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原文传递一种建筑外墙面层质量的非接触式检测方法及其检测系统

专利名称：	一种建筑外墙面层质量的非接触式检测方法及其检测系统
摘要：	本发明涉及的是建筑物检测设备技术领域，尤其涉及一种建筑外墙面层质量的非接触式检测方法，具体涉及建筑外墙面层空鼓尺寸、裂缝长度、冷热桥尺寸、脱落尺寸的非接触式检测方法，本发明还涉及一种建筑外墙面层质量的非接触式检测系统。一种建筑外墙面层质量的非接触式检测系统，其特征在于，由无人机、无人机遥控器、数据测量控制处理装置组成；所述数据测量控制处理装置安装于无人机上，所述数据测量控制处理装置包括遥测模块、地面人机交互模块、自稳测控模块、以及设置于无人机内的图像视频存储模块及图像无线传输模块一；所述无人机搭载数据测量控制处理装置由无人机遥控器进行地面遥控或者按照预设方案对建筑物任意高度的外墙面层进行检测。
专利类型：	发明专利
申请人：	无锡市建筑工程质量检测中心
发明人：	倪文晖;仇铮;李畅;杨晓峰;毛金龙;陈敏
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T20:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T05:00:00+0805
申请号：	CN202010064715.9
公开号：	CN111103297A
代理机构：	南京品智知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	奚晓宁;杨陈庆
分类号：	G01N21/88;G01N25/72;B64C39/02;G;B;G01;B64;G01N;B64C;G01N21;G01N25;B64C39;G01N21/88;G01N25/72;B64C39/02
申请人地址：	214028 江苏省无锡市新吴区新辉环路8号
主权项：	1.一种建筑外墙面层质量的非接触式检测系统，其特征在于，由无人机、无人机遥控器、数据测量控制处理装置组成；所述数据测量控制处理装置安装于无人机上，所述数据测量控制处理装置包括遥测模块、地面人机交互模块、自稳测控模块、以及设置于无人机内的图像视频存储模块及图像无线传输模块一；所述无人机搭载数据测量控制处理装置由无人机遥控器进行地面遥控或者按照预设方案对建筑物任意高度的外墙面层进行检测。 2.根据权利要求1所述的一种建筑外墙面层质量的非接触式检测系统，其特征在于，所述自稳测控模块包括自稳云台、旋转角传感器、红外热成像仪、可见光摄像头、激光测距仪、数据测控处理模块；所述旋转角传感器安装于所述自稳云台的Z轴方向，所述红外热成像仪、可见光摄像头、激光测距仪为光学同轴设置，所述数据测控处理模块安装于所述红外热成像仪背离镜头一面；所述红外热成像仪、可见光摄像头、激光测距仪分别连入数据测控处理模块；所述数据测控模块还与图像视频存储模块、旋转角传感器、遥测模块相连接，所述遥测模块还与图像视频存储模块相连接，并与地面人机交互模块进行无线通讯；所述图像视频存储模块还与图像无线传输模块一相连接并与地面人机交互模块进行无线通讯；所述数据测控处理模块由随屏显示发生器、随屏显示发生器、微处理器一、气压高度传感器、加速度垂直角传感器组成。 3.根据权利要求1所述的一种建筑外墙面层质量的非接触式检测系统，其特征在于，所述遥测模块由随屏显示发生器三、微处理器二、加速度垂直角传感器、遥控信号解析微处理器、无线传输模块组成。 4.根据权利要求1所述的一种建筑外墙面层质量的非接触式检测系统，其特征在于，所述地面人机交互模块由图像无线传输模块二、显示器、无线传输模块、遥控信号编码微处理器、键盘组成。 5.一种建筑外墙面层质量的非接触式检测方法，其特征在于，是一种建筑外墙面层空鼓尺寸、裂缝长度、冷热桥尺寸、脱落尺寸质量问题的非接触式检测方法，其步骤如下：（1）搭建数据测量控制处理装置时，将红外热成像仪、可见光摄像头、激光测距仪光学同轴设置，并将红外热成像仪、可见光摄像头、激光测距仪与数据测控处理模块的对应端口相连，系统启动后，无人机搭载遥测模块、自稳测控模块、图像视频存储模块及图像无线传输模块一，由无人机遥控器遥控或者按照预设方案对建筑外墙面层进行拍摄；（2）设置于所述自稳测控模块的红外热成像仪、可见光摄像头、激光测距仪连续拍摄建筑外墙面层并测量拍摄距离，图像及距离数据传输至数据测控处理模块；进一步的，在拍摄过程中，镜头的垂直角通过设置于数据测控处理模块内的加速度垂直角传感器一进行监测，监测数据经由微处理器一处理后通过随屏显示发生器及随屏显示发生器分别叠加于红外热成像及可见光画面，由地面检测人员分析控制，以确保水平拍摄；进一步的，Z轴的垂直角通过设置于遥测模块内的加速度垂直角传感器二进行监测，监测数据经由微处理器二处理后通过随屏显示发生器三叠加于红外热成像画面，由地面检测人员分析控制，以确保Z轴垂直于水平面；（3）在数据测控处理模块中，随屏显示发生器及随屏显示发生器分别对目标平面的红外热成像图及可见光图进行标尺叠加处理，微处理器一将距离数据解析后传输至随屏显示发生器及随屏显示发生器分别叠加于红外热成像及可