一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法及檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于纜索檢測與養(yǎng)維護(hù)管理領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法及檢測裝置。所述檢測方法通過微型內(nèi)窺式成像裝置獲取待測纜索內(nèi)鋼絲的表面形貌及銹蝕狀態(tài)圖像，通過圖像處理得到圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征、識別相關(guān)定量特征信息，根據(jù)相同位置不同時刻的圖像匹配與識別算法判斷銹蝕發(fā)展傾向性，然后根據(jù)通過試驗(yàn)室試驗(yàn)得到的不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲表面圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息，通過數(shù)字圖像相關(guān)性分析以及模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)判定所述待測纜索內(nèi)鋼絲的表面銹蝕狀態(tài)及銹蝕程度。本發(fā)明所述方法具有檢測區(qū)域大、檢測效率高、可靠性高、適用性強(qiáng)、安裝簡單、所使用檢測裝置體積小便于實(shí)際應(yīng)用、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法及檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明主要屬于纜索檢測與養(yǎng)維護(hù)管理領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法及檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]橋梁纜索在服役過程中易發(fā)生銹蝕損傷，主要與纜索采取的防護(hù)措施有關(guān)。近年普遍采用熱擠高密度聚乙烯護(hù)套進(jìn)行防護(hù)，索體由平行高強(qiáng)鍍鋅鋼絲組成，纜索結(jié)構(gòu)銹蝕損傷檢測與監(jiān)測方法有:
[0003](I)人工方法:主要是根據(jù)索體的外觀破損情況判斷其內(nèi)可能的銹蝕程度。觀察護(hù)套的表面情況，根據(jù)情況來分析確定是否有必要打開錨固區(qū)或者將破損部位的高密度聚乙烯護(hù)套位剖開，直接查看鋼絲銹蝕及斷絲的情況。同時可對鋼絲取樣，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)測試，確定此狀態(tài)下鋼絲力學(xué)性能。該法直觀、方便，但是剖開護(hù)套及對鋼絲取樣會對對索體造成損傷。
[0004](2)超聲波方法:主要用來檢測平行鋼絲表面裂紋、銹坑，但由于纜索由多根平行鋼絲或鋼絞線組成，截面形狀復(fù)雜、銹蝕損傷位置不確定，超聲波僅僅能檢測表面缺陷，此夕卜，錨頭部位形狀復(fù)雜，超聲波檢測存在較大的盲區(qū)。
[0005](3)放射線方法:放射線法可探測索體的多種缺陷和損傷。它的檢測原理是當(dāng)射線通過接受檢測的物體時，物體的缺陷部位和無缺陷部位對射線的吸收能力是不一樣的，通常情況下透過有缺陷部位的射線強(qiáng)度要比無缺陷部位的射線強(qiáng)度高，因此通過檢測透過接受檢測的物體后的射線強(qiáng)度的不同，可以判斷物體中是否有缺陷存在。但為了屏蔽輻射，射線裝置往往較大。
[0006](4)索力法:主要根據(jù)索力變化判斷索體銹蝕損傷，由于腐蝕導(dǎo)致鋼絲截面損失，索的剛度發(fā)生變化，導(dǎo)致索力發(fā)生變化，具體可采用基于振動的索力測試、磁通量索力測試及各種索力傳感器檢測索力，但是該方法用于檢測纜索銹蝕損傷的靈敏性偏低。
[0007](5)電化學(xué)方法:電化學(xué)方法主要針對單根鋼筋或者鋼絞線，對多根平行鋼絲或者鋼絞線組成的纜索其檢測效果欠佳，尤其現(xiàn)在的評定方法基本上是根據(jù)電位差的范圍判斷纜索的銹蝕的可能性，但受測試局部區(qū)域環(huán)境因素如溫度、濕度等影響顯著。
