【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于对目标结构的组分异常进行检测的无人机载检测设备、可由该设备所执行的方法以及一种无人机。
技术介绍
1、在例如由钢铁材料所制成的大型结构中，材料组分变化、例如钢铁材料的锈蚀是威胁结构安全的隐患。对此，需要对这种大型结构定期开展组分异常检测，以便及时发现异常、跟踪异常、评估异常并及时采取应对措施。
2、目前，在钢铁结构中，锈蚀检测方法主要包括人工目视法、手工敲击法、超声波检测法、电化学检测法、磁性检测法等。这些方法在检测准确性或可实行性方面可能还存在着一定的缺陷。
3、代替此，近年来，提出一种基于机器视觉的检测方法，其中，借助图像处理算法来判定钢铁结构表面是否存在锈蚀。钢铁结构的锈蚀产物并不是单一类型并且各类型锈蚀产物在图像中表现形式相似，因此，基于机器视觉的检测方法存在误判的情况。此外，利用机器视觉算法也很难获知锈蚀产物的具体类型，这对于后续实施安全措施是不利的。
4、应该说明的是，此处所介绍的内容只是提供与本公开有关的背景信息，而不必然地属于现有技术。
技术实现思路
1、根据不同的方面，本专利技术的目的在于提供一种改善的无人机载检测设备、可由该设备执行的方法、包括这种设备的无人机。
2、此外，本专利技术还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。
3、根据本专利技术的第一方面，通过提供一种用于对目标结构的组分异常进行检测的无人机载检测设备来解决上述问题，具体而言，其包括：
4、图像采集
5、激光检测机构，其包括：
6、光源，其用于发出激光；
7、光收发装置，其具有第一端口和第二端口；
8、第一光路，在其中设有用于获取拉曼散射光的第一过滤汇聚组件以及用于获取反映目标结构信息的拉曼散射光谱信号的分光装置，所述分光装置沿光路方向位于所述第一过滤汇聚组件的后方，其中，激光通过所述第一端口射向目标结构，并且来自所述目标结构的激光通过所述第一端口回射；
9、光电转换装置，用于将光信号转换成电信号；
10、第二光路，在其中设有第二过滤汇聚组件，经由所述第二过滤汇聚组件，激光通过所述第二端口射向目标结构并且从所述目标结构通过所述第二端口回射的激光发射到光电转换装置处；
11、控制装置，其配置成基于所接收到的目标结构的图像判定是否存在组分异常并且还配置成基于所接收到的电信号判定异常组分参数。
12、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机载检测设备中，所述光收发装置和所述图像采集装置在竖直方向上相叠地进行布置。
13、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机载检测设备中，所述光收发装置和图像采集装置在竖直平面中可旋转地进行固定，以作用于上方的、下方的和侧向的目标结构。
14、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机载检测设备中，所述光收发装置和所述图像采集装置布置成，由所述第一端口和第二端口射出的光斑中心位于由图像采集装置所采集的图像的中心处。
15、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机载检测设备中，所述光收发装置和所述图像采集装置分别配属有或共同配属有角度传感器，通过所述角度传感器测量图像采集装置以及光收发装置的出光角度和接收光角度。
16、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机载检测设备中，所述控制装置配置成，在判定存在组分异常的情况下，基于关于经第二光路的回射的激光的电信号、所述出光角度、所述接收光角度计算所述光收发装置与所述目标结构之间的垂直距离，并基于所述垂直距离和所述图像，计算对应于存在组分异常的图像区域的实际面积，所述实际面积作为所述异常组分参数的一部分。
17、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机载检测设备中，所述控制装置还配置成，基于表征拉曼散射光谱信号的电信号，计算相应的拉曼峰值参数并将其与预先存储的指纹峰值进行比较以判定异常组分类型，所述异常组分类型作为所述异常组分参数的一部分。
18、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机载检测设备中，所述第一过滤汇聚组件包括二向色镜，其中，来自所述光源的激光在透射所述二向色镜后射到目标结构处，并且从目标结构回射的散射光在通过所述二向色镜反射后射入到所述分光装置中。
19、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机载检测设备中，所述分光装置沿光路方向依次包括准直镜、衍射光栅和汇聚镜，其中，经所述汇聚镜汇聚的激光发射到所述光电转换装置处。
20、根据本专利技术的第二方面，还提出一种用于检测目标结构的组分异常的方法，其包括可由这种无人机载检测设备执行的如下步骤：
21、获取目标结构的图像，并基于所述图像判断所述目标结构是否存在组分异常；
22、响应于判定存在组分异常，生成触发信号，所述触发信号用于将所述激光检测机构激活；
23、获取反映目标结构信息的电信号，并基于所述电信号和所述图像判定目标结构的异常组分参数。
24、最后，根据本专利技术的第三方面，还提出一种无人机，在其上布置有上面所阐述的用于对目标结构的组分异常进行检测的设备。
25、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机中，借助云台将光收发装置和图像采集装置在竖直平面中可旋转地固定在无人机的骨架的中心镂空结构处，以穿过所述中心镂空结构作用于上方的、下方的和侧向的目标结构。
