用于混凝土裂缝检测的无人机

本实用新型涉及无人机设备技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种用于混凝土裂缝检测的无人机。

背景技术：

混凝土是桥梁工程的主要建筑材料，但存在着易裂、抗拉强度低等缺点，尤其是大体积混凝土结构，易产生表面裂缝。裂缝是混凝土工程最常见的缺陷，也是建筑结构最早暴露出的退化迹象之一，岀现裂缝会使得腐蚀性物质更容易渗入混凝土内部，对混凝土设施的耐久性和安全性造成隐患，严重的甚至会造成结构性的破坏。因此，加强混凝土裂缝的检查和养护工作尤为重要。

目前常用的裂缝检测手段以传统的接触式检测方法为主，即由检测人员携带设备，近距离接触裂缝检测区域，以开展裂缝检测工作，所使用的检测设备主要包括：接触式混凝土裂缝观测仪、混凝土标准裂缝比对卡、红外线及热能测试等。此种方法存在非常大的局限性和弊端，如当进行高大建构筑物时需要使用大量脚手架、升降设备，甚至高空作业平台，消耗大量经济、人力成本，对作业人员安全构成隐患。其次，设备的准备工作与人员操作的工作量非常大，很容易影响实验的总体进程。

而无人机因为其飞行的巨大优势，为裂缝检测提供了有力的支持，并随着图像识别算法技术愈发成熟，基于数字图像的裂缝检测系统将逐渐替代传统的接触式检测方法用于公路、隧道和桥梁等混凝土结构裂缝检测。但是，无人机飞行的平稳性将直接影响到裂缝识别的准确度，进而影响之后的裂缝长度、宽度等信息的计算。

因此，亟需设计一种能够稳定飞行并对混凝土裂缝进行检测用于混凝土裂缝检测的无人机。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型的另外一个目的是针对飞行状态下无人机的高度会产生误差而影响探测到的裂缝深度误差大的问题，提供一种便于调节无人机中的距离传感器所在高度以降低裂缝深度误差的用于混凝土裂缝检测的无人机。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于混凝土裂缝检测的无人机，包括：机身、l形滑动导轨、驱动装置、导航模块、工作站、通信及传输模块、运动控制器和距离传感器。

机身，其底部设置有l形滑动导轨。

用于驱动机身移动的驱动装置。

用于对驱动装置进行导航的gps/ins组合导航模块。

用于向无人机发送信号、并接收和显示无人机传输回来的数据的工作站。

用于与工作站双向通信的通信及传输模块，以接收工作站的指令信号以及将导航模块的位置信息传输给工作站。

用于控制机身移动的运动控制器，其分别与驱动装置、通信及传输模块通信电连接，以根据工作站的指令信号控制驱动装置的运行。

用于探测距离的距离传感器，所述距离传感器通过与所述l形滑动导轨相匹配的滑块连接在所述l形滑动导轨上并沿所述l形滑动导轨移动，所述距离传感器与所述通信及传输模块通信电连接，以将探测的距离数据传输给工作站。

上述技术方案中，首先，当需要进行混凝土裂缝检测时，通过运动控制器控制无人机飞行至指定高度，再根据导航模块中预设的路线进行混凝土裂缝检测；在混凝土裂缝检测的过程中，通过控制距离传感器在l形滑动导轨上的滑动可至少探测3个点的裂缝深度，同时，可根据3个点的裂缝深度反馈无人机的高度是否改变，并以此作为调整。例如，l形滑动导轨的3个端点设为a、b、c，距离传感器在l形滑动导轨上的运动轨迹为abc或cba，当第一次以abc为运动轨迹进行探测，得到a、b、c3个点的裂缝深度数据后，先控制距离传感器移动至b的位置，再控制无人机向前移动距离ab，此时距离传感器所在的位置为向前移动前a的位置，则可根据此时探测得到的a处裂缝深度的数据与上一个b处裂缝深度的数据的差异来调节无人机的高度。

