[发明专利]基于超声测距和三维重构技术的水下桥墩检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于超声测距和三维重构技术的水下桥墩检测装置，其特征在于：包括超声波传感器阵列模块、数据采集模块、升降控制装置、下位机控制模块、带分析软件的上位机和通信模块；所述超声波传感器阵列模块用于在使用时紧贴被测桥墩，且通过升降控制装置控制超声波传感器阵列模块沿桥墩竖直方向上下移动；数据采集模块将超声波传感器阵列模块采集数据变送后传送至下位机控制模块；下位机控制模块用于控制升降装置并测量超声波传感器阵列模块沿桥墩竖直方向上下移动距离，下位机控制模块将超声波传感器阵列模块采集数据融合并经过通信模块传送至带分析软件的上位机，上位机分析软件通过相关算法分析后获得桥墩检测结果。

2.根据权利要求1所述的基于超声测距和三维重构技术的水下桥墩检测装置，其特征在于：所述传感器阵列模块设置于方形环绕架上，方形环绕架围绕被测桥墩设置；方形环绕架由4根等长的直安装件围绕桥墩拼装而成，相邻两边相互垂直；超声波传感器每隔一定间距安装在方形环绕架四条边上，组成4个方向的超声波传感器阵列。

3.利用权利要求2所述的基于超声测距和三维重构技术的水下桥墩检测装置进行检测的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1)建立空间三维直角坐标系；以水平面为XOY平面，桥墩竖直方向为Z轴，桥墩中心线和液位水平面交点为原点，建立桥墩检测空间三维坐标系；

S2)求取各超声波传感器空间三维坐标；方形环绕架在检测过程中平行于XOY平面，且相邻两边平行于X轴和Y轴，即第i个超声波传感器空间三维坐标为U_i＝(x_i,y_i,z_i)，其中x_i和y_i与传感器安装位置和方形环绕架尺寸有关，z_i为方形环绕架竖直方向行走距离；

S3)求取第i个传感器在t时刻测量桥墩表面点的空间三维坐标其计算公式如下：

$D_i^t=U_i^t+{\stackrel{\→}{L}}_i^t$

其中，为第i个传感器在t时刻的空间三维坐标；为第i个传感器在t时刻的测量距离向量对应的坐标表达式，即且满足为第i个超声波传感器在t时刻的测量距离；

S4)获得桥墩三维点阵云图数据，并进行三维表面绘制，重构桥墩的现场检测三维图像；

S5)根据设计文件，绘制桥墩三维图像；

S6)将现场检测三维图像和桥墩三维图像重合，识别出桥墩受损区域；

S7)计算受损区域面积。