第102期多旋翼无人机裂缝检测系统

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第102期多旋翼无人机裂缝检测系统

2020-10-14 13:43

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【52监测网】第102期多旋翼无人机裂缝检测系统

52监测网专家报告分享-第102期

《多旋翼无人机裂缝检测系统》

韩毅长安大学

前言：随着桥梁建设规模的增长将趋于平缓，桥梁建设理念逐渐由重建轻养转向建养并重，已建成桥梁的养护维修将成为未来交通领域的重要工作，保证其安全通行和良好运营更是养护维修工作的重中之重。

内容介绍

在役混凝土桥梁病害

由于自然环境因素、材料劣化、施工缺陷、超载因素等，混凝土桥梁会出现不同程度的病害和损伤，如开裂、下挠、钢筋锈蚀等，需要采取定期检测的方法，掌握桥梁损伤程度和损伤特征，为下一步制定养护维修决策提供依据。

裂缝检测的现状和技术瓶颈

◇ 关键参数

裂缝是混凝土桥梁外观检测的首要内容。

◇ 评估依据

在役桥梁结构承载力评估的主要参数。

◇ 裂缝检测的现状

大多采用接触式检测的方式，进行单一裂缝宽度测量和近似裂缝长度测量。

◆ 费时费力

接触式检测，贴近结构表面，工作量大。

◆ 成本高、低智能化

借助桥梁检测车、检测支架，对交通有影响，成本高，智能化程度低。

◆ 后处理工作量大

检测数据需经过人工统计和处理。

多旋翼无人机裂缝检测系统

核心技术

基于光束法空三测量和图像处理技术，采用搭载高清摄像装置与激光测距设备的多旋翼无人机，通过多旋翼无人机自主巡检与远程图像传输，实现中近距离自动扫描、裂缝识别和三维结构建模弥补桥检员与桥检车在特定条件下无法进行作业的不足。

技术特征

①中近距离（10-100m）；②自主巡检、远程控制；③裂缝自动识别；④三维建模；

多旋翼无人机裂缝检测系统正在作业

自主规划路线与远程控制相结合

根据巡检目标所处的位置与形状，自主规划巡航路线，如需对<5m的桥梁细节处进行检测，可切换为巡检员运程控制无人机作业。

无人机路径规划大多采用人工势场法。人工势场法易出现局部最小点、无法避让大型障碍物。

而A星算法可以检测障碍物并规划避障路径。在无障碍物时，无人机在A星算法下花费时间较长。本产品使用人工势场法规划总体路径;当检测到大型障碍物时,将地图栅格化, 确定避障的起始节点和终止节点, 然后通过A星算法规划避障路线;当无人机完成障碍物避让后, 继续采用人工势场法进行路径规划.以此循环。

中近距离裂缝检测

本产品的裂缝检测核心技术为BP神经网络对有无裂缝、何种类型类型裂缝进行分类，再利用图像处理技术对裂缝的几何指标进行测量。采用4层BP神经网络进行裂缝分类。

桥梁及其构件三维建模

本研究在建立桥梁三维模型后，借助三维模型观察直观的优势，对模型功能进一步开发，在模型上可对特定局部进行放大或缩小，对感兴趣区域（可能存在桥梁病害）确认后，可将当前感兴趣区域图像自动传入后处理软件，实现对裂缝几何参数的自动测量。

基于三维空间系统,本研究采用图形匹配的方式可以确定病害图片的空间位置,进而匹配其所在构件,具体到每一片梁上的具体位置。首先,在初始检测阶段利用实际拍摄机位作为参考信息以提高识别效率，其次,通过病害图像匹配确定所述构件及病害图像与构件展开平面的坐标关系;最后,将病害在图像中的坐标换算为实际构件上的坐标。