一种基于深度学习的平锁扣屋面质量检测系统的制作方法

本发明涉及施工质量，尤其涉及一种基于深度学习的平锁扣屋面质量检测系统。

背景技术：

1、平锁扣金属屋面系统因其卓越的防水性能、平整美观的外观以及能适应各种复杂造型的能力，在现代高端建筑如机场、体育馆、博物馆、商业综合体及历史建筑修缮中得到了日益广泛的应用。该系统通常采用铝镁锰合金等高性能材料，通过板块之间精密的隐藏式锁扣咬合形成整体屋面，实现了无穿孔的隐蔽式安装，极大地降低了漏水风险。

2、这种复杂的连接方式对施工精度要求极高。目前，在平锁扣屋面的施工及验收环节，质量检测主要依赖人工目测与手感检查，目前最通用的方法是由质检人员或施工人员在屋面上进行近距离观察或基于施工过程进行过程控制，用手触摸感受锁扣部位是否平整，用塞尺等简单工具检查缝隙，对已安装完成的金属屋面瓦的各项性能进行测试。方法不仅效率低下、劳动强度大，检测结果极易受主观因素影响，缺乏客观统一的标准，而且测试往往是破坏性或抽检性质的，无法实现对大面积屋面锁扣咬合质量的全检，对于大面积屋面或高空部位，人员难以接近，存在检测盲区。

3、常规测量工具的局限性，施工放线和验收时会用到经纬仪、水准仪、游标卡尺等工具来检测檩条标高、板材尺寸等。但这些方法主要用于控制基层和板材的几何尺寸，无法直接、有效地评估“锁扣”这一核心连接节点是否已完全、紧密地咬合。

4、综上所述，现有技术对于平锁扣屋面这种依靠精密机械咬合的系统，缺乏一种高效、客观、非破坏性的质量检测手段。锁扣不到位、咬合间隙过大等隐蔽缺陷难以及时发现，往往导致后期出现漏水、抗风揭能力下降等严重质量问题，且一旦屋面封闭，返工修复的成本极高。

5、因此，如何提供一种能够快速、准确、无损地检测平锁扣屋面锁扣咬合质量，并能在施工过程中及时发现问题、指导现场整改的自动化检测系统，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

6、中国专利公开号：cn120495279a公开了一种基于ai的金属屋面施工质量检测系统；系统包括：夹角突变识别模块、切向异常提取模块、曲率稳定性识别模块、路径拟合偏移分析模块、缺陷类型判定模块。本发明中，通过构建边界节点夹角变化率序列，精准识别金属屋面拼接部位的突变点，有效揭示局部结构变化趋势；结合相邻边界节点之间的切向位移序列与夹角突变特征，捕捉方向连续性失衡区段，使异常方向变异呈现出动态演化轨迹；在此基础上进一步对边界节点曲率分布状态进行稳定性判别，通过差分分析识别出曲率波动集中区域及极值点，强化对铺设精度异常的几何表现提取；在时序演化中能够获得对异常走势的残差提取能力。由此可见，所述基于ai的金属屋面施工质量检测系统存在以下问题：

7、现有技术无法通过非接触方式同时利用热响应特性和声学指纹特征对平锁扣屋面锁扣区域的间隙、咬合深度不足及宏观松动等隐蔽缺陷进行快速筛查与精准识别。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于深度学习的平锁扣屋面质量检测系统，用以克服现有技术中无法通过热响应特性和声学指纹特征对平锁扣屋面锁扣区域的间隙、咬合深度不足及宏观松动等隐蔽缺陷进行快速筛查与精准识别的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于深度学习的平锁扣屋面质量检测系统，包括：

3、特征参数模块，其用于基于屋面区域内若干屋面瓦锁扣区域不同时段的温差变化确定热惯性异常指数，基于锁扣区域的拾音信号确定关键频带的锁扣声学特征；

4、区域类型模块，其用于基于若干特征参数确定各特征的单特征偏离度，并结合联合特征偏离度确定屋面区域的区域类型；

5、缺陷类型模块，其用于响应于屋面区域的区域类型，基于各特征参数确定屋面区域内屋面瓦的缺陷类型，确定获取任一缺陷特征参数以确定锁扣区域的缺陷等级，标记屋面瓦或确定缺陷对锁扣力学性能的影响程度；

