

控制移动机器人继续按预定速度移动,以及控制复眼相机间隔预定时间进行拍摄,直至移动机器人到达指定的末端位置;

当移动机器人到达末端位置时,控制移动机器人停止移动,以及控制移动桁架沿目标建筑物的长度方向移动预定距离,其中,预定距离不超出复眼相机的覆盖范围;

控制移动机器人重复上述相同的移动过程、控制复眼相机重复上述相同的拍摄过程以及控制移动桁架重复上述相同的移动过程,直至移动机器人到达指定的终止检测位置为止;

将复眼相机采集到的图片信息发送至远程计算机中进行病害分析,以获得图片信息中每张图片对应的病害检测结果。

与现有技术相比,本申请的有益效果是:

本申请提出的建筑病害巡视装置利用复眼相机对目标建筑物的底部进行拍摄,可获得目标建筑物底部各个位置区域的三维图片信息,其中,当复眼相机进行拍摄时,分布于支撑外表面上的各个摄像头可从不同的拍摄视角对目标建筑物底部的目标位置区域共同进行拍摄,因此可获得大范围的拍摄场景,同时相邻的两个摄像头的拍摄区域部分重叠,保证了图片信息的连贯性和完整性,使得复眼相机可实现三维的拍摄效果,而且,复眼相机可随着移动机器人和移动桁架的移动而循序渐进地进行大范围的场景拍摄而无需进行旋转,因此不仅在图片信息采集的环节上有效地提高了对目标建筑物底部进行病害检测的效率,而且有效地避免了旋转拍摄而导致图片低质量的问题,从而可避免低质量的图片信息而导致的病害检测结果不准确的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中建筑病害巡视装置的应用示意图;

图2为图1中A处的放大示意图;

图3为本申请一实施例中建筑病害巡视装置的结构示意图;

图4为本申请一实施例中第一走行机构的使用原理示意图;

图5为本申请一实施例中复眼相机的结构示意图;

图6为图5的俯视图;

图7为本申请另一实施例中复眼相机的结构示意图;

图8为图7的俯视图;

图9为本申请一实施例中建筑病害检测系统的结构示意图。

附图标记说明:

1-桥梁,2-移动桁架,21-第一竖直吊笼,22-第二竖直吊笼,23-水平桁架,231-滑轨,24-第一导轨,25-第二导轨,261-控制箱,262-U型连接件,263-电机,264-滚轮,3-移动机器人,31-机械臂,32-移动底座,33-防侧翻挂钩,34-安全感应器,4-复眼相机,41-相机壳体,42-支撑外表面,43-摄像头,44-补光灯,5-无线遥控器,6-远程计算机。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请,所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本申请保护的范围。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本申请。

参照图1至图5,本申请实施例提供一种建筑病害巡视装置,包括移动机器人3、复眼相机4以及吊装于目标建筑物上的移动桁架2,移动桁架2沿目标建筑物的长度方向与目标建筑物滑动连接,移动机器人3安装于移动桁架2上且沿目标建筑物的宽度方向与移动桁架2滑动连接,移动机器人3具有机械手臂,机械手臂具有相机安装部,复眼相机4安装于相机安装部上,复眼相机4包括相机壳体41和多个摄像头43,其中,相机壳体41具有支撑外表面42,支撑外表面42为弧面,各个摄像头43分布设置于支撑外表面42上,各个摄像头43之间存在间隔而覆盖不同的拍摄区域,且相邻的两个摄像头43的拍摄区域部分重叠。

为方便说明,本申请实施例以目标建筑物是桥梁1为例,假设需要检测桥梁1底部的病害,则在本实施例中,该建筑病害巡视装置的工作过程如下:

