【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及尺度测量领域，特别涉及一种适用于水下结构缺陷尺寸测量的系统及方法。
技术介绍
1、截止2018年，我国现有水库9.8万多座。其中，大型水库近800座，中型水库4100多座，小型水库近9.4万座。这些水库的大坝87％以上修建于上世纪50～70年代，限于当时的经济条件和技术水平，总体建设标准偏低。我国水库坝龄平均近50年，经过数十年运行，大部分水库已超过或接近设计使用年限，结构老化、性能劣化和淤积等问题渐趋严重。
2、运行期水工建筑物水下结构如坝体、坝踵、坝趾、水下消能结构、两岸导墙等，常年处在水下浸泡、淘刷、冲蚀的作用中，难免出现破损、裂缝、错台、淘空等，如不定期检查水下结构安全状况，将威胁水电站的安全运行。
3、水工建筑物水下部分的检查一直是水电站的薄弱环节，水工建筑物水下部分运行状态，是水电厂安全生产的盲点、痛点。目前，大多数水电站仍然采用潜水员下潜作业的方式，由潜水员携带配有照明灯的水下摄像机，利用手或者工具探摸接近观察区域，经目视确认后进行录像观测。潜水员每次下潜作业时间十分有限，且无法携带水下摄像机以外的其他检查设备。深水作业时潜水员需氦氧饱和潜水，需提供水面支持系统，对电、氧气、氦气、水以及场地要求较高，且潜水作业风险非常大。因此，这种传统水下巡检作业技术普遍存在成本高、效率低、难以全面覆盖、作业深度有限、安全风险高等问题，难以实现水工建筑物水下安全风险的全面动态监控。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是，提供了一种适用于水下结构缺
2、本申请提供的技术方案如下：
3、第一方面，本申请提供一种适用于水下结构缺陷尺寸测量的系统及方法，包括无人水下载体以及安装在所述无人水下载体上的拍摄装置、测距装置和照明装置；拍摄装置和测距装置安装在同一平面上，且朝向同一方向；
4、所述无人水下载体用于承载所述拍摄装置、测距装置和照明装置在水中自由运动；
5、所述拍摄装置用于在水下采集水下结构缺陷的影像；
6、所述测距装置包括多个测距器；每个测距器用于在水下测量测距器本身与测距器的测量点之间的距离，并发射可见光指示测量点的位置；
7、所述照明装置用于为在水下阴暗环境下拍摄提供照明；
8、依据测距器与拍摄装置中心点的相对位置以及测距器所测距离确定测量点的空间坐标，并结合拍摄装置采集的影像进行水下结构缺陷尺寸的测量。
9、进一步的，所述无人水下载体可采用但不限于：水下潜航器、水下机器人。
10、进一步的，所述拍摄装置可采用但不限于：可见光相机。
11、其采集的影响优选高清数字影像。
12、进一步的，所述测距装置包括4个测距器；所述测距器可采用但不限于：激光测距仪。4个激光测距仪布置在拍摄装置四周，围绕拍摄装置中心呈中心对称布置。各激光测距仪与拍摄装置的相对位置已知。
13、第二方面，本申请提供一种适用于水下结构缺陷测量的方法，基于上述的系统进行水下结构缺陷尺寸的测量。
14、进一步的，进行水下结构缺陷尺寸的测量，包括：进行水下结构缺陷平面尺寸的测量；所述水下结构缺陷的种类包括破损和裂缝；
15、所述进行水下结构缺陷平面尺寸的测量，包括：
16、以拍摄装置和测距装置安装平面为基准面，以基准面为xy平面，并以拍摄装置中心点为原点，以拍摄装置垂直于所述xy平面的中心线为z轴，以拍摄方向为z轴正方向，建立空间直角坐标系；
17、操作无人水下载体使得水下结构缺陷处在拍摄装置视野中间位置，测距器的测量点在水下结构缺陷周围的结构面上，并将所述结构面确定为目标面；
18、依据测距器与拍摄装置中心点的相对位置以及测距器所测距离确定测量点的空间坐标，并以此在拍摄装置中绘制目标面上的尺度网格，依据尺度网格，在拍摄装置视野内粗略测量水下结构缺陷的平面尺寸；依据测距器与拍摄装置中心点的相对位置、测距器所测距离确定测量点的空间坐标，再在拍摄装置拍摄的目标面高清图像上精确测量水下结构缺陷的平面尺寸。
19、进一步的，所述进行水下结构缺陷尺寸的测量，包括：进行水下结构缺陷深度尺寸的测量；所述水下结构缺陷的种类包括破损、错台和淘空；
20、所述进行水下结构缺陷深度尺寸的测量，包括：
21、以拍摄装置和测距装置安装平面为基准面，以基准面为xy平面，并以拍摄装置中心点为原点，以拍摄装置垂直于所述xy平面的中心线为z轴，以拍摄方向为z轴正方向，建立空间直角坐标系；