优选的是，所述l形滑动导轨内设置有传动带槽、传送带和驱动电机，所述距离传感器通过与所述传送带配合的滑块连接在所述传送带上，所述驱动电机驱动所述传送带在所述传送带槽内移动以使所述距离传感器沿所述传送带槽运动；所述驱动电机与所述运动控制器通信电连接。

优选的是，所述l形滑动导轨包括第一滑轨和第二滑轨，所述第二滑轨连接在所述第一滑轨的任意一端并与所述第一滑轨垂直；所述第一滑轨和所述第二滑轨的两端均设置有凸起，以防止滑块从滑轨中滑出。

优选的是，用于混凝土裂缝检测的无人机还包括电动液压伸缩杆，所述电动液压伸缩杆的第一端与所述滑块固定连接，第二端垂直所述滑轨并远离所述滑块伸延，且所述距离传感器连接在所述电动液压伸缩杆的第二端以使得所述距离传感器随着所述电动液压伸缩杆的伸缩远离或靠近所述滑块。

上述方案中，通过电动液压伸缩杆的设置以便于对测量高度进行纠偏，以提高混凝土裂缝检测的准确度。例如，l形滑动导轨的3个端点设为a、b、c，距离传感器在l形滑动导轨上的运动轨迹为abc或cba，当第一次以abc为运动轨迹进行探测，得到a、b、c3个点的裂缝深度数据后，先控制距离传感器移动至b的位置，再控制无人机向前移动距离ab，此时距离传感器所在的位置为向前移动前a的位置，则可根据此时探测得到的a处裂缝深度的数据与上一个b处裂缝深度的数据的差异来调节电动液压伸缩杆的伸缩以进行纠偏，则无需再调节无人机的高度来进行纠偏。

优选的是，所述机身上还设置有气压传感器，所述气压传感器分别与驱动装置、运动控制器通信连接。

上述方案中，在无人机飞行的过程中，通过气压传感器所采集得到的压强数据对驱动装置进行控制，以便于驱动装置进行调控，使得无人机能够保持飞行高度的平稳性。优选的是，机身的头部两侧和机身的尾部还分别设置有双螺旋桨装置，且机身的头部两侧和机身的尾部的双螺旋桨装置处于同一水平面上并形成三角形排列；所述双螺旋桨装置分别与驱动装置、运动控制器通信连接；其中，所述双螺旋桨装置包括上螺旋桨装置和下下螺旋桨装置，所述上螺旋桨装置包括上螺旋桨、上传动齿轮、上套管和上电机；所述上电机和所述上套管安装在所述机身上；所述上套管的下端与所述上传动齿轮同轴连接，所述上套管的上端与所述上螺旋桨连接；所述上电机的动力输出齿轮与所述上传动齿轮啮合，以通过上电机驱动所述上传动齿轮转动，进而带动所述上螺旋桨转动；所述下螺旋桨装置包括下螺旋桨、下传动齿轮、下套管和下电机；所述下电机和所述下套管安装在所述机身上；所述下套管的下端与所述下传动齿轮同轴连接，所述下套管的上端与所述下螺旋桨连接；所述下电机的动力输出齿轮与所述下传动齿轮啮合，以通过下电机驱动所述下传动齿轮转动，进而带动所述下螺旋桨转动。

优选的是，所述双螺旋装置上还设置有防护罩，以保护螺旋桨。

本实用新型至少包括以下有益效果：

首先，本实用新型的用于混凝土裂缝检测的无人机当需要进行混凝土裂缝检测时，通过运动控制器控制无人机飞行至指定高度，再根据导航模块中预设的路线进行混凝土裂缝检测；在混凝土裂缝检测的过程中，通过控制距离传感器在l形滑动导轨上的滑动可至少探测3个点的裂缝深度，同时，可根据3个点的裂缝深度反馈无人机的高度是否改变，并以此作为调整。