6、结合风险模块，其用于获取核心力学参数结合缺陷特征参数的缺陷条件确定屋面瓦锁扣区域的结合风险，调节复检周期，核心力学参数包括初始核心刚度和残余位移；

7、负反馈模块，其用于基于结合风险结合刚度下降比例和风速修正系数估算锁扣的实际抗风揭能力，以确定平锁扣屋面的抗风揭能力调节单特征偏离度的异常阈值。

8、进一步地，特征参数包括热惯性异常指数和锁扣声学特征；

9、热惯性异常指数处于热惯性正常范围，特征参数模块判断热传导正常，锁扣咬合紧密；

10、热惯性异常指数超出热惯性正常范围，特征参数模块判断热惯性异常增大，锁扣存在间隙或松动。

11、进一步地，关键频带包括低频特征带和高频特征带，锁扣声学特征包括频谱能量比和频谱质心偏移；

12、健康锁扣的频谱能量比处于能量比阈值范围，频谱质心偏移的绝对值小于质心偏移标准阈值；

13、松动锁扣的频谱能量比小于阈值下限，频谱质心偏移小于质心偏移低频阈值，质心向低频偏移；

14、过紧锁扣的频谱能量比大于阈值上限，频谱质心偏移大于质心偏移高频阈值，质心向高频偏移。

15、进一步地，区域类型模块基于各特征参数的平均值和标准差确定各特征的单特征偏离度；

16、若任一特征参数的单特征偏离度大于等于第一异常阈值，则区域类型模块判断屋面区域的区域类型为缺陷区域；

17、若任意特征参数的单特征偏离度小于第一异常阈值，且大于等于第二异常阈值，则区域类型模块判断屋面区域的区域类型为亚健康区域；

18、若任意特征参数的单特征偏离度小于第二异常阈值，则区域类型模块获取若干特征参数的联合特征偏离度确定区域类型。

19、进一步地，若联合特征偏离度大于等于联合异常阈值，则区域类型模块判断屋面区域的区域类型为亚健康区域；

20、若联合特征偏离度小于联合异常阈值，则区域类型模块判断屋面区域的区域类型为健康区域。

21、进一步地，缺陷特征参数包括实际间隙最大值、咬合深度偏差和刚度相对偏差；

22、屋面区域的区域类型为亚健康区域，若热惯性异常指数超出热惯性正常范围，则缺陷类型模块判断缺陷类型为热异常，锁扣区域对应的屋面瓦之间存在间隙，获取屋面瓦之间锁扣区域的实际间隙最大值；

23、若频谱能量比小于阈值下限，或频谱质心偏移小于质心偏移低频阈值，则缺陷类型模块判断缺陷类型为声学异常，屋面瓦之间咬合深度不足，获取锁扣区域内部的实际咬合深度确定咬合深度偏差；

24、若缺陷类型为热异常和声学异常，缺陷类型模块判断屋面瓦之间锁扣区域宏观松动，施加固定荷载获取初始刚度确定刚度相对偏差。

25、进一步地，缺陷类型模块响应于缺陷类型基于缺陷特征参数确定锁扣区域的缺陷等级；

26、缺陷特征参数处于缺陷阈值区间，则缺陷类型模块判断锁扣区域的缺陷等级超标，标记屋面瓦需要返工安装；

27、缺陷特征参数不处于缺陷阈值区间，则缺陷类型模块判断锁扣区域的缺陷等级未超标，确定缺陷对锁扣力学性能的影响程度。

28、进一步地，核心力学参数包括初始核心刚度和残余位移；

29、缺陷特征参数符合轻微缺陷条件，若初始核心刚度超出刚度阈值范围且残余位移低于位移阈值范围，则结合风险模块判断屋面瓦的锁扣区域结合合格；

30、缺陷特征参数符合中等缺陷条件，若初始核心刚度处于刚度阈值范围且残余位移处于位移阈值范围，则结合风险模块判断屋面瓦的锁扣区域存在结合风险，发出修复信号并缩短复检周期。