通过桥梁1底部的人行检测平台(图中未示意出),接通电源,将携带有复眼相机4的移动机器人3放置到移动桁架2上,然后对移动桁架2、移动机器人3和复眼相机4进行控制测试,若移动桁架2、移动机器人3和复眼相机4均能正常运作,则可开始进行桥梁1底部的检测工作,具体地,将移动桁架2调整到起始位置、将移动机器人3调整到起始位置,通过控制移动机器人3的机械手臂将复眼相机4调整到合适的拍照角度,然后控制移动桁架2上的移动机器人3朝着桥梁1的宽度方向移动,在移动机器人3移动的过程中,利用复眼相机4对桥梁1的底部进行拍摄,从而获取到桥梁1底部的图片信息;当移动机器人3从移动桁架2的起始端移动至移动桁架2的终止端时,控制移动机器人3停止移动以及控制复眼相机4停止拍摄,然后控制移动桁架2沿着桥梁1的长度方向向前移动特定的距离后停止,其中,该特定的距离可根据复眼相机4的拍摄范围灵活控制,例如,复眼相机4的拍摄范围为桥梁1长度方向1.5米×桥梁1宽度方向3米,则该特定的距离可以是1米、1.1米、1.2米等等,只要能保证复眼相机4不出现漏拍的情况即可;随后,控制移动机器人3原路返回,并在移动机器人3原路返回的过程中,再次利用复眼相机4对桥梁1的底部进行拍摄,从而获取到桥梁1底部其它位置的图片信息,而当移动机器人3从移动桁架2的终止端返回至移动桁架2的起始端时,控制移动机器人3停止移动以及控制复眼相机4停止拍摄,然后再次控制移动桁架2沿着桥梁1的长度方向向前移动特定的距离后停止,如此循环往复,直至移动机器人3对桥梁1的底部巡视完毕为止。

在本实施例中,该建筑病害巡视装置利用复眼相机4对目标建筑物的底部进行拍摄,可获得目标建筑物底部各个位置区域的三维图片信息,其中,当复眼相机4进行拍摄时,分布于支撑外表面42上的各个摄像头43可从不同的拍摄视角对目标建筑物底部的目标位置区域共同进行拍摄,因此可获得大范围的拍摄场景,同时相邻的两个摄像头43的拍摄区域部分重叠,保证了图片信息的连贯性和完整性,使得复眼相机4可实现三维的拍摄效果,而且,复眼相机4可随着移动机器人3和移动桁架2的移动而循序渐进地进行大范围的场景拍摄而无需进行旋转,因此不仅在图片信息采集的环节上有效地提高了对目标建筑物底部进行病害检测的效率,而且有效地避免了旋转拍摄而导致图片低质量的问题,从而可避免低质量的图片信息而导致的病害检测结果不准确的问题。

参照图5和图6,在一个可选的实施例中,支撑外表面42为半球面,摄像头43的个数为单数,其中,一个摄像头43位于半球面的顶部,其余摄像头43以半球面的顶部为圆心均匀分布于半球面上,满足使用需求的同时,使得复眼相机4的结构可更加紧凑、美观,其中,半球面的覆盖面积以及摄像头43的具体设置数量,可根据实际的使用情况而定,对此不作具体的限制。

在本实施例中,通过将相机壳体41的支撑外表面42设计成半球面,使得复眼相机4可获得尽可能大的拍摄范围,进而当需要对一些大面积、结构变化小的桥梁1底部结构进行病害检测时,有利于提高检测的效率。

参照图7和图8,在一个可选的实施例中,支撑外表面42为圆心角小于180°的圆弧面,摄像头43的个数为双数,其中,各个摄像头43沿圆弧面的圆弧方向并排设置,满足使用需求的同时,使得复眼相机4的结构可更加紧凑、美观,其中,圆弧面的覆盖面积以及摄像头43的具体设置数量,可根据实际的使用情况而定,对此不作具体的限制。

在本实施例中,对于一些小面积、结构变化大的桥梁1底部结构,复眼相机4的体积不宜过大,以免复眼相机4体积过大而无法伸入一些特殊位置(如具有角落、凹槽等结构的特殊位置)进行拍摄,因此,通过将相机壳体41的支撑外表面42设计成圆心角小于180°的圆弧面,同时将各个摄像头43沿圆弧面的圆弧方向进行并排设置,使得复眼相机4既可获得较大的拍摄范围,又能适应一些小面积、结构变化大的桥梁1底部结构。

