專利名稱：基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波無損檢測技術(shù)，具體涉及一種基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，屬電子檢測監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)高空玻璃幕墻爆裂墜落傷人現(xiàn)象嚴(yán)重。我國自1983年首次采用玻璃幕墻，近30年間，全國玻璃幕墻施工面積已經(jīng)超過3億平方米，居世界首位。按照建設(shè)部頒發(fā)的《JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》的要求，高空玻璃幕墻應(yīng)該進(jìn)行定期的檢查、保養(yǎng)和維護(hù)。我國第一代玻璃幕墻的保質(zhì)期已到，急需得到維護(hù)和更換。按照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范，玻璃幕墻的設(shè)計(jì)年限不超過25年.一股使用壽命為10 15年。照此推算.我國第一代玻璃幕墻都已超過設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，有些幕墻建筑建設(shè)年限早已不符合現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定.需要對(duì)其進(jìn)行可靠性評(píng)估、維修、改造加固。實(shí)際上，目前的玻璃幕墻最多不過定期請(qǐng)“蜘蛛人”清洗，根本沒有實(shí)際執(zhí)行定期檢查，僅北京市真正做到每5年檢查一次的樓宇都不超過5%。而造成目前監(jiān)管不到位的主要原因在于檢測隱患的成本費(fèi)用高，對(duì)玻璃幕墻外表面進(jìn)行專業(yè)檢測評(píng)估，每平方米的檢測費(fèi)用一般1(Γ20元。按一幢公共建筑單體玻璃幕墻面積通常在I萬、萬平方米左右計(jì)算.一棟大樓的“體檢費(fèi)”至少需要10萬元，若是采用進(jìn)口設(shè)備，費(fèi)用可高達(dá)上百萬元。目前，玻璃幕墻檢測技術(shù)發(fā)展主要是人工檢測為主，檢測成本高，危險(xiǎn)性大，且靠吊裝人員目測，檢測效果不佳。國外的研究技術(shù)較突出的是在2010年紐倫堡國際傳感器、測試測量技術(shù)展上展出的由德國科學(xué)家研制成功的玻璃幕墻裂紋傳感器，可以檢測到玻璃幕墻上微小的裂紋，并對(duì)即將發(fā)生的玻璃破碎的危險(xiǎn)發(fā)出警告。然而并未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，國內(nèi)也未能引進(jìn)實(shí)用。國內(nèi)年前檢測技術(shù)走在前列的是中國建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心有限公司與廈門市宏業(yè)工程建設(shè)技術(shù)有限公司共同研發(fā)的“玻璃幕墻檢測機(jī)器人”。但是該檢測的超聲波由敲打玻璃表面產(chǎn)生，對(duì)已經(jīng) 損傷的玻璃幕墻由破壞性危險(xiǎn)；同時(shí)，該爬壁機(jī)器人為履帶式機(jī)器人，對(duì)于玻璃幕墻的各種凸起、管線、溝槽和各墻面之間無法實(shí)現(xiàn)順利過渡。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)將超聲波檢測模塊、CCD攝像頭監(jiān)控?cái)z像模塊、檢測和監(jiān)控探頭機(jī)械控制模塊、無線傳輸模塊加載在爬壁機(jī)器人平臺(tái)上；將爬壁機(jī)器人置于高空玻璃幕墻表面，地面診斷控制PC機(jī)發(fā)送機(jī)器人指控指令對(duì)爬壁機(jī)器人在玻璃幕墻表面的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)探頭機(jī)械工作進(jìn)行控制；在爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，機(jī)器人平臺(tái)上安裝的CCD攝像頭監(jiān)控裝置實(shí)時(shí)采集當(dāng)前玻璃幕墻表面和機(jī)器人前方圖像數(shù)據(jù)，搭載的超聲波檢測模塊通過斜探頭向檢測玻璃發(fā)射超聲波，同時(shí)接受反射的超聲波數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過無線通信發(fā)送給PC機(jī)；PC機(jī)對(duì)接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理，在以Lab