[发明专利]一种用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下检测装置和检测方法，具体地，涉及一种用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置和方法。

背景技术

在国内的水利水电工程中，现有9万多座水库大坝，在水库大坝安全检测和维护过程中，需要探明水下混凝土缺陷、大坝渗漏、面板裂缝与淘蚀、金属结构腐蚀和水库淤积等安全运行隐患。对于坝后消力池、尾水渠和海漫等水下结构的检测，现有技术是采用多波束和侧扫声呐，沿着一定的测线进行扫测，可快速扫描整个水下区域。

多波束测深系统也称声纳阵列测深系统，是利用发射换能器阵列向水下发射宽扇区覆盖的声波，利用接收换能器阵列对声波进行窄波束接收，通过发射、接收扇区指向的正交性形成对水下地形的照射脚印，对这些脚印进行恰当的处理，一次探测就能给出与航向垂直的垂面内上百个甚至更多的水底被测点的水深值，从而能够精确、快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化，比较可靠地描绘出水下地形的三维特征。

然而，现有多波束测深系统在消力池和海漫等坝后过流面检测时，对于垂直面的混凝土缺陷是有困难的，而侧扫声呐只能获得二维地貌声图，对冲刷缺陷，例如淘蚀等的尺寸参数获取是有困难的。根据多波束发射换能器的工作原理，多波束的声信号传播到垂直面时，大部分会反射向底部水平面，然后经过二次反射，被接收换能器捕捉(图1显示了声信号的第一次反射)。这样在多波束正常安装作业时，不管其波束开角有多大，总能在垂直面出现波束信号空白区域。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于移动式水下三维成像技术的大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置和方法，利用水下机器人(ROV)作为检测平台，搭载光学摄像和三维成像声呐，对导墙等大坝垂直面的水下缺陷进行精细扫描检测，弥补多波束扫测时出现的数据空白，解决导墙淘蚀现象类似的水下结构缺陷的检测应用。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置，其中，所述的装置包含搭载平台、云台以及检测设备；所述的搭载平台为遥控无人潜水器，所述的搭载平台包含框架、浮力块、推进器以及电子舱；所述的云台为机械旋转云台，所述的检测设备包含光学摄像机和三维成像声呐。水下机器人或叫无人有缆潜器抑或遥控无人潜水器(Remote Operational Vehicle，ROV)，是一种利用自身搭载的仪器设备在水下进行人为操纵作业的潜水设备。水下的ROV本体有浮力材料、框架、推进器及相应的电子舱，水上的控制系统通过一定长度的脐带缆将电力和控制信号传到水下的ROV本体，并将数据信号上传到控制系统并输出。ROV本体利用浮力材料来调整载荷的大小，通过改变框架来选择搭载诸如高清摄像头、广角/微光摄像头、图像声呐、三维扫描声呐、超短基线信标、多功能机械手、采样仪器等设备。

上述的用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置，其中，所述的搭载平台，其框架两侧设有竖直的侧栏，中间设有水平的隔板架。隔板架通过螺栓与侧栏固定，隔板架到侧栏顶端的距离优选为侧栏高度的1/2～1/3。框架的材质优选为防锈金属空心框架。

上述的用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置，其中，所述的框架，其隔板架之上固定有机械旋转云台，机械旋转云台上部固定有检测设备。

上述的用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置，其中，所述的框架，其隔板架上的中间位置设有固定座，所述的机械旋转云台的底部设有底座，通过底座与框架上层的固定座连接固定；所述的机械旋转云台能够水平旋转180°；机械旋转云台的上部设有能够竖直旋转360°的旋转臂，旋转臂的顶端固定检测设备，能实现上下检测仰角的调整，确保进行水下水平扫描和360°球形扫描。

上述的用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置，其中，所述的框架，其隔板架之上固定有若干浮力块，所述的浮力块设置在机械旋转云台外围。

上述的用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置，其中，所述的框架，其隔板架之上还固定有电子舱，所述的电子舱设置在机械旋转云台与浮力块之间；所述的电子舱与机械旋转云台、检测设备以及推进器通过线缆电连接，通过电子舱对机械旋转云台、检测设备以及推进器进行控制和数据传输。所述的电子舱密封。

上述的用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置，其中，所述的框架，其隔板架从边缘向下与两侧的侧栏之间设有三角形的支撑架。

上述的用于大坝水下垂直面冲刷缺陷检测的装置，其中，所述的框架，其隔板架下方固定有若干推进器。