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申请/专利权人：三峡金沙江川云水电开发有限公司;中国长江电力股份有限公司

摘要：本发明涉及工程质量检测技术领域，公开了一种闸墩侧面浅层病害结构快速检测装置及方法，其中检测装置包括顶层结构支架、纵向水平驱动电机、竖直导向轮组、纵向水平导轨、竖直移动驱动电机、竖直方向导轨、横向水平驱动电机、横向水平导轨、平衡配重端、传感器搭载端以及多源检测传感器。本发明可实现高空环境下构筑物浅层病害的表面和内部结构的多源信息快速同步探测，通过具有三个维度动力和控制系统的机械装置实现检测区域的检测路径控制，实现高空环境下远程检测精细操控，大大降低高空作业带来的风险与平台成本；本发明从图像、雷达和声波三种信息的评价角度，可实现浅层病害的快速评价，能够为后续的病害处理提供科学依据。

主权项：1.一种闸墩侧面浅层病害结构快速检测方法，应用于闸墩侧面浅层病害结构快速检测装置，其特征在于，所述闸墩侧面浅层病害结构快速检测装置包括：顶层结构支架（1）、纵向水平驱动电机（2）、竖直导向轮组（3）、纵向水平导轨（4）、竖直移动驱动电机（5）、竖直方向导轨（6）、横向水平驱动电机（7）、横向水平导轨（8）、平衡配重端（9）、传感器搭载端（10）以及多源检测传感器（11）；所述顶层结构支架（1）设置于闸墩上方，所述纵向水平导轨（4）设置于顶层结构支架（1）的底部，所述纵向水平驱动电机（2）能够带动竖直导向轮组（3）沿纵向水平导轨（4）进行纵向水平移动；所述竖直方向导轨（6）设置于竖直导向轮组（3）的底部，所述竖直移动驱动电机（5）能够带动横向水平驱动电机（7）沿竖直方向导轨（6）进行竖直移动；所述横向水平导轨（8）设置于竖直方向导轨（6）的底部，所述横向水平驱动电机（7）能够带动传感器搭载端（10）沿横向水平导轨（8）进行横向水平移动；所述平衡配重端（9）设置于横向水平导轨（8）上，用于使整个装置处于平衡状态；所述多源检测传感器（11）设置于传感器搭载端（10）上，用于对闸墩表面进行光学成像检测，并对闸墩内部结构进行雷达和声波检测；所述闸墩侧面浅层病害结构快速检测方法包括：通过远程控制横向水平驱动电机（7），并在横向水平导轨（8）和平衡配重端（9）的协同作用下，所述横向水平驱动电机（7）推动多源检测传感器（11）逐渐靠近闸墩检测区域；在传感器搭载端（10）的辅助找平的基础上，所述多源检测传感器（11）紧贴闸墩检测区域外表面；所述多源检测传感器（11）根据预设检测路径进行移动检测，通过光学摄像头、雷达天线和声波探头分别采集图像数据P、雷达数据R和声波数据S，且实时上传地面并进行存储；同时，通过纵向水平驱动电机（2）和横向水平驱动电机（7）内部的转角编码器记录多源检测传感器（11）中心点所在检测区域的坐标位置（X,Y），其中以检测区域的起始点A作为坐标原点（0,0）；当多源检测传感器（11）沿检测路径完成检测区域的全部检测之后，所述多源检测传感器（11）中心点到达检测区域的结束点B，完成闸墩侧面浅层病害结构检测；基于采集的图像数据P、雷达数据R和声波数据S进行数据处理，包括：检测区域网格化：将检测区域划分成M*N的网格，即M行N列个小方格，第一行第一列小方格的中心与作为坐标原点（0,0）的起始点A重合，分别计算出不同小方格中心所在位置的坐标（xi,yi）；数据映射：将与不同小方格中心所在位置坐标（xi,yi）接近的检测区域坐标位置（X,Y）所对应的图像数据P、雷达数据R和声波数据S分别映射到对应的小方格中，其中图像数据P为由多个像数点组成的图像信息，雷达数据R和声波数据S为对应的由时间和幅值组成的二维波形信号；映射后，第i行第j列小方格对应的图像数据为Pij，第i行第j列小方格对应的雷达数据为Rij，第i行第j列小方格对应的声波数据为Sij；数据完善：若小方格中心所在位置坐标（xi,yi）接近的检测区域坐标位置（X,Y）没有所对应的图像数据P、雷达数据R和声波数据S，即存在数据丢失的情况，则第i行第j列小方格对应的图像数据Pij取其相邻存在的数据，第i行第j列小方格对应的雷达数据Rij取其相邻存在的数据，第i行第j列小方格对应的声波数据Sij取其相邻存在的数据；基于数据处理结果进行数据可视化，包括：水平数据可视化：将不同行的图像数据依次进行拼接，形成该行图像数据的可视化图像Pi，即第i行小方格的图像数据为Pi；将雷达数据R和声波数据S的二维波形信号的幅值进行归一化处理，按照幅值的大小转换成由图像信息，即二维波形信号对应的图像明暗与幅值大小成正比，通过图像的明暗信息来反映信号幅值的大小，并以二维波形信号对应的时间进行依次排列；将形成的不同行雷达图像数据依次进行拼接，形成该行雷达数据的可视化图像Ri，即第i行小方格的雷达数据为Ri；将不同行的声波数据依次进行拼接，形成该行声波数据的可视化图像Si，即第i行小方格的声波数据为Si；竖直数据可视化：将不同行的图像数据Pi依次进行拼接，形成检测区域图像数据的可视化图像PM；将不同行的雷达数据Ri依次进行拼接，形成检测区域雷达数据的可视化图像RM；将不同行的声波数据Si依次进行拼接，形成检测区域声波数据的可视化图像SM；三维数据可视化：将多个雷达数据可视化图像RM进行插值与深度矫正处理，即利用时间序列与雷达信号传播速度之间的关系，形成代表实际探测深度为MM、纵向水平尺寸为NN、竖直尺寸为CC的三维雷达信号可视图RMV；将多个声波数据可视化图像SM进行插值与深度矫正处理，即利用时间序列与声波信号传播速度之间的关系，形成代表实际探测深度为MM、纵向水平尺寸为NN、竖直尺寸为CC的三维声波信号可视图SMV；将三维雷达信号可视图RMV与三维声波信号可视图SMV进行融合，形成代表实际探测深度为MM、纵向水平尺寸为NN、竖直尺寸为CC的闸墩侧面浅层病害检测区域三维图JMV；将闸墩侧面浅层病害检测区域三维图JMV的表面，按照检测顺序映射检测区域图像数据的可视化图像PM，从而实现同步融合图像数据、雷达数据和声波数据的三维数据可视化；若用JMV（a,b,c）表示三维图JMV中深度方向上a点、纵向水平方向上b点、竖直方向上c点处的三维图像单元，则表达式包括： 其中，RMV（a,b,c）表示三维图RMV中深度方向上a点、纵向水平方向上b点、竖直方向上c点处的三维图像单元，RMV（a,b,c）=0表示该位置的三维图像单元不存在反射信号，RMV（a,b,c）≠0表示该位置的三维图像单元存在反射信号；SMV（a,b,c）表示三维图SMV中深度方向上a点、纵向水平方向上b点、竖直方向上c点处的三维图像单元，SMV（a,b,c）=0表示该位置的三维图像单元不存在反射信号，SMV（a,b,c）≠0表示该位置的三维图像单元存在反射信号；为雷达信号占比因子，为声波信号占比因子。

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