31、进一步地，所述轻微缺陷条件为缺陷特征参数不处于临界阈值区间，所述中等缺陷条件为缺陷特征参数处于临界阈值区间。

32、进一步地，负反馈模块基于初始核心刚度确定刚度下降比例；

33、若实际抗风揭能力与设计抗风揭承载力的比值小于第一评价阈值且大于第二评价阈值，则负反馈模块判断平锁扣屋面存在抗风揭风险，调节第二异常阈值；

34、若实际抗风揭能力与设计抗风揭承载力的比值小于第二评价阈值，则负反馈模块判断平锁扣屋面的抗风揭能力不足，发出屋面质量预警信号。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，平锁扣式系统作为传统的金属屋面系统，屋面瓦采用平锁扣咬合系统，表面无穿孔、无穿刺的隐蔽式安装设计；本发明通过特征参数模块融合热惯性异常指数与锁扣声学指纹，实现非接触、无损的快速宏观筛查；通过区域类型模块基于单特征偏离度和联合特征偏离度精准划分健康区域、亚健康区域和缺陷区域；通过缺陷类型模块针对亚健康区域量化验证间隙值、咬合深度偏差及刚度相对偏差，识别锁扣不到位、咬合间隙过大等隐蔽缺陷；通过结合风险模块获取初始核心刚度和残余位移，评估缺陷对力学性能的影响程度并调节复检周期；通过负反馈模块基于刚度下降比例和风速修正系数估算实际抗风揭能力，反向调节单特征偏离度的异常阈值，形成检测参数自优化的闭环系统，为屋面质量安全评估提供了精准量化、持续优化的决策支持。

36、进一步地，本发明将声学指纹引入锁扣质量检测，利用环境风作为天然激励源，实现非接触、无损、无需人工激励的状态感知；声学特征对锁扣的微观接触状态极为敏感，能够在松动发生早期就捕捉到异常；本发明通过获取锁扣区域在午后和凌晨的温度计算热惯性异常指数，量化锁扣的热响应特性，准确判断锁扣是否存在间隙、松动或过紧等缺陷；通过获取锁扣区域的拾音信号，提取频谱能量比和频谱质心偏移作为锁扣声学特征，在松动发生早期即捕捉异常；通过区域类型模块基于单特征偏离度和联合特征偏离度将屋面区域划分为健康区域、亚健康区域和缺陷区域，实现了快速宏观筛查，为后续针对性检测提供了精准导向，大幅提高了屋面质量检测的效率和准确性。

37、进一步地，本发明针对亚健康区域，通过缺陷类型模块基于热惯性异常指数和锁扣声学指纹精准识别缺陷类型，针对热异常采用激光测距获取实际间隙值、针对声学异常采用视距检测获取咬合深度偏差、针对两者均异常采用微力加载获取刚度相对偏差，实现了对锁扣不到位、咬合间隙过大等隐蔽缺陷的量化验证；通过缺陷特征参数与缺陷阈值区间的对比，快速判定缺陷等级是否超标，对未超标锁扣进一步获取初始核心刚度和残余位移等核心力学参数，结合缺陷特征参数所处的临界阈值区间，将锁扣区域划分为结合合格或存在结合风险，并发出相应的修复信号和复检周期建议；本发明构建了从缺陷类型识别到缺陷等级判定再到力学性能评估的完整验证链条，为屋面质量检测提供了精准、量化的决策依据。

38、进一步地，本发明针对存在结合风险的锁扣区域，通过负反馈模块基于刚度下降比例和风速修正系数估算实际抗风揭能力，将几何缺陷量化为功能影响程度，实现了从“是否存在缺陷”到“是否影响安全使用”的深度评估；基于实际抗风揭能力与设计抗风揭承载力的比值判断抗风揭能力充足或存在抗风揭风险并自动调节第二异常阈值，优化第一层筛查灵敏度；本发明构建了缺陷检测与抗风揭能力评估的闭环反馈机制，通过实际抗风揭能力反向校准检测阈值，使系统在持续使用中不断自我优化，为屋面质量安全评估提供了量化、动态的决策依据。