[0008](6)基于銹蝕膨脹的光纖光柵監(jiān)測方法:此類方法主要基于鋼筋受蝕膨脹機(jī)理，其混凝土墊層避免了干擾腐蝕界面，但透氣膠層與纏繞的光纖實(shí)質(zhì)上影響了離子的侵入，與真實(shí)腐蝕環(huán)境存在差別，且膨脹受混凝土擠壓限制，其靈敏性和有效性尚待工程實(shí)際檢驗(yàn)。
[0009](7)超聲導(dǎo)波法:目前國內(nèi)也有研究基于超聲導(dǎo)波理論的鋼筋銹蝕監(jiān)測方法，但該方法是用于全尺寸長度的鋼筋上，并不是一種傳感器產(chǎn)品，當(dāng)用于混凝土中時，存在導(dǎo)波信號泄漏，傳感器接收到的導(dǎo)波信號微弱和復(fù)雜的不足之處，難以應(yīng)用到實(shí)際工程中。另外，鋼絲是實(shí)心圓柱體，在鋼絲中傳播的導(dǎo)波在可用的頻段模態(tài)非常多(多達(dá)十余個模態(tài))，信號會更加復(fù)雜。
[0010](8)磁性檢測方法。磁性檢測方法的使用基礎(chǔ)是纜索的鐵磁特性。用一個永久磁鐵勵磁回路將纜索磁化，纜索相對于勵磁回路運(yùn)動時，只要遇到斷絲，斷口處就會產(chǎn)生向外泄漏的漏磁場;如果纜索中金屬截面總面積發(fā)生變化，勵磁回路中的主磁通量就會隨之改變。此方法可進(jìn)行無損檢測，斷絲檢測靈敏度高，但檢測精度受外界干擾大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ]為了實(shí)現(xiàn)對橋梁纜索錨固段及自由段內(nèi)鋼絲銹蝕狀態(tài)與銹蝕程度實(shí)現(xiàn)可視化定量無損檢測，本發(fā)明提供一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法及檢查而裝置，所述檢測方法具有檢測區(qū)域大、檢測效率高、可靠性高、適用性強(qiáng)、安裝簡單、所使用的檢測裝置體積小便于實(shí)際應(yīng)用、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)；能夠在不破壞索體內(nèi)部環(huán)境的情況下實(shí)現(xiàn)纜索內(nèi)鋼絲銹蝕狀態(tài)的定期無損檢測。
[0012]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0013]—種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，所述檢測方法基于微型內(nèi)窺式成像裝置，能夠?qū)|索錨固段以及自由段內(nèi)鋼絲的表面銹蝕狀態(tài)和銹蝕程度實(shí)現(xiàn)可視化定期無損檢測；
[0014]所述檢測方法通過微型內(nèi)窺式成像裝置獲取待測纜索內(nèi)鋼絲的表面形貌及銹蝕狀態(tài)圖像，即獲得待測鋼絲圖像，通過圖像處理算法獲取所述待測鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息，根據(jù)通過試驗(yàn)室試驗(yàn)得到的不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息，通過數(shù)字圖像相關(guān)性分析以及模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)判定所述待測纜索內(nèi)鋼絲的表面銹蝕狀態(tài)及銹蝕程度;然后對相同位置不同檢測時刻的鋼絲圖像通過圖像匹配與識別算法，判斷鋼絲銹蝕發(fā)展傾向性。
[0015]進(jìn)一步地，所述檢測方法包括以下步驟:
[0016](I)在試驗(yàn)室條件下，對未銹蝕鋼絲以及不同銹蝕狀態(tài)、不同銹蝕程度的鋼絲進(jìn)行成像，通過圖像處理算法獲得不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息；
[0017](2)應(yīng)用微型內(nèi)窺式成像裝置，采集待測鋼絲表面圖像，通過圖像處理算法，對獲取的待測鋼絲表面圖像進(jìn)行處理，獲得待測纜索內(nèi)鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息；
[0018](3)將步驟(2)中獲得的所述待測纜索內(nèi)鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息與步驟(I)中不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息進(jìn)行計(jì)算分析，采用數(shù)字圖像相關(guān)性技術(shù)以及模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)快速判定所述待測纜索內(nèi)鋼絲的表面銹蝕狀態(tài)及銹蝕程度；