其次，本实用新型的用于混凝土裂缝检测的无人机可通过电动液压伸缩杆的设置以便于对测量高度进行纠偏，以提高混凝土裂缝检测的准确度。

最后，本实用新型的用于混凝土裂缝检测的无人机在无人机飞行的过程中，通过气压传感器所采集得到的压强数据对驱动装置进行控制，以便于驱动装置进行调控，使得无人机能够保持飞行高度的平稳性。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中的用于混凝土裂缝检测的无人机的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例2中的用于混凝土裂缝检测的无人机的一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例2的用于混凝土裂缝检测的无人机中l形滑动导轨于距离传感器的连接结构示意图；

图4为本实用新型实施例2的用于混凝土裂缝检测的无人机中双螺旋桨装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

图1示出了本实用新型的一种实现形式，一种用于混凝土裂缝检测的无人机，包括：机身1、l形滑动导轨2、驱动装置3、导航模块4、工作站、通信及传输模块5、运动控制器6和距离传感器7。

机身1，其底部设置有l形滑动导轨2。

用于驱动机身移动的驱动装置3。

用于对驱动装置进行导航的gps/ins组合导航模块4。

用于向无人机发送信号、并接收和显示无人机传输回来的数据的工作站。

用于与工作站双向通信的通信及传输模块5，以接收工作站的指令信号以及将导航模块4的位置信息传输给工作站。

用于控制机身移动的运动控制器6，其分别与驱动装置3、通信及传输模块5通信电连接，以根据工作站的指令信号控制驱动装置3的运行。

用于探测距离的距离传感器7，所述距离传感器7通过与所述l形滑动导轨2相匹配的滑块8连接在所述l形滑动导轨2上并沿所述l形滑动导轨2移动，所述距离传感器7与所述通信及传输模块5通信电连接，以将探测的距离数据传输给工作站。

该实施例的方案，当需要进行混凝土裂缝检测时，通过运动控制器控制无人机飞行至指定高度，再根据导航模块中预设的路线进行混凝土裂缝检测；在混凝土裂缝检测的过程中，通过控制距离传感器在l形滑动导轨上的滑动可至少探测3个点的裂缝深度，同时，可根据3个点的裂缝深度反馈无人机的高度是否改变，并以此作为调整。例如，l形滑动导轨的3个端点设为a、b、c，距离传感器在l形滑动导轨上的运动轨迹为abc或cba，当第一次以abc为运动轨迹进行探测，得到a、b、c3个点的裂缝深度数据后，控制距离传感器移动至b的位置，再控制无人机向前移动距离ab，此时距离传感器所在的位置为向前移动之前a点的位置，则可根据此时探测得到的a点处的裂缝深度的数据与上一个b点处裂缝深度的数据的差异来调节无人机的高度。检测得到的距离数据通过通信及传输模块传输给工作站进行收集。

实施例2

图2～图4示出了本实用新型的另外一种实现形式，一种用于混凝土裂缝检测的无人机，包括：机身1、l形滑动导轨2、驱动装置3、导航模块4、工作站、通信及传输模块5、运动控制器6和距离传感器7。

机身1，其底部设置有l形滑动导轨2。

用于驱动机身移动的驱动装置3。

用于对驱动装置进行导航的gps/ins组合导航模块4。

用于向无人机发送信号、并接收和显示无人机传输回来的数据的工作站。

用于与工作站双向通信的通信及传输模块5，以接收工作站的指令信号以及将导航模块4的位置信息传输给工作站。

用于控制机身移动的运动控制器6，其分别与驱动装置3、通信及传输模块5通信电连接，以根据工作站的指令信号控制驱动装置3的运行。

用于探测距离的距离传感器7，所述距离传感器7通过与所述l形滑动导轨2相匹配的滑块8连接在所述l形滑动导轨2上并沿所述l形滑动导轨2移动，所述距离传感器7与所述通信及传输模块5通信电连接，以将探测的距离数据传输给工作站。