参照图1至图4,在一个可选的实施例中,移动桁架2包括水平桁架23、第一竖直吊笼21和第二竖直吊笼22,移动机器人3沿着水平桁架23的长度方向滑动连接于水平桁架23上,水平桁架23的两端分别与第一竖直吊笼21、第二竖直吊笼22固定连接,第一竖直吊笼21远离水平桁架23的一端设有第一走行机构和第一导轨24,第二竖直吊笼22远离水平桁架23的一端设有第二走行机构和第二导轨25,第一导轨24、第二导轨25沿目标建筑物的长度方向与目标建筑物固定连接,第一走行机构和第二走行机构同步运行,其中,第一走行机构用于带动第一竖直吊笼21沿着第一导轨24移动,第二走行机构用于带动第二竖直吊笼22沿着第二导轨25移动。

在本实施例中,具体地,通过控制第一走行机构和第二走行机构同步运行,使得第一竖直吊笼21和第二竖直吊笼22可共同“捧”着水平桁架23整体一起沿着目标建筑物的长度方向移动,同时移动机器人3在水平桁架23上可沿着目标建筑物的宽度方向滑动,从而使得移动机器人3可携带着复眼相机4沿着目标建筑物的长度方向,来回对目标建筑物的宽度方向进行巡视,从而可高效率地对目标建筑物的底部进行全面的检测。

参照图3,在一个可选的实施例中,移动机器人3还具有移动底座32,机械手臂的一端具有相机安装部,另一端安装于移动底座32的顶部上;移动底座32的底部安装有滑轮(图中未标示出),水平桁架23沿其长度方向上设有与滑轮相配合的滑轨231,移动底座32通过滑轮与滑轨231之间的配合而滑动连接于水平桁架23上。

参照图5至图8,在一个可选的实施例中,复眼相机4还包括设置于相机壳体41内的控制板以及分布设置于支撑外表面42的多个补光灯44和多个光传感器(图中未示意出),其中,各个光传感器与各个摄像头43一一对应设置,每个摄像头43至少对应两个补光灯44,各个补光灯44、光传感器电性连接至控制板,其中,在一些具体的实施例中,补光灯44为LED灯,其以环绕摄像头43周边的方式进行布置,补光灯44的具体数量以及与摄像头43之间的间隔可通过实验调试的方式来确定;光传感器靠近摄像头43布置,其具***置以及与摄像头43之间的间隔可通过实验调试的方式来确定。

在本实施例中,由于复眼相机4中每个摄像头43的位置均不一样,因此在使用的过程中,每个摄像头43所面对的环境光线条件也会有所差异,这种差异可能会造成每个摄像头43所拍摄的图片的清晰度相差较大,进而影响病害检测结果的准确性,为避免这种情况的发生,为每个摄像头43配置对应的补光灯44和光传感器,利用光传感器实时检测相应摄像头43对应的拍摄场景的光线亮度,进而当检测到摄像头43所处环境的光线过暗时,通过控制板开启相应的补光灯44进行补光,并通过调节补光灯44的亮度,使得各个摄像头43所面对的环境光线条件可基本保持一致,进而使得各个摄像头43可获得较好清晰度的图片且所拍摄到的各个图片的清晰度可基本保持一致,从而避免摄像头43所面对的环境光线过暗而导致图片清晰度不足,以及每个摄像头43所面对的环境光线条件差异过大而导致每个摄像头43所拍摄的图片的清晰度相差较大的问题,从而可避免环境光线因素影响病害检测结果的准确性。

