一种混凝土壁面局部网格C扫描装置及方法

本发明涉及混凝土结构无损检测，尤其是一种混凝土壁面局部网格c扫描装置及方法。

背景技术：

1、风电混塔、桥塔、筒仓、烟囱和大型混凝土壁板等结构在施工和服役过程中可能出现空洞、脱空、蜂窝、裂缝、界面不密实、局部含水异常以及钢筋或预应力构件异常等内部缺陷。对于上述缺陷，若仅依靠外观巡检，往往难以及时发现其内部位置、范围和发展趋势。

2、探地雷达能够利用电磁波在介质界面处的反射、散射和传播速度差异，对混凝土内部异常进行无损探测。传统人工检测通常通过在构件表面划线布设网格，再手持雷达沿网格进行b扫描和c扫描；这种方式在平面构件上较容易实施，但在风电混塔等高空、近竖直和具有曲率的壁面上，存在高空作业风险大、人工换行精度不稳定、雷达贴合状态不一致和重复检测坐标难以复现等问题。

3、现有爬壁机器人能够承担高空到位和载荷携带任务，但若直接依靠机器人整机运动完成局部c扫描，则机器人吸附力波动、履带或轮式机构微滑、曲面姿态变化以及控制误差会直接影响相邻扫描线间距和局部坐标一致性。若将探地雷达简单刚性固定于机器人本体上，混凝土壁面的小幅起伏又会直接传递至雷达工作面，使耦合状态发生波动，导致回波幅值、缺陷边界和c扫描成图质量不稳定。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种混凝土壁面局部网格c扫描装置及方法，用于解决高空或曲面混凝土结构中人工c扫描风险高、机器人整机扫描轨迹易受微滑影响以及探地雷达刚性安装导致贴壁状态不稳定的问题。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，包括支撑框架，支撑框架用于连接爬壁机器人，支撑框架上设有xy双轴运动机构，xy双轴运动机构上设有恒压浮动机构，恒压浮动机构上夹持有探地雷达；

4、爬壁机器人带动支撑框架运动并且实现探地雷达与待测壁面紧贴，所述恒压浮动机构上设有z向浮动单元，通过z向浮动单元实现z向微动补偿，维持探地雷达工作面与待测壁面的稳定贴合。

5、作为进一步的实现方式，所述支撑框架为由x向支撑梁和y向支撑梁组成的矩形承载框架，矩形承载框架上设有框架连接板，通过框架连接板与爬壁机器人的载荷接口或机体连接，实现爬壁机器人带动支撑框架移动。

6、作为进一步的实现方式，所述xy双轴运动机构包括设于y向支撑梁上的y向运动机构，y向运动机构上设有x向运动机构。

7、作为进一步的实现方式，所述y向运动机构包括在相对的两组y向支撑梁上设置的y向导轨，其中一组y向支撑梁上还设有y向滚珠丝杠和对应的y向驱动机构，y向滑动架与两组y向导轨滑动连接，还与y向滚珠丝杠配合。

8、作为进一步的实现方式，所述x向运动机构设于y向滑动架上，y向滑动架上设有可x向移动的安装板，所述恒压浮动机构设于安装板上。

9、作为进一步的实现方式，x向运动机构包括设于y向滑动架上的x向导轨和x向滚珠丝杠，所述安装板与x向导轨滑动配合，与x向滚珠丝杠螺纹配合，驱动x向滚珠丝杠转动实现安装板沿x向导轨滑动。

10、作为进一步的实现方式，所述xy双轴运动机构上设有限位块，限制恒压浮动机构的运动范围。

11、作为进一步的实现方式，所述恒压浮动机构包括浮动基板和浮动压板，z向浮动单元连接在浮动基板和浮动压板之间；

12、所述浮动压板顶部设有雷达支撑板，雷达支撑板上设有雷达夹持件，用于从侧面对探地雷达进行开放式夹持。

13、作为进一步的实现方式，所述z向浮动单元包括连接在浮动基板上的导向筒，还包括连接在浮动压板上的导向杆，导向杆远离浮动压板的一端伸入导向筒中，导向筒内设有压缩弹簧，压缩弹簧一端连接导向杆，另一端连接浮动基板。

