CN210108984U - 一种基于无人机的建筑外立面检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无人机的建筑外立面检测装置。包括：无人机本体，无人机本体设有影像采集模块、无线传输模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、主控模块，影像采集模块设于无人机本体外部前端，敲击模块和声音采集模块设于无人机外部并与无人机本体连接，影像采集模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、无线传输模块分别与主控模块连接。本实用新型通过采集建筑外立面的影像信息以及问题点的敲击声音并传输至监控平台，监控人员通过影像信息和声音信息判断外立面是否存在质量缺陷，提高了检测的准确性和工作效率，克服了人工检测中的拍照效果差和高空作业的风险。

Description

一种基于无人机的建筑外立面检测装置

技术领域

本实用新型涉及建筑质量检测领域，更具体地，涉及一种基于无人机的建筑外立面检测装置。

背景技术

我国已建成的房屋越来越多，从2007年开始，全国开始推广外墙保温***，以达到建筑节能保温的效果。目前我国建筑结构的设计使用年限一般为50年，而外墙保温的设计使用年限只有25年，且由于外墙保温推广使用时间短，相关研究较少，施工质量难以保证。近年来各地外墙保温***均出现开裂、脱落、渗水、保温性能下降等质量问题，同时瓷砖、真石漆、砂浆等类型的建筑外墙也存在不同程度的缺陷，对于建筑外墙质量缺陷的检测的需求越来越多。

目前，对于现有建筑外墙质量的检测现有的检测方法为:

(1)工作人员去现场，靠人眼检测；

(2)工作人员在现场手持热成像相机拍照；

(3)针对较高建筑，需要爬都对面相同高度的大楼拍照；

(4)照片拷贝到电脑，在后期专家查看和分析处理；

上述检测方法的原理是利用热成像机探测墙面不同区域的温度，通过对墙面温度差的比较，得出墙面缺陷的结论。

现有检测方法存在以下问题：

(1)建筑有底层和高层建筑，肉眼可见区域有限；

(2)相机的拍摄角度有限，(和墙面的夹角不宜大于40°，否则照片无效)，实际拍摄时要求人手机相机尽量和墙面垂直，为拍摄工作带来极大的不便，当为高楼拍摄时，需要到对面的大楼拍摄，耗费拍摄人员的时间，并且拍摄距离远近也会影响拍摄的效果；

(3)部分例如屋顶检测，需要人员登高勘探，增加了人员受伤的风险，事故时有发生；

(4)勘探专家数量有限，现场勘探需要专家奔波于全国各地，现有人员无法满足全国各地日益增加的检测任务，效率偏低；

(5)在专家进行问题点确认后，往往还需人工到现场进行疑似问题点的二次确认，从而最终确定问题点，无法做到智能勘测-智能复核一体化。

因此，期待开发一种能够替代人工检测的建筑外立面检测方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种基于无人机的建筑外立面检测装置，实现对建筑外立面的远程检测，有效提高检测的准确性，同时提高了工作效率以及工作人员的安全性。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种基于无人机的建筑外立面检测装置，包括：无人机本体，所述无人机本体设有影像采集模块、无线传输模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、主控模块，所述影像采集模块设于所述无人机本体外部前端，所述敲击模块和所述声音采集模块设于所述无人机外部并与所述无人机本体连接，所述影像采集模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、无线传输模块分别与所述主控模块连接；

所述测距模块用于测量其与所述建筑外立面之间的距离；

所述影像采集模块用于采集建筑外立面的影像信息；

当所述距离在预定距离范围内时所述主控模块控制所述敲击模块执行敲击动作；

所述声音采集模块用于采集所述敲击模块的敲击声音。

优选地，所述敲击模块包括空鼓锤和支撑杆，所述支撑杆的一端设置于所述无人机本体的尾部，所述支撑杆的另一端能够支撑所述空鼓锤。所述空鼓锤包括钢球，所述钢球通过连接线可拆卸连接于所述无人机本体底部，所述连接线与所述支撑杆的长度相同。

