[发明专利]一种融合视声技术的水下结构超声检测方法及装备

权利要求书

1.一种融合视声技术的水下结构超声检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在水中部署搭载有水下定位信标的水下遥控机器人，在水面停泊搭载有GPS定位系统的船只，GPS定位系统通过接收器获取水下定位信标发送的信号并进行位置计算，建立以船只作为水下定位基点的局部坐标系统(x,y,z)；

S2：水下遥控机器人采用多波束图像声呐对水下结构表面状态开展扫描，生成水下结构表面形态的像素图谱P1(x,y,z)，对像素图谱P1(x,y,z)进行处理得到水声检测损伤图谱P2(x,y,z)；基于P2(x,y,z)分别进行损伤判断和盲区判断，若判断存在盲区，则记录盲区坐标Q1，执行S4；若判断存在损伤，输出水下结构存在大尺度损伤，结束检测，若判断不存在损伤时，执行S3；

S3：水下遥控机器人采用水下云台相机对水下结构拍摄视频，通过拍摄视频的灰度值生成像素图谱P3(x,y,z)，对像素图谱P3(x,y,z)进行处理得到视觉检测损伤图谱P4(x,y,z)；基于P4(x,y,z) 分别进行损伤判断和盲区判断，若判断存在盲区，则记录盲区坐标Q2，执行S4；若判断存在损伤，输出水下结构存在中等尺度损伤，结束检测；

S4：在盲区坐标Q1和/或Q2区域，通过水下遥控机器人搭载的机械砂轮进行打磨，形成裸露的结构表面，然后执行S5；

S5：水下遥控机器人采用纵波探头垂直抵靠在结构表面开展超声检测，其中结构表面中心的探头用于激发脉冲波，结构表面周围的探头用于接受脉冲波，对接受脉冲波进行成像处理得到像素图谱P5(x,y,z)，对像素图谱P5(x,y,z)进行处理得到超声检测损伤图谱P6(x,y,z)，基于P6(x,y,z)进行损伤判断，若判断存在损伤时，输出水下结构存在小尺度损伤，结束检测，执行S6；

S6：在空间中对坐标(x,y,z)处的结构表面成像并进行坐标(x,y,z)处的P2、P4、P6像素叠加，生成损伤云图P7，损伤云图P7的像素图谱=P2+P4+P6。

2.根据权利要求1所述的融合视声技术的水下结构超声检测方法，其特征在于：所述水下遥控机器人采用blue ROV，所述水下定位信标采用USBL XL150，所述船只通过拖拽超短基线接收器UGPS100与水下定位信标USBL X150互馈信号，GPS定位系统解算水下遥控机器人blue ROV与船只的相对位置。

3.根据权利要求1所述的融合视声技术的水下结构超声检测方法，其特征在于：所述S2中对P1开展归一化操作：P2(x,y,z)=P1(x,y,z)/max(P1(x,y,z))，max(P1(x,y,z))是指对P1矩阵取所有像素的最大值，归一化后P2的数值在0至1之间，P2(x,y,z)代表坐标(x,y,z)处水声反射强度，数值越接近0，代表水声强度越低、结构表面损伤程度越大。

4.根据权利要求1所述的融合视声技术的水下结构超声检测方法，其特征在于：对P3开展归一化操作：P4(x,y,z)=P3(x,y,z)/max(P3(x,y,z))，max(P3(x,y,z)) 是指对P3矩阵取所有像素的最大值，归一化后P4的数值在0至1之间，P4(x,y,z)代表坐标(x,y,z)处光学反射强度，数值越接近0，代表光学强度越低、结构表面损伤程度越大。

5.根据权利要求1所述的融合视声技术的水下结构超声检测方法，其特征在于：所述S5中采用9只纵波探头垂直抵靠在结构表面，其中1只位于结构表面中心用于激发脉冲波，8只在结构表面以90mm半径的圆环均匀布置；激励脉冲由普源DG822信号发生器，发生信号经PINTEK HA205放大器放大，接入位于中心的纵波探头激发，接收信号经PXPA3放大，再由周边的8只纵波探头接收，接收信号由普源DS1102Z-E示波器存储。