进一步的，所述l形滑动导轨2内设置有传动带槽21、传送带22和驱动电机23，所述距离传感器7通过与所述传送带22配合的滑块8连接在所述传送带22上，所述驱动电机23驱动所述传送带22在所述传送带槽21内移动以使所述距离传感器7沿所述传送带槽21运动；所述驱动电机23与所述运动控制器6通信电连接。

进一步的，所述l形滑动导轨2包括第一滑轨25和第二滑轨26，所述第二滑轨26连接在所述第一滑轨25的任意一端并与所述第一滑轨25垂直；所述第一滑轨25和所述第二滑轨26的两端均设置有凸起27，以防止滑块8从滑轨中滑出。

进一步的，用于混凝土裂缝检测的无人机还包括电动液压伸缩杆81，所述电动液压伸缩杆81的第一端与所述滑块8固定连接，第二端垂直所述滑块8并远离所述滑块8伸延，且所述距离传感器7连接在所述电动液压伸缩杆81的第二端以使得所述距离传感器7随着所述电动液压伸缩杆81的伸缩远离或靠近所述滑块8。

进一步的，所述机身1上还设置有气压传感器9，所述气压传感器9分别与驱动装置3、运动控制器6通信连接。

进一步的，机身1的头部两侧和机身的尾部还分别设置有双螺旋桨装置10，且机身的头部两侧和机身的尾部的双螺旋桨装置10处于同一水平面上并形成三角形排列；所述双螺旋桨装置10分别与驱动装置3、运动控制器6通信连接；其中，所述双螺旋桨装置10包括上螺旋桨装置11和下下螺旋桨装置12，所述上螺旋桨装置11包括上螺旋桨111、上传动齿轮112、上套管113和上电机114；所述上电机114和所述上套管113安装在所述机身1上；所述上套管113的下端与所述上传动齿轮112同轴连接，所述上套管113的上端与所述上螺旋桨111连接；所述上电机114的动力输出齿轮与所述上传动齿轮112啮合，以通过上电机114驱动所述上传动齿轮112转动，进而带动所述上螺旋桨111转动；所述下螺旋桨装置12包括下螺旋桨121、下传动齿轮122、下套管123和下电机124；所述下电机124和所述下套管123安装在所述机身1上；所述下套管123的下端与所述下传动齿轮122同轴连接，所述下套管123的上端与所述下螺旋桨121连接；所述下电机124的动力输出齿轮与所述下传动齿轮122啮合，以通过下电机124驱动所述下传动齿轮122转动，进而带动所述下螺旋桨121转动。

进一步的，所述双螺旋装置10上还设置有防护罩11，以保护螺旋桨。

该实施例的方案，在实施例1的基础上，l形滑动导轨的3个端点设为a、b、c，距离传感器在l形滑动导轨上的运动轨迹为abc或cba，当第一次以abc为运动轨迹进行探测，得到a、b、c3个点的裂缝深度数据后，先控制距离传感器移动至b的位置，再控制无人机向前移动距离ab，此时距离传感器所在的位置为向前移动前a的位置，则可根据此时探测得到的a处裂缝深度的数据与上一个b处裂缝深度的数据的差异可知无人机飞行的误差高度，通过调节电动液压伸缩杆的伸缩以进行纠偏后，再继续测量另外两个点位置的裂缝深度的数据。

其次，在无人机飞行的过程中，通过气压传感器所采集得到的压强数据对驱动装置进行控制，以便于驱动装置进行调控，使得无人机能够保持飞行高度的平稳性。优选的是，机身的头部两侧和机身的尾部还分别设置有双螺旋桨装置，且机身的头部两侧和机身的尾部的双螺旋桨装置处于同一水平面上并形成三角形排列；所述双螺旋桨装置分别与驱动装置、运动控制器通信连接。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此，在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。