参照图1至图9,在一个可选的实施例中,还包括无线遥控器5,移动机器人3还具有中控电脑(图中未示意出),第一走行机构包括控制箱261、电机263、U型连接件262和滚轮264,中控电脑设于移动底座32内且分别与无线遥控器5、控制箱261、复眼相机4无线通信连接,在一些具体的实施例中,无线遥控器5可通过云端服务器等方式与中控电脑实现无线通信连接,控制箱261可通过蓝牙、wifi等方式与中控电脑实现无线通信连接,复眼相机4可通过蓝牙、wifi等方式与中控电脑实现无线通信连接;控制箱261与电机263电性连接,U型连接件262的底部固定于第一竖直吊笼21的端面上,U型连接件262两个侧部的内表面分别转动连接有滚轮264,电机263固定于第一竖直吊笼21的端面上且其输出轴与其中一处的滚轮264固定连接,第一导轨24的横截面呈“工”字型且第一导轨24位于U型连接件262的两个侧部之间,U型连接件262通过滚轮264挂装于第一导轨24上,其中,U型连接件262一个侧部上的滚轮264置于第一导轨24的一个滑槽上,U型连接件262另一个侧部上的滚轮264置于第一导轨24的另一个滑槽上,其中,与电机263的输出轴相连接的一处滚轮264充当主动轮,未与电机263的输出轴相连接的另一处滚轮264充当从动轮,第二走行机构具有与第一走行机构相同的结构组成。

在本实施例中,可通过手动遥控的方式对移动机器人3、复眼相机4和移动桁架2进行控制,在一些具体的实施例中,工作人员通过无线遥控器5对移动桁架2、移动机器人3和复眼相机4进行控制测试,如以上各个单元都能正常运作,则可开始进行桥梁1底部的检测工作,具体地,工作人员通过无线遥控器5启动复眼相机4,并根据复眼相机4传回的实时画面,通过无线遥控器5发出相应的指令,分别将水平桁架23调整到起始位置、将移动机器人3调整到起始位置,通过控制移动机器人3的机械手臂将复眼相机4调整到合适的拍照角度,然后遥控水平桁架23上的移动机器人3朝着桥梁1的宽度方向移动,在移动机器人3移动的过程中,利用复眼相机4对桥梁1的底部进行拍摄,从而获取到桥梁1底部的图片信息;当移动机器人3从水平桁架23的起始端移动至移动桁架2的终止端时,遥控移动机器人3停止移动以及控制复眼相机4停止拍摄,然后控制水平桁架23沿着桥梁1的长度方向向前移动特定的距离后停止;随后,遥控移动机器人3原路返回,并在移动机器人3原路返回的过程中,再次利用复眼相机4对桥梁1的底部进行拍摄,从而获取到桥梁1底部其它位置的图片信息,而当移动机器人3从水平桁架23的终止端返回至移动桁架2的起始端时,遥控移动机器人3停止移动以及控制复眼相机4停止拍摄,然后再次控制水平桁架23沿着桥梁1的长度方向向前移动特定的距离后停止,如此循环往复,直至移动机器人3对桥梁1的底部巡视完毕为止,其中,在移动机器人3携带着复眼相机4对桥梁1的底部进行巡视的整个过程中,无线遥控器5对复眼相机4、移动桁架2进行遥控时,无线遥控器5将相应的指令发送给移动机器人3中的中控电脑,再由中控电脑将相应的指令发送给复眼相机4的控制板或移动桁架2的控制箱261,从而实现对复眼相机4、移动桁架2的控制;其中,移动桁架2的移动原理如下:

当第一走行机构中的控制箱261接收到中控电脑的移动指令时,控制箱261控制电机263转动,进而使得U型连接件262两个侧部上的滚轮264可沿着第一导轨24的滑槽进行滚动,进而带动第一竖直吊笼21沿着第一导轨24进行移动,同时,第二走行机构执行与第一走行机构相同的动作,最终使得第一竖直吊笼21和第二竖直吊笼22可共同“捧”着水平桁架23整体一起沿着目标建筑物的长度方向进行移动。

参照图3,在一个可选的实施例中,移动底座32与移动机器人3前进方向相平行的两个侧部设有“L”型的防侧翻挂钩33,防侧翻挂钩33与滑轨231的侧部相接触或存在间隙,且防侧翻挂钩33与滑轨231的底部相接触或存在间隙。

