基于冲击声学的混凝土结构内部缺陷机器人检测与表征
机器人学
2022-10-19 v1 信号处理
摘要
冲击声学(IS)与冲击回波(IE)是成熟的无损评估(NDE)方法，广泛用于混凝土结构检测以确保安全与可持续性。然而，沿网格线采集覆盖大目标区域的 IS 与 IE 数据以表征内部缺陷是一项繁琐工作。另一方面，数据处理非常复杂，需要领域专家解读结果。为解决上述问题，我们提出一种名为 Impact-Rover 的新型机器人检测系统以自动化数据收集过程，并引入数据分析软件可视化检测结果，使普通非专业人员也能理解。该系统由三个模块组成：1) 具有垂直机动性的机器人平台，用于在难以到达的位置采集 IS 和 IE 数据；2) 基于视觉的定位模块，融合 RGB-D 相机、IMU 和轮式编码器以估计机器人 6-DOF 位姿；3) 数据分析软件模块，用于处理 IS 数据生成缺陷图。Impact-Rover 在滑动机构上同时搭载 IE 和 IS 设备，可执行移动-停止-采样操作，以可调间距采集多个 IS 和 IE 数据。该机器人采样远快于人工数据采集方法，因其沿直线自动进行多次测量并记录位置。本文重点报道 IS 的实验结果。我们计算特征并使用无监督学习方法分析数据。通过结合基于视觉的定位模块生成的位姿与滑动机构头部的位置，我们可生成可能缺陷的地图。在混凝土板上的结果表明我们的冲击声学系统能有效揭示浅层缺陷。
引用
@article{arxiv.2208.06305,
title = {Robotic Inspection and Characterization of Subsurface Defects on Concrete Structures Using Impact Sounding},
author = {Ejup Hoxha and Jinglun Feng and Diar Sanakov and Ardian Gjinofci and Jizhong Xiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.06305},
year = {2022}
}