一种用于隧道喷射混凝土强度无人机自动检测系统及方法与流程

1.本发明涉及混凝土检测技术领域，具体涉及一种隧道喷射混凝土强度无人机自动检测系统及方法。


背景技术：

2.隧道属于地下工程，隧道的开挖会破坏岩体的原有平衡状态，容易产生岩爆、坍塌等危险，因此在隧道施工时需要采取有效的支护措施。目前最主要的隧道初期支护方式为喷锚支护法，即由锚杆和喷射混凝土面板共同组成隧道的初期支护。但喷锚支护方法由于不能使用模板，混凝土的喷射质量不易控制。因此，在喷射完成后需要对混凝土的强度进行检测。
3.目前主要的混凝土强度检测手段有回弹法、钻芯法、后锚固法、剪压法等。其中回弹法可以无损检测混凝土的强度，操作方法也比较简便，是混凝土强度检测的最简单和最经济的测试方法，相比于其它的方法有明显的优势。
4.但是根据相关规范的检测要求，进行隧道混凝土强度检测时，相邻测区的间距不宜大于2米，测区的大小以能容纳16个回弹测点为宜。隧道长度可达数公里甚至数十公里，因此利用回弹法进行混凝土强度检测时，势必要进行大量的重复性工作。此外，在隧道拱顶或侧壁较高处进行检测时，需要架设平台进行爬高作业，还需要根据测点的位置变化支撑平台，整个过程费时费力。
5.目前，无人机技术和图像识别技术已经得到了长足的发展。民用无人机已经进入到日常生活中；图像识别技术也在各类终端设备得到广泛应用，技术日趋成熟。


