[发明专利]基于UWB的桥梁拉索缺陷检测定位系统及方法

说明书

本发明公开了基于UWB的桥梁拉索缺陷检测定位系统及方法，包括检测机器人、里程编码器、检测相机、图像分割器、图传单元、远程主机、UWB基站、机器人定位标签，UWB基站固定在拉索末端位置，方法为：一、开启拉索检测机器人和远程主机，测量机器人初始位置D₀；二、UWB基站和机器人定位标签进行高频脉冲收发，通过DS‑TWR算法计算机器人相对于基站位置D_t；三、远程主机对机器人进行控制，检测机器人的里程D_tc和速度V_tc；四、检测机器人相机获取拉索表面图像；五、远程主机对距离D_t进行最优估计得到D_t（es）；六、用多传感器数据融合算法对D_t（es）和D_tc进行融合估计，得到位置数据D_t(ESL)；七、远程主机通过图像识别完成拉索缺陷图像识别，结合D_t(ESL)确定缺陷位置。

技术领域

本发明属探伤机器人定位技术领域，具体来说，涉及基于UWB的桥梁拉索缺陷检测定位系统及方法。

背景技术

经济的快速发展，桥梁有着越来越重要的意义。经济发展的同时，桥梁的建造技术也在不断提升。桥梁也逐渐从以前的木桥、石桥转变为现在的钢筋混泥土桥以及钢架桥。桥梁的功能也越来越多种多样，有城市内的立交桥，跨江大桥，跨山大桥，跨海大桥。桥梁的变化使我们的生活越来越便利。越来越高潮的建桥技术使大跨度桥梁层出不穷。其中，斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥具有更大的跨越能力，而且造型优美，经济，是大跨度桥梁的最首选方案。

要由受压的桥塔、受拉的索和承弯的梁体组成。在斜拉索的正常工作中，斜拉索会受到桥面动载荷、风雨振、日照以及腐蚀性气体的反复作用，很容易发生外层护套破损，局部钢丝锈蚀等病害。斜拉索护套的损坏导致内部钢丝暴露在空气中，还有的斜拉索表面附着有油污可能渗透到索内部，加速钢丝的腐蚀，若不定期维护，最终会因钢丝腐蚀失效导致斜拉索失效甚至桥面坍塌等事故。

测机器人属于高空作业机器人，有效的代替了人工检测。目前拉索机器人的精确定位以及拉索缺陷识别定位依旧是机器人应用过程中的重点和难点。单纯的依靠电机编码器的里程信息产生过大的累计误差，不利于精确定位。

发明内容

解决上述问题，本发明公开了基于UWB的桥梁拉索缺陷检测定位系统及方法，解决拉索检测机器人运行过程中的定位问题，提高拉索缺陷定位精度。

本发明的目的在于提供基于UWB的桥梁拉索缺陷检测定位系统及方法，解决拉索检测机器人运行过程中的定位问题，提高拉索缺陷定位精度。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

基于UWB的桥梁拉索检测机器人和拉索缺陷定位系统，该定位系统包括用于桥梁拉索的检测机器人、里程编码器、四个检测相机、图像分割器、图传单元、远程主机、UWB基站、机器人定位标签，编码器安装在检测机器人驱动轮上，UWB基站安装在待测拉索最低端，机器人定位标签安装于检测机器人，远程主机用于机器人控制和接收处理图像。

基于UWB的桥梁拉索检测机器人和拉索缺陷定位方法,具体流程包括；

步骤(1)：所述的UWB基站固定在拉索末端位置，开启拉索检测机器人，开启远程主机，等待系统初始化完成，测量机器人初始位置D₀。

步骤(2)：所述UWB基站和机器人定位标签之间多次进行高频脉冲的发送和反馈，获取飞行时间TOF并计算检测机器人相对于UWB基站的距离D_t，并发送给远程数据。

步骤(3)：所述检测机器人通过电机驱动在待测拉索上运行，电机编码器记录电机转过的圈数，计算检测机器人的里程D_tc和速度V_tc。步骤(4)：所述四个检测相机获取拉索当前位置360度图像，并合成一张图像发送给远程主机。