优选地，所述支撑杆的所述一端可拆卸连接于所述无人机本体的尾部，所述另一端设有电池铁，所述主控模块通过控制所述电磁铁的通断电控制所述电磁铁对所述钢球的吸附状态。

优选地，所述影像采集模块为双光摄像头，所述双光摄像头包括可见光摄像头和热成像摄像头。

优选地，所述声音采集模块包括拾音器。

优选地，所述定位模块包括GPS定位装置。

优选地，所述测距模块包括红外TOF装置。

优选地，所述无线传输模块通过地面基站与远程监控平台通信连接。

本实用新型的有益效果在于：

通过测距模块能够测量其与建筑外立面之间的距离，当在预定距离范围内时，主控模块控制敲击模块执行敲击动作，影像采集模块采集建筑外立面的影像信息，声音采集模块采集敲击模块的敲击声音。影像信息和声音信息通过无线传输模块传输至监控平台，监控人员可通过监控平台根据采集的影像信息和声音信息判断外立面是否存在质量缺陷。

该检测装置能够提高检测的准确性并提高工作效率，同时克服了人工检测中的拍照效果差和高空作业的风险；通过可见光摄像头和热成像摄像头同时采集建筑外立面正常彩色影像和热成像影像，有益于准确判断建筑外立面的隐藏缺陷，实现了对建筑外立面的智能勘测，通过撞击拾音检测及远程监控平台分析能够实现专家远程对问题点的分析判断，提高工作效率，同时避免了人工到现场对疑似问题点进行复核的风险，实现了对建筑外立面缺陷的智能分析和智能复核。

本实用新型的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本实用新型的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本实用新型示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种基于无人机的建筑外立面检测装置的示意图。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的一种基于无人机的建筑外立面检测装置的连接关系示意图。

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的一种基于无人机的建筑外立面检测装置的双光摄像头示意图。

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的一种基于无人机的建筑外立面检测装置的自动巡航检测示意图。

附图标记说明：

1、无人机本体；2、影像采集模块；3、无线传输模块；4、定位模块； 5、测距模块；6、敲击模块；7、声音采集模块；8、主控模块；9、支撑杆； 10、钢球；11、可见光摄像头；12、热成像摄像头。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型的一种基于无人机的建筑外立面检测装置，包括：无人机本体，无人机本体设有影像采集模块、无线传输模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、主控模块，影像采集模块设于无人机本体外部前端，敲击模块和声音采集模块设于无人机外部并与无人机本体连接，影像采集模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、无线传输模块分别与主控模块连接；

测距模块用于测量其与建筑外立面之间的距离；

影像采集模块用于采集建筑外立面的影像信息；

当距离在预定距离范围内时主控模块控制敲击模块执行敲击动作；

声音采集模块用于采集敲击模块的敲击声音。

具体地，测距模块能够测量其与建筑外立面之间的距离，当在预定距离范围内时，主控模块控制敲击模块执行敲击动作，影像采集模块采集建筑外立面的影像信息，声音采集模块采集敲击模块的敲击声音，影像信息和声音信息通过无线传输模块传输至监控平台。监控人员可通过监控平台通过影像信息和声音信息判断外立面是否存在质量缺陷。例如，可通过采集的建筑外立面的影像信息初步判断问题点，之后通过疑似问题点的敲击声音进行二次判断，有效提高检测的准确性，通过无人机替代人工进行高空作业，有效提高工作人员的安全性。

在一个示例中，敲击模块包括空鼓锤和支撑杆，支撑杆的一端设置于无人机本体的尾部，支撑杆的另一端能够支撑空鼓锤；空鼓锤包括钢球，钢球通过连接线可拆卸连接于无人机本体底部，连接线与支撑杆的长度相同。

具体地，支撑杆一端连接于无人机本体尾部并向无人机后方伸出，当无人机本体水平悬停状态时，支撑杆能够保持水平，支撑杆应选择材质轻盈的材质以减轻无人机的配重，如碳纤维等，本领域人员容易实现；连接线可以是与连接杆长度相同的细钢丝或结实的软绳等，一端与无人机底部可拆卸连接，另一端与钢球连接固定连接，根据无人机的实际配重情况选择钢球的大小和重量保证敲击力度满足测量需求的同时保证无人机正常平稳的飞行。

更具体地，连接线和支撑杆的长度根据实际情况进行设置，例如无人机本体可以采用四旋翼无人机，如果无人机包括旋翼整体的长宽高分别为 60cm、55cm、30cm，无人机与建筑外立面需要的最小安全飞行距离为20cm，执行敲击动作时，无人机前端应朝向建筑外立面，那么连接线的长度应大于50cm才能保证空钢球能够撞击到建筑外立面，但钢球摆动撞击到墙面时的角度应小于90度才能保证撞击力度不会过小，因此连接线和支撑杆的长度应该至少在60cm左右，本领域人员可根据采用的无人机具体情况适当设置连接线和支持杆的长度以达到最佳撞击拾音检测的效果。

