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原文传递隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人及方法

专利名称：	隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人及方法
摘要：	本发明公开了隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人及方法，涉及隧道工程检测技术领域，包括飞行系统，其由操控系统进行飞行控制；所述飞行系统安装定向行进系统、裂缝识别系统、裂隙探测系统，定向行进系统用于在飞行系统贴紧洞壁后改变行进方向；裂缝识别系统用于识别隧道洞壁表观裂缝，裂隙探测系统用于探测隧道内部裂隙。本发明通过裂缝识别系统识别隧道洞壁表观裂缝；通过裂隙探测系统探测隧道周边围岩内部的有害裂隙以及软弱面；既保证检测工作的精度，又满足检测过程的高效性与便捷性。
专利类型：	发明专利
申请人：	山东大学;山东省交通规划设计院集团有限公司
发明人：	成帅;宋杰;张晨曦;柳尚;钟国强;王超;赵慧超;靳昊
专利状态：	有效
申请日期：	2022-08-25T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-27T00:00:00+0800
申请号：	CN202211029860.9
公开号：	CN115524334A
代理机构：	济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：	武博
分类号：	G01N21/88;G01V3/12;G01S13/88;B64C39/02;G;B;G01;B64;G01N;G01V;G01S;B64C;G01N21;G01V3;G01S13;B64C39;G01N21/88;G01V3/12;G01S13/88;B64C39/02
申请人地址：	250061 山东省济南市历下区经十路17923号;
主权项：	1.隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人，其特征在于，包括飞行系统，其由操控系统进行飞行控制；所述飞行系统安装定向行进系统、裂缝识别系统、裂隙探测系统，定向行进系统用于在飞行系统贴紧洞壁后改变行进方向；裂缝识别系统用于识别隧道洞壁表观裂缝，裂隙探测系统用于探测隧道内部裂隙。 2.根据权利要求1所述的隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人，其特征在于，所述飞行系统采用四螺旋桨无人机，且所述无人机安装有定向行进系统。 3.根据权利要求2所述的隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人，其特征在于，所述定向行进系统包括与螺旋桨一一对应的转向滑轮。 4.根据权利要求1所述的隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人，其特征在于，所述裂缝识别系统采用激光扫描仪，其具有数据储存模块，以通过导出的数据得到隧道洞壁表观裂缝分布。 5.根据权利要求1所述的隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人，其特征在于，所述裂隙探测系统采用地质雷达，其具有数据储存模块，以通过导出的数据得到隧道周边围岩裂隙分布。 6.根据权利要求1所述的隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人，其特征在于，所述操控系统采用无线遥控器，飞行系统安装有信号接收装置，信号接收装置用于接收无线遥控器发送的控制信号。 7.根据权利要求1-6任一所述的隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人的控制方法，其特征在于，包括：打开飞行系统与操控系统电源，操控飞行系统飞行至所需检测位置；调整飞行系统飞行姿态，使其紧贴所需检测处洞壁；通过操控系统调整定向行进系统，使转向滑轮方向对准预定行进路线；启动裂缝识别系统和裂隙探测系统，操控飞行系统按照既定行进路线行进；数据收集完毕后，关闭裂缝识别系统和裂隙探测系统，调整定向行进系统至初始状态；通过操控系统操纵机器人飞离检测处，落地后关闭飞行系统以及操控系统电源，导出启动裂缝识别系统和裂隙探测系统数据并处理，得出隧道洞壁表观裂缝分布图与周边围岩裂隙分布图。 8.根据权利要求7所述的隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人的控制方法，其特征在于，首先进行数据的预处理，得到地质雷达的波形图，将数据预处理后的地质雷达信号转换到图像域，对地质雷达的图像域结果进行特征标注；之后通过添加数据信息，计算岩体内部裂隙的深度和长度信息；消除干扰后，通过静态校正得出隧道洞壁表观裂缝分布图与周边围岩裂隙分布图。 9.根据权利要求8所述的隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人的控制方法，其特征在于，通过添加距离及里程信息、调整水平刻度，确定反射波信号位置同时调整信号延时信息，通过设置和修改介电常数，计算岩体内部裂隙的深度和长度信息。 10.根据权利要求8所述的隧道洞壁表观裂缝及围岩内部裂隙检测飞行机器人的控制方法，其特征在于，消除干扰过程为：去除背景，显示构造特征，并进行水平相关性分析，消除噪音干扰。