VIEW設(shè)計(jì)的可視化控制窗口中，CCD攝像頭采集的圖形數(shù)據(jù)在監(jiān)控窗口實(shí)時(shí)成像，超聲波探頭接收到得反射信號(hào)數(shù)據(jù)在波形窗口中實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)波形成像；PC機(jī)診斷系統(tǒng)根據(jù)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行損傷診斷與決策。本實(shí)用新型是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:該監(jiān)控系統(tǒng)包括一采用高空爬壁機(jī)器人作為檢測探頭搭載平臺(tái)；爬壁機(jī)器人平臺(tái)載有超聲波收發(fā)模塊，通過向玻璃幕墻發(fā)射超聲波并接收發(fā)射波數(shù)據(jù)；所述爬壁機(jī)器人載有CCD攝像頭監(jiān)控模塊，對(duì)機(jī)器人行走狀態(tài)和檢測情況進(jìn)行實(shí)施取象監(jiān)控；采用無線收發(fā)模塊將爬壁機(jī)器人平臺(tái)上采集的數(shù)據(jù)信息與機(jī)械控制信號(hào)與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換；PC機(jī)采用可視化數(shù)據(jù)窗口，用于超聲波數(shù)據(jù)波形成像、波形峰值提取、損傷診斷，CCD實(shí)時(shí)監(jiān)控，機(jī)械工作控制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。所述高空爬壁機(jī)器人為尺蠖型真空吸盤爬壁機(jī)器人，它包括主支架、從支架；上吸盤和下吸盤之間通過主、從支架相鉸接，伸縮推桿安裝在主支架上，其輸出絲桿與滑套上的螺紋相配合，可以驅(qū)動(dòng)滑套在主支架桿上滑動(dòng)，拉伸彈簧和推力彈簧并聯(lián)于上俯仰推桿和下俯仰推桿上，用于在機(jī)器人上爬時(shí)提供助力，上俯仰推桿通過鉸支座安裝在從支架與上吸盤之間，下俯仰推桿通過鉸支座安裝在主支架與下吸盤之間。所述超聲波收發(fā)模塊與CXD攝像頭監(jiān)控模塊，采用TC12C5604AD單片機(jī)為控制芯片的中央處理器，以斜探頭為超聲波收發(fā)端，采用CCD攝像頭為監(jiān)控設(shè)備。所述的超聲波探頭與CCD攝像頭軟管機(jī)械動(dòng)作控制模塊，采用STC89C52單片機(jī)作為控制芯片中央處理器，以舵機(jī)作為工作控制器。所述的超聲波收發(fā)模塊均采用nRF24L01無線收發(fā)模塊，作為無線通訊模塊。所述的PC機(jī)可視化數(shù)據(jù)窗口采用Lab VIEW為基礎(chǔ)軟件設(shè)計(jì)的PC機(jī)可視化數(shù)據(jù)窗P。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:該監(jiān)控系統(tǒng)為一種結(jié)構(gòu)輕巧，驅(qū)動(dòng)功率小，工作效率高，檢測診斷精度高的高空玻璃幕墻早起裂紋隱患的檢測設(shè)備，能通過無線數(shù)據(jù)傳輸和遙控實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)與控制信號(hào)同地面的PC機(jī)進(jìn)行交換。所述機(jī)器人為尺蠖型真空吸附爬壁機(jī)器人，其動(dòng)作機(jī)構(gòu)可模仿尺蠖蟲的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)伸縮、俯仰與提升動(dòng)作，能靈活應(yīng)對(duì)墻面上各種凸起、管線、溝槽，實(shí)現(xiàn)不同墻面間的靈活過渡。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:


圖1為監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為PC機(jī)診斷決策存儲(chǔ)系統(tǒng)不意圖；圖3為尺蠖真空吸盤爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、下吸盤，2、上吸盤，3、推力彈簧，4、下俯仰推桿，5、滑套，6、連桿，7、主支架，8、拉伸彈簧，9、從支架，10、伸縮推桿，11、上俯仰推桿。
具體實(shí)施方式
如