在一个示例中，支撑杆的一端可拆卸连接于无人机本体的尾部，另一端设有电磁铁，主控模块通过控制电磁铁的通断电控制电磁铁对钢球的吸附状态。

具体地，在执行对建筑外立面疑似隐藏缺陷进行敲击检测之前，需要预先将电磁铁保持通电并将钢球吸附在电磁铁上，电磁铁应朝向地面吸附钢球，当无人机飞到需要检测的建筑外立面位置时使电池铁断电，钢球失去磁力吸附后下落并向前方摆动撞击墙面。

更具体地，可以先通过无人机装配双光摄像头完成对建筑外立面的拍摄任务，当通过拍摄影像识别出一些不能确定的疑似问题点时，在无人机上安装支撑杆和空鼓锤后再对疑似问题点进行敲击检测。

在一个示例中，图像采集装置为双光摄像头，双光摄像头包括可见光摄像头和热成像摄像头。

具体地，可见光摄像头能够拍摄正常的高分辨率图片和视频，目前双光摄像头能够满足无人机航拍应用的需求，例如本方案可以采用FLIR-XT2 型号的热成像双光摄像头，将双光摄像头安装于无人机前端进行拍摄；由于热成像图像和可见光图像中的热成像低温区域基本与墙体开裂、涂料起皮剥落等缺陷区域重叠，因此对于建筑外立面一些明显的开裂、起皮、脱落等缺陷能够直接确定问题点，对于一些外观不明显的隐性缺陷问题，可以结合热成像摄像头进行判断，由于建筑外立面墙面或保温层缺陷区域与正常区域存在温度差，因此能够通过热成像图像判断出疑似问题点，之后通过敲击拾音检测，通过空鼓锤的敲击声判断墙体是否存在缺陷。

在一个示例中，声音采集模块包括拾音器。

具体地，拾音器可以根据实际测试环境噪音选用数字或模拟高保真拾音器，将拾音器采集的敲击声发送至远程监控平台进行分析，由于敲击起皮、开裂、渗漏等存在缺陷的墙体会发出较为空洞的声音，因此通过敲击声能够判断出疑似问题点是否真的存在缺陷。

在一个示例中，定位模块包括GPS定位装置。

在一个示例中，测距模块包括红外TOF装置。

具体地，测距模块可以采用红外TOF、超声波声呐等，无人机悬空飞行时，红外TOF***会保持每秒钟旋转2-5圈的状态，无人机***就能够快速扫描周围360°的有效半径，及时发现障碍物并确定与障碍物的距离，红外TOF在室外的有效测量距离范围为8-10米，通过红外TOF能够实现建筑物外立面的环绕飞行以及近距离拍摄，同时能够保证无人机与建筑外立面之间的安全飞行距离实现悬停并执行敲击动作，TOF模块还具有成本低，模块体积小的优点。

在一个示例中，无线传输模块通过地面基站与远程监控平台通信连接。

具体地，地面基站可以实现飞行器的超视距飞行实现对高层建筑外立面的环绕飞行检测任务，当飞行器超出视线，可以通过地面站观测其姿态角、GPS位置、剩余电量等信息，还能在地面站上看到实时图传的视频，控制载荷器件的拍摄、敲击等行为，地面基站还能够将无人机采集的影像和敲击声通过4G/5G网络传输到远程监控平台，通过专家远程分析。

更具体地，本方案中在对大型高层建筑外立面全方位监测时，可以预先通过远程监控平台和地面基站对无人机进行线路规划，该步骤需要在地面基站中设定采集路线并存储路线信息；由于飞行任务时间较长，可以在无人机上只装配双光摄像头不装配支撑杆和空鼓锤，以减轻载荷并延长电池续航，到达检测地点后在地面基站点取预设的固定巡航线路，无人机根据规划线路对建筑外立面进行自动巡航拍摄，巡航拍摄过程中无人机保持与建筑外立面5米进行拍摄，然后通过地面基站将无人机拍摄的热成像、可见光照片以及视频高清远程传输到监控中心以供分析，并同时保存到云端，当发现影像信息无法判断的疑似问题时，通过在无人机上安装支撑杆和空鼓锤再次对问题疑似点进行敲击并拾音，最后通过现有成熟的大数据智能化计算比对处理并形成诊断报告(三维建模)。

实施例：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种基于无人机的建筑外立面检测装置的示意图。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的一种基于无人机的建筑外立面检测装置的连接关系示意图。