在本实施例中,由于移动机器人3是悬空作业的,因此容易受大风等外部环境影响而发生侧翻,因此通过在移动底座32的侧部设置防侧翻挂钩33,当移动机器人3受到较大的侧向推力时,水平桁架23与防侧翻挂钩33相抵,从而可拉住移动底座32,防止移动机器人3发生侧翻,保证高空作业的安全性。

参照图3,在一个可选的实施例中,移动底座32与移动机器人3前进方向相垂直的两个侧部设有安全感应器34,该安全感应器34可选用红外线距离传感器,且该安全感应器34电性连接至中控电脑。

在本实施例中,通过设置安全感应器34,可在移动机器人3移动的过程中检测移动底座32的前方是否有障碍物(如从桥梁1底部掉落的障碍物),进而当检测到障碍物时,通过中控电脑控制移动机器人3停止移动,以免移动机器人3发生碰撞而损坏。

参照图1至图9,本申请实施例还提供一种建筑病害检测系统,包括远程计算机6以及上述任一实施例中的建筑病害巡视装置,其中,移动机器人3分别与远程计算机6、复眼相机4、移动桁架2、无线遥控器5通信连接,示例性地,远程计算机6可通过云端服务器的方式与移动机器人3实现无线通信连接,无线遥控器5可通过云端服务器的方式与移动机器人3实现无线通信连接,移动桁架2可通过蓝牙、wifi等方式与移动机器人3实现无线通信连接,复眼相机4可通过蓝牙、wifi等方式与移动机器人3实现无线通信连接。

在一些具体的实施例中,可通过手动遥控的方式实现对目标建筑物的病害检测,为方便说明,以目标建筑物是桥梁1为例,假设需要检测桥梁1底部的病害,桥梁1底部的结构为中部位置区域为凹槽,其它位置区域为平面,首先,工作人员通过无线遥控器5对移动桁架2、移动机器人3和复眼相机4进行控制测试,如以上各个单元都能正常运作,则可开始进行桥梁1底部的检测工作,随后,工作人员通过无线遥控器5启动复眼相机4,并根据复眼相机4传回的实时画面,通过无线遥控器5发出相应的指令,分别将水平桁架23调整到起始位置、将移动机器人3调整到起始位置(一般为水平桁架23的首端),通过控制移动机器人3的机械手臂的高度和角度来将复眼相机4的拍摄角度和拍摄高度处于合适的位置(具体地,可根据复眼相机4传回无线遥控器5的实时画面的清晰度来判断当前复眼相机4的拍摄角度和拍摄高度是否合适,如在调整复眼相机4拍照角度的过程中,工作人员通过实时画面可清晰地获知桥梁1底部的结构,则可确定复眼相机4已调整到合适的拍摄角度和拍摄高度),同时,控制移动机器人3将此时自身的位置坐标以及机械臂31的坐标参数进行关联并保存至中控电脑,形成机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系(在一些具体的实施例中,该机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系可以以表格的形式进行存储),其中,在一些具体的实施例中,移动机器人3自身的位置坐标可通过内置的GPS传感器来获取(此时的位置坐标为地理位置坐标),在另一些具体的实施例中,移动机器人3自身的位置坐标可通过结合自身的移动速度、移动时间(即移动机器人3处于移动状态的时间)以及水平桁架23的移动距离来计算获取,例如,假设以桥梁1的长度为X轴,以桥梁1的宽度为Y轴,移动机器人3移动时做匀速直线运动,水平桁架23每次沿桥梁1的长度方向向前移动的距离相同;当水平桁架23处于起始位置时,通过无线遥控器5将移动机器人3处于水平桁架23的首端位置时的位置坐标设定为默认坐标(0,0),则移动机器人3自身的位置坐标(此时的位置坐标为相对位置坐标,即,移动机器人3相对于目标建筑物的位置坐标)可通过以下公式H计算获取:式中,RPC表示移动机器人3的位置坐标;x表示移动机器人3在X轴上的坐标;y表示移动机器人3在Y轴上的坐标;D表示将水平桁架23调整到起始位置后,水平桁架23每次沿桥梁1的长度方向向前移动的距离;F表示将水平桁架23调整到起始位置后,水平桁架23沿桥梁1的长度方向向前移动的次数(F为自然数,即F=0、1、2、3、4、5、6……),S表示移动机器人3的移动速度;TF表示移动过程中,移动机器人3从水平桁架23的首端移动至水平桁架23的末端所用的移动时间;T0表示移动机器人3首次从水平桁架23的首端移动至水平桁架23的末端所用的移动时间;TF+1表示移动过程中,移动机器人3从水平桁架23的末端移动至水平桁架23的首端所用的移动时间;举例而言,例如假设移动机器人3首次从水平桁架23的首端向水平桁架23的末端移动,S为1米/秒,D为1米/次,则移动机器人移动10秒后的位置坐标可用(0,10来表示;又例如,假设移动机器人3首次从水平桁架23的末端向水平桁架23的首端移动,S为1米/秒,T0为30秒,D为1米/次,则移动机器人移动10秒后的位置坐标可用(1,20来表示;