26、可选地，在根据本专利技术所提出的无人机中，其机身在上部包括两个对置的弧状结构，所述两个弧状结构的位于径向内部的内棱边形成自由空间，所述自由空间具有喇叭状横截面且沿朝向外部的方向逐渐扩宽，其中，在所述自由空间中，所述光收发装置和图像采集装置在其视角范围无遮挡的情况下在竖直平面中进行旋转。
27、根据本公开，通过将“利用机器视觉来筛选有无异常”与“利用拉曼散射来甄别筛选结果并判定具体异常参数”相结合，可较为准确地实现对目标结构的组分异常的检测和识别。
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1.一种无人机载检测设备，用于对目标结构的组分异常进行检测，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述光收发装置和所述图像采集装置在竖直方向上相叠地进行布置。
3.根据权利要求2所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述光收发装置和图像采集装置在竖直平面中可旋转地进行固定，以作用于上方的、下方的和侧向的目标结构。
4.根据权利要求2所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述光收发装置和所述图像采集装置布置成，由所述第一端口和第二端口射出的光斑中心位于由图像采集装置所采集的图像的中心处。
5.根据权利要求2所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述光收发装置和所述图像采集装置分别配属有或共同配属有角度传感器，通过所述角度传感器测量图像采集装置以及光收发装置的出光角度和接收光角度。
6.根据权利要求5所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述控制装置配置成，在判定存在组分异常的情况下，基于关于经第二光路的回射的激光的电信号、所述出光角度、所述接收光角度计算所述光收发装置与所述目标结构之间的垂直距离
7.根据权利要求1所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述控制装置还配置成，基于表征拉曼散射光谱信号的电信号，计算相应的拉曼峰值参数并将其与预先存储的指纹峰值进行比较以判定异常组分类型，所述异常组分类型作为所述异常组分参数的一部分。
8.根据权利要求1所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述第一过滤汇聚组件包括二向色镜，其中，来自所述光源的激光在透射所述二向色镜后射到目标结构处，并且从目标结构回射的散射光在通过所述二向色镜反射后射入到所述分光装置中。
9.根据权利要求1所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述分光装置沿光路方向依次包括准直镜、衍射光栅和汇聚镜，其中，经所述汇聚镜汇聚的激光发射到所述光电转换装置处。
10.一种用于检测目标结构的组分异常的方法，其包括可由根据权利要求1至9中任一项所述的无人机载检测设备执行的如下步骤：
11.一种无人机，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的无人机载检测设备。
12.根据权利要求11所述的无人机，其特征在于，借助云台将光收发装置和图像采集装置在竖直平面中可旋转地固定在无人机的骨架的中心镂空结构处，以穿过所述中心镂空结构作用于上方的、下方的和侧向的目标结构。
13.根据权利要求12所述的无人机，其特征在于，其机身在上部包括两个对置的弧状结构，所述两个对置的弧状结构的位于径向内部的内棱边形成自由空间，所述自由空间具有喇叭状横截面且沿朝向外部的方向逐渐扩宽，其中，在所述自由空间中，所述光收发装置和图像采集装置在其视角范围无遮挡的情况下在竖直平面中进行旋转。
...【技术特征摘要】
1.一种无人机载检测设备，用于对目标结构的组分异常进行检测，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述光收发装置和所述图像采集装置在竖直方向上相叠地进行布置。
3.根据权利要求2所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述光收发装置和图像采集装置在竖直平面中可旋转地进行固定，以作用于上方的、下方的和侧向的目标结构。
4.根据权利要求2所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述光收发装置和所述图像采集装置布置成，由所述第一端口和第二端口射出的光斑中心位于由图像采集装置所采集的图像的中心处。
5.根据权利要求2所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述光收发装置和所述图像采集装置分别配属有或共同配属有角度传感器，通过所述角度传感器测量图像采集装置以及光收发装置的出光角度和接收光角度。
6.根据权利要求5所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述控制装置配置成，在判定存在组分异常的情况下，基于关于经第二光路的回射的激光的电信号、所述出光角度、所述接收光角度计算所述光收发装置与所述目标结构之间的垂直距离，并基于所述垂直距离和所述图像，计算对应于存在组分异常的图像区域的实际面积，所述实际面积作为所述异常组分参数的一部分。
7.根据权利要求1所述的无人机载检测设备，其特征在于，所述控制装置还配置成，基于表征拉曼散射光谱信号的电信号，计算相应的拉曼峰值参数并将...
【专利技术属性】
技术研发人员：周子杰，赵荣欣，吴华勇，邢云，李博，陈勇，赵琳，
申请(专利权)人：上海市建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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