基于超聲波無損檢測技術的玻璃幕墻質量監控系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種超聲波無損檢測技術，具體涉及一種基于超聲波無損檢測技術的玻璃幕墻質量監控系統，屬電子檢測監控技術領域。該監控系統包括一采用高空爬壁機器人作為檢測探頭搭載平臺；爬壁機器人平臺載有超聲波收發模塊，通過向玻璃幕墻發射超聲波并接收發射波數據；所述爬壁機器人載有CCD攝像頭監控模塊，對機器人行走狀態和檢測情況進行實施取象監控；采用無線收發模塊將爬壁機器人平臺上采集的數據信息與機械控制信號與PC機進行數據傳輸和交換；PC機采用可視化數據窗口，用于超聲波數據波形成像、波形峰值提取、損傷診斷，CCD實時監控，機械工作控制，數據存儲。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種超聲波無損檢測技術，具體涉及一種基于超聲波無損檢測技術的玻璃幕墻質量監控系統，屬電子檢測監控

技術介紹
目前，國內高空玻璃幕墻爆裂墜落傷人現象嚴重。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超過3億平方米，居世界首位。按照建設部頒發的《JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術規范》的要求，高空玻璃幕墻應該進行定期的檢查、保養和維護。我國第一代玻璃幕墻的保質期已到，急需得到維護和更換。按照現行技術規范，玻璃幕墻的設計年限不超過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計基準期，有些幕墻建筑建設年限早已不符合現行規范規定.需要對其進行可靠性評估、維修、改造加固。實際上，目前的玻璃幕墻最多不過定期請“蜘蛛人”清洗，根本沒有實際執行定期檢查，僅北京市真正做到每5年檢查一次的樓宇都不超過5%。而造成目前監管不到位的主要原因在于檢測隱患的成本費用高，對玻璃幕墻外表面進行專業檢測評估，每平方米的檢測費用一般1(Γ20元。按一幢公共建筑單體玻璃幕墻面積通常在I萬、萬平方米左右計算.一棟大樓的“體檢費”至少需要10萬元，若是采用進口設備，費用可高達上百萬元。目前，玻璃幕墻檢測技術發展主要是人工檢測為主，檢測成本高，危險性大，且靠吊裝人員目測，檢測效果不佳。國外的研究技術較突出的是在2010年紐倫堡國際傳感器、測試測量技術展上展出的由德國科學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，并對即將發生的玻璃破碎的危險發出警告。然而并未實現量產，國內也未能引進實用。國內年前檢測技術走在前列的是中國建筑材料檢驗認證中心有限公司與廈門市宏業工程建設技術有限公司共同研發的“玻璃幕墻檢測機器人”。但是該檢測的超聲波由敲打玻璃表面產生，對已經 損傷的玻璃幕墻由破壞性危險；同時，該爬壁機器人為履帶式機器人，對于玻璃幕墻的各種凸起、管線、溝槽和各墻面之間無法實現順利過渡。
技術實現思路
本技術的目的是為克服上述現有技術的不足之處，提供一種基于超聲波無損檢測技術的玻璃幕墻質量監控系統。該系統將超聲波檢測模塊、CCD攝像頭監控攝像模塊、檢測和監控探頭機械控制模塊、無線傳輸模塊加載在爬壁機器人平臺上；將爬壁機器人置于高空玻璃幕墻表面，地面診斷控制PC機發送機器人指控指令對爬壁機器人在玻璃幕墻表面的運動進行規劃，對探頭機械工作進行控制；在爬壁機器人運動的同時，機器人平臺上安裝的CCD攝像頭監控裝置實時采集當前玻璃幕墻表面和機器人前方圖像數據，搭載的超聲波檢測模塊通過斜探頭向檢測玻璃發射超聲波，同時接受反射的超聲波數據，并將數據通過無線通信發送給PC機；PC機對接受的數據進行分別處理，在以Lab VIEW設計的可視化控制窗口中，CCD攝像頭采集的圖形數據在監控窗口實時成像，超聲波探頭接收到得反射信號數據在波形窗口中實時實現波形成像；PC機診斷系統根據波形數據進行損傷診斷與決策。本技術是以如下技術方案實現的:一種基于超聲波無損檢測技術的玻璃幕墻質量監控系統，其特征是:該監控系統包括一采用高空爬壁機器人作為檢測探頭搭載平臺；爬壁機器人平臺載有超聲波收發模塊，通過向玻璃幕墻發射超聲波并接收發射波數據；所述爬壁機器人載有CCD攝像頭監控模塊，對機器人行走狀態和檢測情況進行實施取象監控；采用無線收發模塊將爬壁機器人平臺上采集的數據信息與機械控制信號與PC機進行數據傳輸和交換；PC機采用可視化數據窗口，用于超聲波數據波形成像、波形峰值提取、損傷診斷，CCD實時監控，機械工作控制，數據存儲。所述高空爬壁機器人為尺蠖型真空吸盤爬壁機器人，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，可以驅動滑套在主支架桿上滑動，拉伸彈簧和推力彈簧并聯于上俯仰推桿和下俯仰推桿上，用于在機器人上爬時提供助力，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。