然后通过无线遥控器5分别将移动机器人3的移动速度调整到预定速度、将复眼相机4的拍照间隔时间调整到预定时间,同时,通过将该速度参数和拍摄时间参数保存至中控电脑,其中,预定速度和预定时间可根据复眼相机4的拍摄范围而定,例如,假设复眼相机4的拍摄范围为桥梁1长度方向1.5米×桥梁1宽度方向3米,则预定速度可为1米/秒,预定时间可为2秒(即,相当于移动机器人3每移动2米,复眼相机4进行一次拍摄);相关参数设定好后,工作人员通过无线遥控器5控制移动机器人3沿着桥梁1的宽度方向进行移动,并观察复眼相机4传回的实时画面,当通过实时画面获知移动机器人3到达桥梁1中部位置区域的凹槽时,通过无线遥控器5控制移动机器人3停止移动,并通过无线遥控器5调整机械臂31的高度和角度,使得复眼相机4的拍摄角度和拍摄高度处于合适的位置,同时,控制移动机器人3将此时自身的位置坐标以及机械臂31的坐标参数进行关联并新增至机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系中,此外,当移动机器人3到达桥梁1中部位置区域的凹槽时,还可通过无线遥控器5分别将移动机器人3的移动速度调和复眼相机4的拍照间隔时间进行调整并保存至中控电脑中,所调整的参数可与之前相同,亦可不同,其中,在其它一些实施例中,当所需调整的参数与之前相同时,亦可无需进行调整操作,这样,当移动机器人3再次移动时,移动机器人3将按照之前所保存的速度参数进行移动,复眼相机4将按照之前所保存的时间参数进行拍摄;相关参数再次设定好后,工作人员通过无线遥控器5控制移动机器人3继续沿着桥梁1的宽度方向进行移动,并观察复眼相机4传回的实时画面,当通过实时画面获知移动机器人3走出桥梁1中部位置区域的凹槽后,通过无线遥控器5控制移动机器人3停止移动,并通过无线遥控器5调整机械臂31的高度和角度,使得复眼相机4的拍摄角度和拍摄高度处于合适的位置,同时,控制移动机器人3将此时自身的位置坐标以及机械臂31的坐标参数进行关联并新增至机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系中,同理,此时可对移动机器人3的速度参数、复眼相机4的时间参数进行调整,亦可不进行调整;相关参数又一次设定好后,工作人员通过无线遥控器5控制移动机器人3继续沿着桥梁1的宽度方向进行移动,并观察复眼相机4传回的实时画面,当通过实时画面获知移动机器人3走到水平桁架23的末端时,通过无线遥控器5控制移动机器人3停止移动(在其它一些实施例中,由于移动底座32上设有安全感应器34,因此当移动机器人3到达水平桁架23的首端或末端时,移动机器人3可自动停止移动),随后控制水平桁架23沿桥梁1的长度方向向前移动预定距离,并将该移动桁架2的距离参数保存至中控电脑中,其中,该预定距离可根据复眼相机4的拍摄范围灵活控制,例如,复眼相机4的拍摄范围为桥梁1长度方向1.5米×桥梁1宽度方向3米,则该预定距离可以是1米、1.1米、1.2米等等,只要能保证复眼相机4不出现漏拍的情况即可;随后,通过无线遥控器5控制移动机器人3原路返回,并在移动机器人3原路返回的过程中,重复上述相同步骤,直至移动机器人3对桥梁1的底部巡视完毕为止,从而可获取到整个桥梁1底部的图片信息以及相关控制参数(如移动机器人3的移动速度、复眼相机4的拍摄时间间隔、移动机器人3在不同位置时复眼相机4所处的拍摄角度和拍摄高度,等等),进而可将获取到的图片信息交给远程计算机6进行病害分析,获得桥梁1底部的病害检测结果(即,桥梁1各个部位的位置信息、有无病害以及病害类型),其中,获取到的图片信息可上传至云端服务器,远程计算机6再从云端服务器中获取,亦可保存至中控电脑中,由人工取出后,输入到远程计算机6中;此外,在移动机器人3携带复眼相机4对桥梁1的底部进行巡视的整个过程中,通过将相关控制参数保存至中控电脑中,使得后续需要对该桥梁1底部进行二次检测时,可通过所保存的数据,通过中控电脑自动控制的方式实现对目标建筑物的病害检测。

