一种预制定型化胎膜裂缝检测装置及方法

技术领域

本发明涉及胎膜检测技术领域，具体涉及一种预制定型化胎膜裂缝检测装置及方法。

背景技术

在房屋建筑工程中，桩基础的承台及地下室的施工，需要设置大量模板以保证承台及地下室成型，现有常规的方式大多采用砖胎膜形成模板，砖胎膜就是用标准砖制作成模板，待有一定强度后，再进行混凝土的浇筑工作，但大量砖胎膜的施工耗费材料大，人工消耗多，且使用砖砌体施工具有一定的环境污染影响，因此采用预制定型胎膜就成为了较为理想的方案。

在胎膜施工完成后，需要进行浆料灌注工序，然而灌浆通常速度快，对胎膜的冲击力较大，极易影响胎膜的结构，形成裂缝甚至倾斜倒塌，因此对胎膜的裂缝检测直接影响到整体施工的进展。

现有的胎膜裂缝检测均采用人工检测的方法，这样的方法较大的耗费人工量且效率低下，如何得到较为成熟且高效的胎膜裂缝检测方法是非常急迫的。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种预制定型化胎膜裂缝检测装置及方法，通过采用超声波裂缝检测及图像识别检测装置共同对胎膜裂缝进行检测，有效提高了胎膜检测的效率及准确性，且不需要人工过多干预，高效便捷。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供预制定型化胎膜裂缝检测装置，包括：

裂缝检测模块、传输模块、显示器、浆料控制模块；

所述裂缝检测模块用于对预制定型化胎膜受冲击产生的裂缝进行检测，得到检测数据；

所述裂缝检测模块包括超声波裂缝检测装置以及图像识别检测装置；

所述传输模块用于对所述裂缝检测模块的检测数据进行传输；

所述显示器与所述传输模块连接，对所述裂缝检测模块的检测数据进行显示；

所述浆料控制模块根据所述裂缝检测模块的检测数据对灌浆速度及灌浆量进行控制。

优选地，所述超声波裂缝检测装置包括声波换能器及数据连接装置，用于对裂缝所在位置进行检测，得到检测数据；所述数据连接装置与所述传输模块连接，用于将所述检测数据传输到所述传输模块中；

所述图像识别检测装置包括无人机及图像识别模块，所述无人机搭载所述图像识别模块进行裂缝图像识别。

优选地，声波换能器包括换能器发射部及换能器接收部，所述换能器发射部及所述换能器接收部分别各安装在定型化胎膜左端及右端，所述换能器发射部与所述换能器接收部配对设置。

优选地，所述超声波裂缝检测装置半埋入安装到定型化胎膜上。

优选地，所述浆料控制模块采用STM32F103单片机构成。

本发明还提供预制定型化胎膜裂缝检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1、根据所述超声波裂缝检测模块对定型化胎膜的裂缝情况进行检测，得到定型化胎膜裂缝信息；

S2、将所述裂缝信息传输到显示屏及浆料控制模块；

S3、基于所述裂缝信息，通过所述裂缝检测模块控制所述图像识别检测装置进行裂缝图像识别，得到定型化胎膜裂缝图像；

S4、将所述定型化胎膜裂缝图像输入到显示屏及浆料控制模块中，对浆料灌注速度进行控制。

优选地，所述基于所述裂缝信息，通过所述裂缝检测模块控制所述图像识别检测装置进行裂缝图像识别，得到定型化胎膜裂缝图像的过程为：

S3.1、采集裂缝图像，并进行图像预处理；

S3.2、以卷积神经网络模型为基础网络，构建图像识别模型并进行训练，得到图像识别模型；

S3.3、将图像输入到训练完毕后的所述图像识别模型，进行图像识别分类，得到裂缝的图像识别信息。

本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明胎膜原材采用轻集料混凝土进行预制，为工厂统一制作，相对于传统砖胎膜，环境污染小，工业化水平高，可根据现场实际需要进行定制，人工消耗少；

(2)本发明能够有效检测因灌浆冲击产生的胎膜裂缝，并结合超声波裂缝检测以及图像识别检测识别裂缝，检测准确率高，鲁棒性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明预制定型化胎膜裂缝检测装置装置结构图；

图2为本发明预制定型化胎膜结构图；其中：1、C20轻集料混凝土，2、波纹管，3、钢筋；

图3为本发明预制定型化胎膜裂缝检测方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供预制定型化胎膜裂缝检测装置，包括：

裂缝检测模块、传输模块、显示器、浆料控制模块；

所述裂缝检测模块用于对预制定型化胎膜受冲击产生的裂缝进行检测；

所述传输模块用于对所述裂缝检测模块的检测数据进行传输；

所述显示器与所述传输模块连接，对所述裂缝检测模块的检测数据进行显示；

所述浆料控制模块根据所述裂缝检测模块的检测数据对灌浆速度及灌浆量进行控制。

胎膜主要用于地下室基础、承台等侧模不易拆除的地方，由于在灌浆过程中，胎膜容易受到较大的冲击，极易产生裂缝，本实施例中，裂缝检测模块采用超声波裂缝检测装置及图像识别检测装置相结合的结构。