圖1所示:系統(tǒng)包括爬壁機(jī)器人和PC機(jī)，將超聲波檢測模塊、攝像頭監(jiān)控?cái)z像模塊、檢測和監(jiān)控探頭機(jī)械控制模塊、無線傳輸模塊加載在爬壁機(jī)器人平臺(tái)上；將爬壁機(jī)器人置于高空玻璃幕墻表面，地面診斷控制PC機(jī)發(fā)送機(jī)器人指控指令對(duì)爬壁機(jī)器人在玻璃幕墻表面的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)探頭機(jī)械工作進(jìn)行控制；在爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，機(jī)器人平臺(tái)上安裝的攝像頭監(jiān)控裝置實(shí)時(shí)采集當(dāng)前玻璃幕墻表面和機(jī)器人前方圖像數(shù)據(jù)，搭載的超聲波檢測模塊通過斜探頭向檢測玻璃發(fā)射超聲波，同時(shí)接受反射的超聲波數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過無線通信發(fā)送給PC機(jī)；PC機(jī)對(duì)接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理，在以Lab VIEW設(shè)計(jì)的可視化控制與分析診斷窗口中，攝像頭采集的圖形數(shù)據(jù)在監(jiān)控窗口實(shí)時(shí)成像，超聲波探頭接收到得反射信號(hào)數(shù)據(jù)在波形窗口中實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)波形成像；PC機(jī)診斷系統(tǒng)根據(jù)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行損傷診斷與決策。如圖2所示:PC機(jī)診斷系統(tǒng)的處理流程，包括C⑶攝像頭成像數(shù)據(jù)和超聲波數(shù)據(jù)的處理。通過無線傳輸，PC機(jī)接受后將數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理，在監(jiān)控窗口中顯示，同時(shí)根據(jù)損傷診斷信號(hào)對(duì)當(dāng)前監(jiān)控畫面進(jìn)行拍照取象，以圖像形式與損傷診斷評(píng)級(jí)數(shù)據(jù)一同存儲(chǔ)；超聲波反射數(shù)據(jù)被PC機(jī)接收后，通過數(shù)據(jù)處理在波形成像窗口中顯示，同時(shí)診斷系統(tǒng)對(duì)波形的波峰波谷數(shù)量，波峰波谷數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析，與相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，對(duì)當(dāng)前波形進(jìn)行分類識(shí)別，識(shí)別出入射面波峰值、底波反射波峰值、雜質(zhì)波峰值和裂紋波峰值，最后進(jìn)行損傷診斷評(píng)級(jí)，與當(dāng)前圖像信息和損傷玻璃位置一起，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，以備檢修時(shí)使用。如圖3所示:所述高空爬壁機(jī)器人為尺蠖型真空吸盤爬壁機(jī)器人，它包括主支架
7、從支架9 ;上吸盤2和下吸盤I之間通過主、從支架相鉸接，伸縮推桿10安裝在主支架上，其輸出絲桿與滑套5上的螺紋相配合，可以驅(qū)動(dòng)滑套在主支架桿上滑動(dòng)，拉伸彈簧8和推力彈簧3并聯(lián)于上俯仰推桿11和下俯仰推桿4上，用于在機(jī)器人上爬時(shí)提供助力，上俯仰推桿通過鉸支座安裝在從支架與上吸盤之間，下俯仰推桿4通過鉸支座安裝在主支架與下吸盤之間。上爬狀態(tài)時(shí)，當(dāng)上吸盤2穩(wěn)定的吸附在墻面上后，下吸盤I釋放成為活動(dòng)腳。此時(shí)上俯仰推桿11和下俯仰推桿4、伸縮推桿10均開始收縮。并裝于上俯仰推桿11的拉伸彈簧8釋放能量輔助上俯仰推桿4收縮拉動(dòng)下吸盤I上移，而推力彈簧3則在下俯仰推桿4的作用下開始?jí)嚎s儲(chǔ)能，同樣由于此時(shí)下吸盤I處于懸空狀態(tài)，下俯仰推桿4所克服的主要是推力彈簧3的彈力和少量下吸盤I的重力。收攏狀態(tài)為，伸縮推桿10拉動(dòng)滑套5在最下端，上俯仰推桿11和下俯仰推桿4呈中度收縮位，與下俯仰推桿4并聯(lián)的推力彈簧3處于半壓縮狀態(tài)，而與上俯仰推桿11并聯(lián)的拉伸彈簧8則處于半拉伸狀態(tài)。當(dāng)上爬狀態(tài)完成后就又進(jìn)入了收攏狀態(tài)，如此交替即實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的仿尺蠖上爬動(dòng)作。