所述超聲波收發模塊與CXD攝像頭監控模塊，采用TC12C5604AD單片機為控制芯片的中央處理器，以斜探頭為超聲波收發端，采用CCD攝像頭為監控設備。所述的超聲波探頭與CCD攝像頭軟管機械動作控制模塊，采用STC89C52單片機作為控制芯片中央處理器，以舵機作為工作控制器。所述的超聲波收發模塊均采用nRF24L01無線收發模塊，作為無線通訊模塊。所述的PC機可視化數據窗口采用Lab VIEW為基礎軟件設計的PC機可視化數據窗P。本技術的優點是:該監控系統為一種結構輕巧，驅動功率小，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備，能通過無線數據傳輸和遙控實現檢測數據與控制信號同地面的PC機進行交換。所述機器人為尺蠖型真空吸附爬壁機器人，其動作機構可模仿尺蠖蟲的動作，實現伸縮、俯仰與提升動作，能靈活應對墻面上各種凸起、管線、溝槽，實現不同墻面間的靈活過渡。以下結合附圖及實施例對本技術作進一步詳細說明:附圖說明圖1為監測系統結構示意圖；圖2為PC機診斷決策存儲系統不意圖；圖3為尺蠖真空吸盤爬壁機器人結構示意圖。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。具體實施方式如圖1所示:系統包括爬壁機器人和PC機，將超聲波檢測模塊、攝像頭監控攝像模塊、檢測和監控探頭機械控制模塊、無線傳輸模塊加載在爬壁機器人平臺上；將爬壁機器人置于高空玻璃幕墻表面，地面診斷控制PC機發送機器人指控指令對爬壁機器人在玻璃幕墻表面的運動進行規劃，對探頭機械工作進行控制；在爬壁機器人運動的同時，機器人平臺上安裝的攝像頭監控裝置實時采集當前玻璃幕墻表面和機器人前方圖像數據，搭載的超聲波檢測模塊通過斜探頭向檢測玻璃發射超聲波，同時接受反射的超聲波數據，并將數據通過無線通信發送給PC機；PC機對接受的數據進行分別處理，在以Lab VIEW設計的可視化控制與分析診斷窗口中，攝像頭采集的圖形數據在監控窗口實時成像，超聲波探頭接收到得反射信號數據在波形窗口中實時實現波形成像；PC機診斷系統根據波形數據進行損傷診斷與決策。如圖2所示:PC機診斷系統的處理流程，包括C⑶攝像頭成像數據和超聲波數據的處理。通過無線傳輸，PC機接受后將數據進行成像處理，在監控窗口中顯示，同時根據損傷診斷信號對當前監控畫面進行拍照取象，以圖像形式與損傷診斷評級數據一同存儲；超聲波反射數據被PC機接收后，通過數據處理在波形成像窗口中顯示，同時診斷系統對波形的波峰波谷數量，波峰波谷數據進行提取分析，與相關數據進行對照，對當前波形進行分類識別，識別出入射面波峰值、底波反射波峰值、雜質波峰值和裂紋波峰值，最后進行損傷診斷評級，與當前圖像信息和損傷玻璃位置一起，進行數據的存儲，以備檢修時使用。如圖3所示:所述高空爬壁機器人為尺蠖型真空吸盤爬壁機器人，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，可以驅動滑套在主支架桿上滑動，拉伸彈簧8和推力彈簧3并聯于上俯仰推桿11和下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于超聲波無損檢測技術的玻璃幕墻質量監控系統，其特征是：該監控系統包括一采用高空爬壁機器人作為檢測探頭搭載平臺；爬壁機器人平臺載有超聲波收發模塊，通過向玻璃幕墻發射超聲波并接收發射波數據；所述爬壁機器人載有CCD攝像頭監控模塊，對機器人行走狀態和檢測情況進行實施取象監控；采用無線收發模塊將爬壁機器人平臺上采集的數據信息與機械控制信號與PC機進行數據傳輸和交換；PC機采用可視化數據窗口，用于超聲波數據波形成像、波形峰值提取、損傷診斷，CCD實時監控，機械工作控制，數據存儲。

【技術特征摘要】
1.種基于超聲波無損檢測技術的玻璃幕墻質量監控系統，其特征是:該監控系統包括一采用高空爬壁機器人作為檢測探頭搭載平臺；爬壁機器人平臺載有超聲波收發模塊，通過向玻璃幕墻發射超聲波并接收發射波數據；所述爬壁機器人載有CCD攝像頭監控模塊，對機器人行走狀態和檢測情況進行實施取象監控；采用無線收發模塊將爬壁機器人平臺上采集的數據信息與機械控制信號與PC機進行數據傳輸和交換；PC機采用可視化數據窗口，用于超聲波數據波形成像、波形峰值提取、損傷診斷，CCD實時監控，機械工作控制，數據存儲。2.據權利要求1所述的基于超聲波無損檢測技術的玻璃幕墻質量監控系統，其特征是:所述高空爬壁機器人為尺蠖型真空吸盤爬壁機器人，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，可以驅動滑套在主支架桿...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳通，石端虎，王輝，湯成建，閆勇程，滿家祥，
申請(專利權)人：徐州工程學院，
類型：實用新型
國別省市：