本申请实施例还提供一种建筑病害检测方法,应用于前述的建筑病害检测系统中,具体用于前述的中控电脑中,该方法包括:

S1,当移动机器人3停在指定的起始位置时,中控电脑根据预存的机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系,将机械臂31当前的坐标参数调整至与移动机器人3的起始位置坐标相对应的第一预定值,其中,坐标参数包括高度和角度,移动桁架2处于静止状态;

S2,控制移动机器人3按预定速度在移动桁架2上沿着目标建筑物的宽度方向移动,以及控制复眼相机4间隔预定时间对目标建筑物的建筑结构进行拍摄,其中,移动机器人3在预定时间内的移动距离不超出复眼相机4的覆盖范围;

S3,当移动机器人3到达不同的检测位置时(例如,对于底部结构为中部位置区域为凹槽,其它位置区域为平面的桥梁1,则中部位置区域可作为一个与其它位置区域不同的检测位置),控制移动机器人3停止移动,并根据机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系,将机械臂31的坐标参数调整至与移动机器人3当前的检测位置坐标相对应的第二预定值,其中,检测位置对应的建筑结构不同于起始位置对应的建筑结构;

S4,控制移动机器人3继续按预定速度移动,以及控制复眼相机4间隔预定时间进行拍摄,直至移动机器人3到达指定的末端位置;

S5,当移动机器人3到达指定的末端位置时,控制移动机器人3停止移动,以及控制移动桁架2沿目标建筑物的长度方向移动预定距离,其中,预定距离不超出复眼相机4的覆盖范围;

S6,控制移动机器人3重复上述相同的移动过程、控制复眼相机4重复上述相同的拍摄过程以及控制移动桁架2重复上述相同的移动过程,直至移动机器人3到达指定的终止检测位置为止;