14、第二方面，一种混凝土壁面局部网格c扫描方法，采用如上任一所述的局部网格c扫描装置，包括如下步骤：

15、s1、将支撑框架安装于爬壁机器人上并使支撑框架贴靠待测壁面；

16、s2、通过恒压浮动机构夹持探地雷达并与待测壁面建立z向预紧贴合；

17、s3、控制x向运动机构驱动恒压浮动机构沿x向完成一条b扫描线采集；

18、s4、在一条b扫描线结束后，控制y向运动机构按预设步距执行换行；

19、s5、将多条b扫描线按照局部x/y坐标关系配准，形成局部网格c扫描图并进行缺陷位置判读。

20、上述本发明的有益效果如下：

21、本发明通过设置支撑框架与爬壁机器人连接，利用爬壁机器人承担待测壁面上的大范围转场和粗定位，支撑框架通过xy双轴运动机构实现探地雷达与待测壁面紧贴，恒压浮动机构通过z向浮动单元实现运动过程中探地雷达z向微动补偿，维持探地雷达工作面与待测壁面的稳定贴合，减少机器人整机微滑对c扫描坐标一致性的影响，解决混凝土壁面的小幅起伏会直接传递至雷达工作面，使耦合状态发生波动，导致回波幅值、缺陷边界和c扫描成图质量不稳定的问题。

22、xy双轴运动机构搭配探地雷达，构成正交二维扫描机构，探测时，可获得规则网格坐标，便于b扫描线拼接、c扫描成图和缺陷定位。

23、本发明将爬壁机器人的转场定位与局部二维网格扫描解耦，利用x/y正交进给、蛇形扫描路径、限位块机械限位和恒压贴壁结构，可在约500 mm×500 mm局部区域内形成坐标一致的c扫描数据，降低整机微滑、壁面起伏和雷达耦合波动对检测结果的影响。

1.一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，其特征在于，包括支撑框架，支撑框架用于连接爬壁机器人，支撑框架上设有xy双轴运动机构，xy双轴运动机构上设有恒压浮动机构，恒压浮动机构上夹持有探地雷达；

2.根据权利要求1所述的一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，其特征在于，所述支撑框架为由x向支撑梁和y向支撑梁组成的矩形承载框架，矩形承载框架上设有框架连接板，通过框架连接板与爬壁机器人的载荷接口或机体连接，实现爬壁机器人带动支撑框架移动。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，其特征在于，所述xy双轴运动机构包括设于y向支撑梁上的y向运动机构，y向运动机构上设有x向运动机构。

4.根据权利要求3所述的一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，其特征在于，所述y向运动机构包括在相对的两组y向支撑梁上设置的y向导轨，其中一组y向支撑梁上还设有y向滚珠丝杠和对应的y向驱动机构，y向滑动架与两组y向导轨滑动连接，还与y向滚珠丝杠配合。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，其特征在于，所述x向运动机构设于y向滑动架上，y向滑动架上设有可x向移动的安装板，所述恒压浮动机构设于安装板上。

6.根据权利要求5所述的一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，其特征在于，x向运动机构包括设于y向滑动架上的x向导轨和x向滚珠丝杠，所述安装板与x向导轨滑动配合，与x向滚珠丝杠螺纹配合，驱动x向滚珠丝杠转动实现安装板沿x向导轨滑动。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，其特征在于，所述xy双轴运动机构上设有限位块，限制恒压浮动机构的运动范围。

8.根据权利要求5所述的一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，其特征在于，所述恒压浮动机构包括浮动基板和浮动压板，z向浮动单元连接在浮动基板和浮动压板之间；

9.根据权利要求8所述的一种混凝土壁面局部网格c扫描装置，其特征在于，所述z向浮动单元包括连接在浮动基板上的导向筒，还包括连接在浮动压板上的导向杆，导向杆远离浮动压板的一端伸入导向筒中，导向筒内设有压缩弹簧，压缩弹簧一端连接导向杆，另一端连接浮动基板。

10.一种混凝土壁面局部网格c扫描方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的局部网格c扫描装置，包括如下步骤：