權(quán)利要求1.種基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:該監(jiān)控系統(tǒng)包括一采用高空爬壁機(jī)器人作為檢測探頭搭載平臺(tái)；爬壁機(jī)器人平臺(tái)載有超聲波收發(fā)模塊，通過向玻璃幕墻發(fā)射超聲波并接收發(fā)射波數(shù)據(jù)；所述爬壁機(jī)器人載有CCD攝像頭監(jiān)控模塊，對(duì)機(jī)器人行走狀態(tài)和檢測情況進(jìn)行實(shí)施取象監(jiān)控；采用無線收發(fā)模塊將爬壁機(jī)器人平臺(tái)上采集的數(shù)據(jù)信息與機(jī)械控制信號(hào)與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換；PC機(jī)采用可視化數(shù)據(jù)窗口，用于超聲波數(shù)據(jù)波形成像、波形峰值提取、損傷診斷，CCD實(shí)時(shí)監(jiān)控，機(jī)械工作控制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述高空爬壁機(jī)器人為尺蠖型真空吸盤爬壁機(jī)器人，它包括主支架(7)、從支架(9);上吸盤(2)和下吸盤(I)之間通過主、從支架相鉸接，伸縮推桿(10)安裝在主支架上，其輸出絲桿與滑套(5)上的螺紋相配合，可以驅(qū)動(dòng)滑套在主支架桿上滑動(dòng)，拉伸彈簧(8)和推力彈簧(3 )并聯(lián)于上俯仰推桿(11)和下俯仰推桿(4)上用于在機(jī)器人上爬時(shí)提供助力，上俯仰推桿通過鉸支座安裝在從支架與上吸盤之間，下俯仰推桿通過鉸支座安裝在主支架與下吸盤之間。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述超聲波收發(fā)模塊與CCD攝像頭監(jiān)控模塊，采用TC12C5604AD單片機(jī)為控制芯片的中央處理器，以斜探頭為超聲波收發(fā)端，采用CCD攝像頭為監(jiān)控設(shè)備。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述的超聲波探頭與CCD攝像頭軟管機(jī)械動(dòng)作控制模塊，采用STC89C52單片機(jī)作為控制芯片中央處理器，以舵機(jī)作為工作控制器。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述的超聲波收發(fā)模塊均采用nRF24L01無線收發(fā)模塊，作為無線通訊模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超聲波無損檢測技術(shù)，具體涉及一種基于超聲波無損檢測技術(shù)的玻璃幕墻質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，屬電子檢測監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。該監(jiān)控系統(tǒng)包括一采用高空爬壁機(jī)器人作為檢測探頭搭載平臺(tái)；爬壁機(jī)器人平臺(tái)載有超聲波收發(fā)模塊，通過向玻璃幕墻發(fā)射超聲波并接收發(fā)射波數(shù)據(jù)；所述爬壁機(jī)器人載有CCD攝像頭監(jiān)控模塊，對(duì)機(jī)器人行走狀態(tài)和檢測情況進(jìn)行實(shí)施取象監(jiān)控；采用無線收發(fā)模塊將爬壁機(jī)器人平臺(tái)上采集的數(shù)據(jù)信息與機(jī)械控制信號(hào)與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換；PC機(jī)采用可視化數(shù)據(jù)窗口，用于超聲波數(shù)據(jù)波形成像、波形峰值提取、損傷診斷，CCD實(shí)時(shí)監(jiān)控，機(jī)械工作控制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
文檔編號(hào)G01N29/04GK202928991SQ2012205740
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者陳通, 石端虎, 王輝, 湯成建, 閆勇程, 滿家祥 申請(qǐng)人:徐州工程學(xué)院