[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

说明书

本发明公开的融合视声技术的水下结构超声检测方法及装备，包括：建立以船只作为水下定位基点的局部坐标系统；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进行盲区判断和水声检测损伤判断，若存在盲区，则记录盲区坐标Q1，若存在损伤，输出存在大尺度损伤，否则采用水下云台相机进行盲区判断和视觉检测损伤判断；若存在盲区，则记录盲区坐标Q2，若存在损伤，输出水下结构存在中等尺度损伤，否则在盲区坐标Q1和/或Q2区域采用纵波探头开展超声检测，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。本发明采用水声信号、视觉信号、超声信号分别表征大尺度、中等尺度、小尺度损伤，实现检测效率和精度的平衡。

技术领域

本发明涉及水下结构检测技术领域，具体涉及一种融合视声技术的水下结构超声检测方法及装备。

背景技术

大坝、桥墩、闸门、船舶、管道中存在金属或混凝土制成的水下工程结构，由于运行需要，这些结构一旦服役，就难以与水体分离，从而无法在无水环境中开展检测，评估结构安全性，为此需要提出水下结构检测方法。

现有技术主要采用如下几种方案进行水下结构检测：

1）采用钻芯取样、切割取样等方法，开展破坏性取样，并将试样送入实验室检测其材料性能和力学参数，其缺点在于对原结构有损，需要开展修补，危害原结构安全。

2）采用多波束声呐探测，通过水声在结构表面的回弹，检测水下结构的外观形态，由于仪器设置了多对发射、接收器，可以同时发射、接收、解算多组波束，从而提高检测效率，实现km级别的大范围快速检测，但其缺点在于：分辨率低，只有结构出现明显损伤（通常为m级别）才能检出；受浑浊水质、高速水流的干扰大；结构表面被水生植物淤泥覆盖时无法检测损伤；其仅能检测结构表面损伤，无法检测材性退化，内部空洞、钢筋脱粘、土体脱空等损伤。

3）水下视频检测，通过探照灯和水下摄像机，检测结构表观裂缝，检测速度、范围低于多波束声呐，高于超声方法，检测精度高于多波束声呐，低于超声方法，水下视频检测可以识别结构裸露表面的裂缝和破损，但其缺点在于：当水质浑浊、水深光照低、或结构表面被水生植物淤泥覆盖时，无法检测损伤；其仅能检测结构表面损伤，无法检测材性退化，内部空洞、钢筋脱粘、土体脱空等损伤。

发明内容

发明目的：针对现有技术采用单一信号源对水下结构开展检测，检测效率和精度二者无法平衡，本发明提供一种融合视声技术的水下结构超声检测方法及装备，采用通过水声、视频、超声信号三者的融合，实现由米到分米再到厘米的多尺度损伤检测，当大尺度损伤检测过程中发现大尺度损伤后，即停止检测，从而在兼顾检测效率的基础上，可以逐步细化检测精度，快速排查出不同尺度的结构损伤。

技术方案：本发明所述融合视声技术的水下结构超声检测方法及装备，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；