S7,将复眼相机4采集到的图片信息发送至远程计算机6中进行病害分析,以获得图片信息中每张图片对应的病害检测结果。

在上述S1中,刚开始时,可通过无线遥控器5遥控移动机器人3停在指定的起始位置,其中,该指定的起始位置可以是水平桁架23的首端位置,也可以是水平桁架23的末端位置,对此不作具体的限制;预存的机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系中含有多个移动机器人3的位置坐标信息,以及与每个位置坐标信息一一对应的机械臂31坐标参数;具体地,可通过无线遥控器5控制移动机器人3进入自动检测模式,然后中控电脑获取移动机器人3处于起始位置时的起始位置坐标,进而根据获取到的起始位置坐标从预存的机器人位置坐标-机械臂坐标参数对应关系中查找出与其相对应的机械臂31坐标参数(即第一预定值),进而将机械臂31当前的坐标参数整至第一预定值(即,将机械臂31当前的角度和高度分别调整至预定的角度和高度),从而使得复眼相机4的拍摄角度和拍摄高度可处于预定的角度和高度值,其中,在一些实施例中,中控电脑可通过移动机器人3内置的GPS传感器实时获取移动机器人3的位置坐标(即地理位置坐标),在另一些实施例中,中控电脑可通过内置的上述公式H实时获取移动机器人3的位置坐标(即,移动机器人3相对于目标建筑物的位置坐标),本领域技术人员可以理解,对此不再赘述。

在上述S2~S6中,相关参数的意义以及控制过程,与前面通过无线遥控器5实现对移动机器人3、复眼相机4和移动桁架2的控制相类似,具体可参考前面通过手动遥控的方式实现对目标建筑物的病害检测的实施例,此处不再赘述。

在上述S7中,在一些实施例中,复眼相机4每进行一次拍摄所获得的图片信息可通过中控电脑上传至云端服务器,云端服务器再将接收到的图片信息发送至远程计算机6中进行病害分析,在另一些实施例中,复眼相机4每进行一次拍摄所获得的图片信息可先发送至中控电脑中进行存储,后续由人工取出后,再输入到远程计算机6中进行病害分析;此外,在一些实施例中,远程计算机6所获取到的图片信息可以是二维图片信息,也可以是三维图片信息,当获取到的图片信息可以是二维图片信息,远程计算机6通过内置的专用软件对二维图片信息进行三维处理:将各个摄像头43所拍摄的二维图片分开,并移除阴影和补偿失真,在一个单独的二维画面中重测图,在重测的过程中,在各个摄像头43所得到的二维画面中找出不同处并积累运算,可提取出物体的距离、颜色和形状,从而可得到一个重建的三维图像,进而将获得的三维图像输入到预先训练好的病害分析模型中进行病害分析,从而可获得该三维图像对应的病害检测结果,其中,病害分析模型的训练过程如下:事先准备大量表征不同病害类型的三维图像,一部分作为训练集(占70%),一部分作为验证集(占30%),利用部分训练集对病害分析模型进行训练,然后利用部分验证集对训练过的病害分析模型进行验证,以检验病害分析模型的识别精度是否达到预设精度,若识别精度达到预设精度则停止训练,否则,反复利用训练集对病害分析模型进行训练,直至病害分析模型的识别精度达到预设精度为止,从而获得一个具有病害分析功能的病害分析模型,其中,病害分析模型可采用卷积神经网络模型,也可以是其它具有深度学习功能的神经网络模型,对此不作具体的限制;而当远程计算机6所获取到的图片信息是三维图片信息,则可直接将所获得的三维图片信息输入至到预先训练好的病害分析模型中进行病害分析,从而可获得该三维图片信息对应的病害检测结果;也就是说,将复眼相机4中各个摄像头43所得到的二维图片信息进行三维处理的过程可以在复眼相机4中完成,也可以在中控电脑中完成,还可在远程计算机6中完成,而在实际的应用中,考虑到复眼相机4所采集的图片信息之多、对图片信息进行处理的难度之大(如硬件要求)等问题,对二维图片信息进行三维处理的过程一般通过远程计算机6来完成。

在本实施例中,该建筑病害检测方法,在首次通过手动遥控的方式实现对目标建筑物的病害检测之后,可通过中控电脑记录并保存相关数据,使得后续需要对该桥梁1底部进行二次检测时,可根据所保存的数据,通过中控电脑控制前述的建筑病害巡视装置自动完成对目标建筑物底部的检测工作,实现了病害检测的自动化和智能化,大大地提高了对目标建筑物底部进行病害检测的效率,同时,也提高了用户体验。

以上所述,仅是本申请的较佳实施例而已,并非对本申请作任何形式上的限制,故凡是未脱离本申请技术方案内容,依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本申请技术方案的范围内。

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