在本实施例中，采用定型化胎膜取代传统砖胎膜，具有工业化水平高，环境污染小，人工消耗少等优点，具体施工流程为：

首先进行施工准备阶段需熟悉图纸，根据设计图纸的构件尺寸，在工厂加工成型板材，出厂前进行编号，拖运至施工现场指定堆放点。本实施例胎膜原材采用轻集料混凝土进行预制，预制定型化胎膜各侧墙及底板厚度为80mm，底板宽一般为250、300、350mm，梁高一般不超过500mm；待预制材料达到C20及以上强度等级后即可运送至现场安装。本实施例的预制定型化胎膜结构如图2所示。

垫层施工，使用全站仪进行承台放样，沿挖边线撒出白线，并在承台开挖边线以外设定水准点以便开挖过程控制开挖深度。承台开挖采用人工配合机械的方式放坡开挖，开挖至标高后将桩头破除后即浇筑垫层，浇筑垫层时预留出板材安装位置。

放线定位，初步确定预制胎膜在基坑中的位置。使用全站仪测设，将承台边线利用墨斗进行弹线，并在承台以外设水准点，以便定型化胎膜安装定位及标高控制。

胎膜安装过程中应根据之前放出的定位线放置，应确保定位准确，胎膜安装就位后穿入钢筋，随后进行拼缝处理，拼缝采用自密实混凝土灌倒密实。

承台、地梁等需要回填土前，采用木方、钢管等材料形成对撑，防止预制胎膜回土侧压力导致板材侧移，造成结构尺寸偏差。回填时分层分步回填，压紧压实。回土完成后，待水泥胶浆终凝后对撑即可拆除周转使用。

本实施例允许的偏差项目：

本实施例的超声波裂缝检测装置包括超声波换能器、数据连接装置，所述超声波换能器包括换能器发射部及换能器接收部，所述换能器发射部及接收部分别各安装在定型化胎膜左端及右端，两者配对设置，所述超声波裂缝检测装置半埋入安装到定型化胎膜上，所述数据连接装置与所述传输模块连接，用于将超声波裂缝检测数据传输到所述传输模块中。

本实施例中，设置在定型化胎膜左右两侧的换能器接收部及发射部能够有效检测定型化胎膜的裂缝，首先，由定型化胎膜左端的换能器发射部发射超声波，右侧接收部接收，然后再由右侧的换能器发射部发射超声波，左侧接收部接收，通过判断两次发射及接收过程的时间，进而得到裂缝数据信息。

本实施例超声波换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成，Cymbal阵列接收器由8～16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。

在得到裂缝数据信息后，通过超声波裂缝检测装置的数据连接装置，将裂缝数据信息分别传输到显示屏及所述浆料控制模块中，由显示器显示裂缝数据信息，并由所述浆料控制模块依据裂缝数据信息控制图像识别检测装置对裂缝部位进行图像识别工作，对定型化胎膜裂缝进行图像识别。

所述浆料控制模块采用STM32F103单片机构成，包括2个DMA控制器，共12个DMA通道：DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。

所述图像识别检测装置包括无人机及图像识别模块，无人机配合图像识别模块能够无障碍的对定型化胎膜的裂缝进行图像识别，首先，根据超声波裂缝检测装置得到的检测信息得到裂缝位置，采集图像样本。采集过程中考虑到不同拍摄角度、光照条件、背景和拍摄距离，保证样本集有多样性、数量大和范围广的特点。

对所得到的样本图像进行样本预处理并构建数据集。通过鉴定样本，确定样本所属类别，用去重软件处理所有图像集，去除重复数据，得到已优化的图像集；标注所有图像，给出每幅图像的类别号；裁剪标注图像集，构建图像数据集，包括训练集、测试集和验证集，将60％的数据作为训练集、20％的数据作为测试集、20％作为验证集，各个数据集仅包括jpg格式图像和标签信息。构建图像识别模型并进行训练，以卷积神经网络模型为基础网络，包括输入层、卷积层、池化层、全连接层、softmax层以及权重和偏移量。

将图像输入到训练完毕后的图像识别模型，进行图像识别分类，得到裂缝的图像识别信息。

同时，为了对模型进行更加有效的训练，使得图像识别结果更加准确，本实施例通过识别准确率和召回率，验证图像识别模型的识别准确率和稳定性；若识别准确率和召回率大于或等于预设阈值，则图像识别模型训练完成，否则，则需要继续进行训练。

准确率ACC的计算公式为：

召回率REC的计算公式为：

其中：TP表示将正类预测为正类数；TN表示将负类预测为负类数；FP表示将负类预测为正类数；FN表示将正类预测为负类。

在图像识别完毕后，将图像识别结果通过传输模块传输到显示屏及浆料控制模块，由现场工作人员根据实际情况控制浆料浇灌速度，防止裂缝进一步扩大。

如图3所示，本发明还提供预制定型化胎膜裂缝检测方法，包括以下步骤：

S1、根据所述超声波裂缝检测模块对定型化胎膜的裂缝情况进行检测，得到定型化胎膜裂缝信息；

S2、将所述裂缝信息传输到显示屏及浆料控制模块；

S3、基于所述裂缝信息，所述裂缝检测模块控制所述图像识别检测装置进行裂缝图像识别，得到定型化胎膜裂缝图像；

S4、将所述定型化胎膜裂缝图像输入到显示屏及浆料控制模块中，对浆料灌注速度进行控制。

以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。