技术实现要素：

6.本发明的目的是解决上述的不足，提供一种隧道喷射混凝土强度无人机自动检测系统及方法。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种隧道喷射混凝土强度无人机自动检测系统，包括用于在隧道内壁上投影定位点的投影装置、用于对隧道内混凝土强度进行检测的回弹仪和无人机，所述无人机搭载所述回弹仪用于将所述回弹仪运送至所述定位点。
8.进一步的，所述无人机上设置有用于对所述无人机进行控制的控制系统和设置在所述无人机上的机械臂，所述回弹仪设置在所述机械臂上。
9.进一步的，所述无人机上设置有两个以上的摄像装置，所述摄像装置用于捕捉所述隧道内部的画面并将其传输至所述控制系统进行处理。
10.进一步的，还包括支撑平台，所述支撑平台的底部设置有支撑杆，所述支撑平台上转动设置有安装板，所述投影装置角度可调设置在所述安装板上。
11.进一步的，所述安装板上设置有安装槽，所述投影装置的两侧分别设置有连接杆，所述连接杆转动设置在所述安装槽的槽壁上。
12.进一步的，所述投影装置投影的定位点为具有特殊形状或颜色的点。
13.一种隧道喷射混凝土强度无人机自动检测方法，采用上述的隧道喷射混凝土强度无人机自动检测系统，包括如下步骤：
14.步骤1，将投影装置安装在支撑平台上，并将支撑平台转移至待测隧道内部；
15.步骤2，通过转动安装板，调整投影装置的位置，并通过转动杆调整投影装置的投影角度，投影装置在隧道内壁上投影特殊形状或颜色的定位点；
16.步骤3，放飞无人机，通过无人机上设置的摄像装置捕捉隧道内部的画面并将其传输至控制系统进行处理，控制系统识别摄像装置捕捉的画面并找到定位点，之后规划路线控制无人机飞到定位点附近；
17.步骤4，无人机在定位点附近悬停，通过控制系统控制机械臂带动回弹仪进行取样，并将检测的数据保存，之后通过控制系统对无人机位置进行调整，完成该定位点附近的测量；
18.步骤5，通过控制系统识别下一个定位点，控制无人机飞至下一个定位点附近悬停，进行测量，直至完成所有定位点的测量；
19.步骤6，沿隧道纵向对支撑平台的位置进行调整，并重复步骤2至步骤4，直至完成隧道全长的检测。
20.对比现有技术，本发明具有如下的有益效果：本发明通过设置无人机对回弹仪进行搭载，从而能够自动化对混凝土强度进行检测，大幅度减少检测过程中人员的简单重复工作，并且能够方便快捷的对高处的混凝土进行测量，防止了需要工作人员进行高处作业导致安全事故，测量过程简单，提高了工作的效率，减少了工作人员的劳动强度。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1为本发明的实施例1使用时的示意图。
23.图2为本发明的无人机一视角的立体图。
24.图3为本发明的无人机另一视角的立体图。
25.图4为本发明的支撑平台的立体图。
26.图5为本发明的实施例2使用时的示意图。
27.图6为本发明的机器狗的立体图。
28.图中：1、隧道；2、投影装置；21、定位点；3、回弹仪；4、无人机；41、控制系统；42、机械臂；43、摄像装置；5、支撑平台；51、支撑杆；52、安装板；53、安装槽；22、连接杆；6、机器狗；61、放置台；62、控制器；63、支脚；54、转动杆。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护
的范围。
30.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
31.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，“多个”指两个以上。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
32.实施例1：
33.如图1-4所示，本发明隧道喷射混凝土强度无人机自动检测系统，包括用于在隧道1内壁上投影定位点21的投影装置2、用于对隧道1内混凝土强度进行检测的回弹仪3和无人机4，所述无人机4搭载所述回弹仪3用于将所述回弹仪3运送至所述定位点21。
34.使用时，通过投影装置2在隧道1内壁上投影定位点21，通过无人机4搭载回弹仪3将回弹仪3运送至定位点21，回弹仪3进行测量，当测量结束后，通过无人机4将回弹仪3运送至下一个定位点21，直至完成所有定位点21的测量。
35.需要说明的是，所述无人机4上设置有用于对所述无人机4进行控制的控制系统41和设置在所述无人机4上的机械臂42，所述回弹仪3设置在所述机械臂42上。这样设计，通过将回弹仪3设置在机械臂42上，从而便于通过控制系统41带动机械臂42进行移动，方便回弹仪3的使用，便于对混凝土强度进行测量。
36.需要说明的是，所述无人机4上设置有两个以上的摄像装置43，所述摄像装置43用于捕捉所述隧道1内部的画面并将其传输至所述控制系统41进行处理。这样设计，通过设置两个以上的摄像装置43，便于对捕捉隧道1内部的画面并将其传输至控制系统41进行处理。
37.需要说明的是，还包括支撑平台5，所述支撑平台5的底部设置有支撑杆51，所述支撑平台5上转动设置有安装板52，所述投影装置2角度可调设置在所述安装板52上。这样设计，通过设置支撑平台5，便于对投影装置2进行安装，且通过设置安装板52，能够根据实际需要对投影装置2的投影角度进行调节。
38.优选的，所述安装板52通过转动杆54转动设置在所述支撑平台5上。这样设计，方便对安装板52进行转动，从而调整投影装置2的投影位置。
39.需要说明的是，所述安装板52上设置有安装槽53，所述投影装置2的两侧分别设置有连接杆22，所述连接杆22转动设置在所述安装槽53的槽壁上。这样设计，通过设置安装槽53和连接杆22的配合，便于对投影装置2的投影角度进行调节。
40.需要说明的是，所述投影装置2投影的定位点21为具有特殊形状或颜色的点。这样设计，方便控制系统41对摄像装置43捕捉的画面进行识别，从而便于对定位点21进行定位，便于控制无人机4飞至定位点21的附近。
41.一种隧道喷射混凝土强度无人机自动检测方法，采用上述的隧道喷射混凝土强度
无人机自动检测系统，包括如下步骤：
42.步骤1，将投影装置2安装在支撑平台5上，并将支撑平台5转移至待测隧道1内部；
43.步骤2，通过转动安装板52，调整投影装置2的位置，并通过转动杆调整投影装置2的投影角度，投影装置2在隧道1内壁上投影特殊形状或颜色的定位点21；
44.步骤3，放飞无人机4，通过无人机4上设置的摄像装置43捕捉隧道1内部的画面并将其传输至控制系统41进行处理，控制系统41识别摄像装置43捕捉的画面并找到定位点21，之后规划路线控制无人机4飞到定位点21附近；
45.步骤4，无人机4在定位点21附近悬停，通过控制系统41控制机械臂42带动回弹仪3进行取样，并将检测的数据保存，之后通过控制系统41对无人机4位置进行调整，完成该定位点21附近的测量；
46.步骤5，通过控制系统41识别下一个定位点21，控制无人机4飞至下一个定位点21附近悬停，进行测量，直至完成所有定位点21的测量；
47.步骤6，沿隧道1纵向对支撑平台5的位置进行调整，并重复步骤2至步骤4，直至完成隧道1全长的检测。
48.优选的，所述无人机4上设置有照明装置。这样设计，方便在黑暗的情况下进行工作。
49.优选的，所述无人机4上设置有通讯模块。这样设计，方便一次性派出多个无人机4进行协同工作，提高检测的效率。
50.优选的，所述无人机4上设置有数据存储和数据传输模块，分别用于临时存储通过回弹仪3测得的数据和测量结束后的数据传输。这样设计，便于对测量的数据进行存储，并且方便在测量后对数据进行传输。
51.实施例2：
52.如图5或6所示，本实施例与实施例1的区别仅在于：采用机器狗6替代所述支撑平台5和支撑杆51，所述机器狗6包括放置台61、设置在所述放置台61上的控制器62及设置在所述放置台61底部的支脚63。这样设计，便于自动带动投影装置2在隧道1内进行移动。
53.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。