见光画面，与此同时，气压高度传感器实时检测系统当前的高度，高度数据传输至所述微处理器一解析后由随屏显示发生器及随屏显示发生器分别叠加于红外热成像及可见光画面，经过数据叠加处理后的视频传输至遥测模块及图像视频存储模块后，再由图像无线传输模块一实时发送至地面人机交互模块；（4）当无人机上升/下降高度差达到预设值或者地面人机交互模块发出检测的遥控指令时，微处理器一开始执行单次检测，此时处理器执行镜头光学轴与目标平面的水平角α角的测量程序，α角测量完毕后读取拍摄距离D，并分别计算红外热像图及可见光图像中的目标物比例系数，随后将比例系数及无人机飞行高度传输至随屏显示发生器及随屏显示发生器分别叠加于红外热成像及可见光画面；随后，所述微处理器一向红外热成像仪及遥测模块发送保存指令，继而由遥测模块向图像视频存储模块发送保存指令，所述图像视频存储模块将叠加有数据的画面以图片或者视频的形式进行保存；与此同时，叠加有数据的画面经由图像无线传输模块一向地面人机交互模块发送实时画面；至此单次检测结束；若所拍摄图像的测量α角不满足误差控制要求，则由检测人员调整无人机方位后，通过地面人机交互模块再次发出检测指令；（5）检测人员实时通过地面人机交互模块显示画面的标尺读数、比例系数、测量误差控制因子对外墙面层空鼓尺寸、裂缝长度、冷热桥尺寸、脱落尺寸质量问题进行定量测量；也可以后期读取所述图像视频存储模块内保存的图片及所述红外热成像仪内保存的目标平面温度场分布文件对检测结果进一步分析。 6.根据权利要求5所述的一种建筑外墙面层质量的非接触式检测方法，其特征在于，所述步骤（3）中的对目标平面的红外热成像图及可见光图进行标尺叠加处理是利用随屏显示发生器在视频数据流中的每一帧叠加一个预设的标尺画面，用于计量目标的比例尺寸n。 7.根据权利要求5所述的一种建筑外墙面层质量的非接触式检测方法，其特征在于，所述步骤（4）中地面人机交互模块发出检测的遥控指令是指检测人员由地面人机交互模块上设置的键盘输入检测指令传输至所述地面人机交互模块上设置的遥控信号编码微处理器进行编码，再传输至所述地面人机交互模块上设置的无线传输模块，无线传输至遥测模块解析后再传输至所述数据测控处理模块内设置的微处理器一。 8.根据权利要求5所述的一种建筑外墙面层质量的非接触式检测方法，其特征在于，所述步骤（ 4 ）中镜头光学轴与目标平面的水平角α测量程序为：单次检测被触发时，微处理器一记录下镜头当前方位作为初始方位，随后向自稳云台发出指令，使镜头水平偏转一定角度，之后激光测距仪测量镜头到辅助测距点C1的距离oC1，并通过安装于所述自稳云台Z轴方向的旋转角传感器由初始方位及当前方位计算偏转角γ1，然后微处理器一向自稳云台发出指令，使镜头水平偏转反向偏转一个较小的角度，此时激光测距仪测量镜头到辅助测距点C2的距离oC2，并通过安装于所述自稳云台Z轴方向的旋转角传感器由初始方位及当前方位计算偏转角γ2，如此循环测量直至镜头反向偏转至所述初始方位；由此得到一系列的oCi及γi，并通过公式，，，计算αi（i=1，2，3…）最终α取一系列αi值的算数平均值，其中：α角为测量误差控制因子，其使用方法将被进一步说明，qip为中拍摄点p到垂足qi（i=1，2，3…）的距离， oCi为镜头到辅助测距点Ci（i=1，2，3…）的距离，D为镜头到拍摄点p的距离，γi为初始方位到辅助测距方位的偏转角。 9.根据权利要求5所述的一种建筑外墙面层质量的非接触式检测方法，其特征在于，所述步骤（4）中根据相似三角形原理有其中：D为透镜中心到拍摄目标的距离、d为透镜中心到感光元件的距离即焦距、l为拍摄目标在感光元件上成像的尺寸，A’B’为目标尺寸计算原理图中点A’到点B’的长度；先设：，其中n为目标物成像的叠加标尺读数或目标物在光感元件上所占的像素个数，在图9中、κ为单位标尺读数对应感光元件上像的实际大小或感光元件上单个像素的实际宽度或高度，再设：则有：，，。 10.根据权利要求6所述的一种建筑外墙面层质量的非接触式检测方法，其特征在于，所述Ratio值对某一特定的定焦镜头而言为一个固定值，不同的定焦镜头其Ratio各不相同，在此装置中，镜头 Ratio值通过标定得出，标定过程为：在不同距离垂直拍摄已知尺寸的平面目标物并计算得到一系列Ratioi值，其中，ni为第i次拍摄时已知尺寸目标物的标尺读数，Li为第i次拍摄时已知尺寸目标物的实际尺寸，Di为第i次拍摄时的拍摄距离，Di应覆盖实际应用中的预估距离，最终Ratio值取Ratioi的算术平均值，红外热成像仪和可见光摄像头的Ratio值分别标定，并保存于微处理器一的存储器EEPROM内所述Ratio值对某一特定的定焦镜头而言为一个固定值，不同的定焦镜头其Ratio各不相同，在此装置中，镜头 Ratio值通过标定得出，标定过程为：在不同距离垂直拍摄已知尺寸的平面目标物并计算得到一系列Ratioi值，其中，ni为第i次拍摄时已知尺寸目标物的标尺读数，Li为第i次拍摄时已知尺寸目标物的实际尺寸，Di为第i次拍摄时的拍摄距离，Di应覆盖实际应用中的预估距离；最终Ratio值取Ratioi的算术平均值，红外热成像仪和可见光摄像头的Ratio值分别标定，并保存于微处理器一的存储器EEPROM内。
所属类别：	发明专利