如图1和图2所示，一种基于无人机的建筑外立面检测装置，包括：无人机本体1，无人机本体1设有影像采集模块2、无线传输模块3、定位模块4、测距模块5、敲击模块6、声音采集模块7、主控模块8，影像采集模块2设于无人机本体1外部前端，敲击模块6和声音采集模块7设于无人机外部并与无人机本体1连接，影像采集模块2、定位模块4、测距模块5、敲击模块6、声音采集模块7、无线传输模块3分别与主控模块8连接；测距模5块用于测量其与建筑外立面之间的距离；影像采集模块2用于采集建筑外立面的影像信息；当在预定距离范围内时主控模块8控制敲击模块6执行敲击动作；声音采集模块7用于采集敲击模块6的敲击声音。敲击模块6包括空鼓锤和支撑杆9，支撑杆9的一端设置于无人机本体1的尾部，支撑杆9的另一端能够支撑空鼓锤。空鼓锤包括钢球10，钢球10通过连接线可拆卸连接于无人机本体1底部，连接线与支撑杆9的长度相同。支撑杆9的一端可拆卸连接于无人机本体1的尾部，另一端设有电磁铁，主控模块8通过控制电磁铁的通断电控制电磁铁对钢球10的吸附状态。如图3所示，影像采集模块2为双光摄像头，双光摄像头包括可见光摄像头 11和热成像摄像头12。声音采集模块7包括拾音器。定位模块4包括GPS 定位装置。测距模块5包括红外TOF避障装置。无线传输模块3通过地面基站与远程监控平台通信连接。

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的一种基于无人机的建筑外立面检测装置的自动巡航检测示意图。

如图4所示，本实施例的一种基于无人机的建筑外立面检测装置工作过程为：

1、工作人员带着无人机到检测现场，安装无人机摄像头，起飞，打开摄像头开始推流，无人机距离墙面5米飞行，按照预先规划的路线沿建筑外立面从下而上，再至上而下平行扫描墙面，并环绕建筑飞行；

2、飞行时拍摄的图片及视频通过地面基站自动回传至远程监控平台，远程专家打开基于BS架构的勘探程序，点击直播页面，查看实时传回的视频，查看问题并确定疑似问题点；

3、在无人机上安装支撑杆、空鼓锤及拾音器，按步骤1进行飞行，对疑似问题点进行敲击并拾音，拾取的音色自动上传至服务器，经数据分析，进行二次复核确认；

4、飞行结束，飞机降落。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种基于无人机的建筑外立面检测装置，其特征在于，包括：无人机本体，所述无人机本体设有影像采集模块、无线传输模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、主控模块，所述影像采集模块设于所述无人机本体外部前端，所述敲击模块和所述声音采集模块设于所述无人机外部并与所述无人机本体连接，所述影像采集模块、定位模块、测距模块、敲击模块、声音采集模块、无线传输模块分别与所述主控模块连接；

所述测距模块用于测量其与所述建筑外立面之间的距离；

所述影像采集模块用于采集建筑外立面的影像信息；

当所述距离在预定距离范围内时所述主控模块控制所述敲击模块执行敲击动作；

所述声音采集模块用于采集所述敲击模块的敲击声音。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的建筑外立面检测装置，其特征在于，所述敲击模块包括空鼓锤和支撑杆，所述支撑杆的一端设置于所述无人机本体的尾部，所述支撑杆的另一端能够支撑所述空鼓锤；

所述空鼓锤包括钢球，所述钢球通过连接线可拆卸连接于所述无人机本体底部，所述连接线与所述支撑杆的长度相同。

3.根据权利要求2所述的基于无人机的建筑外立面检测装置，其特征在于，所述支撑杆的所述一端可拆卸连接于所述无人机本体的尾部，所述另一端设有电磁铁，所述主控模块通过控制所述电磁铁的通断电控制所述电磁铁对所述钢球的吸附状态。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的建筑外立面检测装置，其特征在于，所述影像采集模块为双光摄像头，所述双光摄像头包括可见光摄像头和热成像摄像头。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的建筑外立面检测装置，其特征在于，所述声音采集模块包括拾音器。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的建筑外立面检测装置，其特征在于，所述定位模块包括GPS定位装置。

7.根据权利要求1所述的基于无人机的建筑外立面检测装置，其特征在于，所述测距模块包括红外TOF装置。

8.根据权利要求1所述的基于无人机的建筑外立面检测装置，其特征在于，所述无线传输模块通过地面基站与远程监控平台通信连接。

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