22、操作无人水下载体使得水下结构缺陷处在拍摄装置视野中间位置；对于破损，使一部分测距器的测量点在水下结构破损缺陷周围的结构面上，并将所述结构面确定为目标面，另一部分测距器的测量点在水下结构破损缺陷最深处；对于错台或淘空，使一部分测距器的测量点在水下结构错台或淘空缺陷一侧的结构面上，并将所述结构面确定为目标面，另一部分测距器的测量点在水下结构错台或淘空缺陷另一侧；
23、依据测距器与拍摄装置中心点的相对位置以及测距器所测距离确定测量点的空间坐标；
24、依据目标面上测量点的空间坐标，计算目标面方程；
25、依据目标面方程和另一测距器的测量点的空间坐标，计算另一测距器的测量点与目标面之间的距离，即水下结构破损缺陷的最深尺寸、水下结构错台或淘空缺陷的错台或淘空高差。
26、进一步的，所述测距装置包括4个测距器；所述一部分测距器包括3个测距器，另一部分测距器包括1个测距器。
27、有益效果：
28、本申请利用无人水下载体以及安装在所述无人水下载体上的拍摄装置、测距装置、照明装置可以实现对水下结构破损、裂缝、错台、淘空等常见表观缺陷的平面和深度尺寸测量，系统简易，能实现多种测量功能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种适用于水下结构缺陷测量的系统，其特征在于，包括无人水下载体以及安装在所述无人水下载体上的拍摄装置、测距装置和照明装置；拍摄装置和测距装置安装在同一平面上，且朝向同一方向；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人水下载体采用水下潜航器或水下机器人。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍摄装置采用可见光相机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测距装置包括4个测距器；所述测距器采用激光测距仪；4个激光测距仪布置在拍摄装置四周，围绕拍摄装置中心呈中心对称布置。
5.一种适用于水下结构缺陷测量的方法，其特征在于，基于权利要求1～4中任一项所述的系统进行水下结构缺陷尺寸的测量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述进行水下结构缺陷尺寸的测量，包括：进行水下结构缺陷平面尺寸的测量；所述水下结构缺陷的种类包括破损和裂缝；
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述进行水下结构缺陷尺寸的测量，包括：进行水下结构缺陷深度尺寸的测量；所述水下结构缺陷的种类包括破损、错台和
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述测距装置包括4个测距器；所述一部分测距器包括3个测距器，另一部分测距器包括1个测距器。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于水下结构缺陷测量的系统，其特征在于，包括无人水下载体以及安装在所述无人水下载体上的拍摄装置、测距装置和照明装置；拍摄装置和测距装置安装在同一平面上，且朝向同一方向；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人水下载体采用水下潜航器或水下机器人。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍摄装置采用可见光相机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测距装置包括4个测距器；所述测距器采用激光测距仪；4个激光测距仪布置在拍摄装置四周，围绕拍摄装置中心呈中心对称布置。
5.一种适用于水下结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：张振，张军，田海平，莫剑，王辉斌，周立华，吴扬文，陈贤军，孙杰懿，张亦可，毕智伟，王斌，谢捷敏，张弘强，乔亮亮，刘子兴，曾远，张利勇，陈伫蝶，谭楚楚，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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