[0019](4)將步驟(2)中獲得的相同位置不同檢測時刻獲得的待測鋼絲表面圖像通過圖像匹配與識別算法，判斷該位置處鋼絲銹蝕發(fā)展的傾向性，估計(jì)鋼絲銹蝕發(fā)展速率。
[0020]進(jìn)一步地，步驟(I)中，所述圖像后處理過程具體為:將獲取的不同銹蝕狀態(tài)、不同銹蝕程度的鋼絲圖像通過數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行濾波降噪處理，并將圖像轉(zhuǎn)化為256階灰度圖，劃分不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征;通過閾值分割、圖像識別及相關(guān)性分析提取不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度閾值，并對圖像特征信息進(jìn)行量化，獲得不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的定量特征?目息O
[0021]進(jìn)一步地，步驟(2)中，通過圖像處理算法，對獲取的待測鋼絲表面圖像進(jìn)行處理，具體為:將獲得的待測纜索內(nèi)鋼絲圖像進(jìn)行與步驟(I)中相同的濾波降噪處理，并將待測纜索內(nèi)鋼絲圖像轉(zhuǎn)化為256階灰度圖，獲得待測纜索內(nèi)鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息。
[0022]進(jìn)一步地，所述微型內(nèi)窺式成像裝置固定在滑動裝置上，所述滑動裝置用于實(shí)現(xiàn)微型內(nèi)窺式成像裝置的移動，所述滑動裝置能夠沿著纜索長度方向移動;檢測時，控制所述微型內(nèi)窺式成像裝置與纜索內(nèi)待測鋼絲相鄰。
[0023]進(jìn)一步地，在高密度聚乙烯護(hù)套與鋼絲之間，沿著纜索環(huán)向布置兩個或兩個以上所述微型內(nèi)窺式成像裝置，每個微型內(nèi)窺式成像裝置分別固定在一滑動裝置上。
[0024]進(jìn)一步地，在高密度聚乙烯護(hù)套與鋼絲之間的銹蝕檢測區(qū)域設(shè)置溫濕度傳感器，提高銹蝕檢測的可靠性及適用性。
[0025]—種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置，所述檢測裝置包括:
[0026]微型內(nèi)窺式成像裝置，用于采集待測纜索內(nèi)鋼絲的表面形貌及銹蝕狀態(tài)圖像；
[0027]滑動裝置，用于實(shí)現(xiàn)所述微型內(nèi)窺式成像裝置沿纜索長度方向的移動。
[0028]進(jìn)一步地，所述微型內(nèi)窺式成像裝置包括照明系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、C⑶傳感器三部分；
[0029]所述照明系統(tǒng)采用至少一支發(fā)光二極管LED作為光源；
[0030]光學(xué)系統(tǒng)包括反射棱鏡和轉(zhuǎn)像透鏡，所述反射棱鏡用于改變成像方向，所述轉(zhuǎn)像透鏡用于待測鋼絲的成像；
[0031]CCD傳感器采用高分辨率數(shù)字式光電耦合器件，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?br>[0032]進(jìn)一步地，所述檢測裝置還包括持式圖像采集設(shè)備;CXD傳感器所產(chǎn)生的電信號經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸線傳輸至持式圖像采集設(shè)備。
[0033]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
[0034](I)本發(fā)明所述方法具有檢測區(qū)域大、檢測效率高、可靠性高、適用性強(qiáng)、安裝簡單、所使用檢測裝置體積小便于實(shí)際應(yīng)用、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)；
[0035](2)本發(fā)明通過滑動裝置的設(shè)置實(shí)現(xiàn)微型內(nèi)窺式成像裝置沿纜索長度方向的移動;并在纜索環(huán)向布置多個可滑動裝置以及微型內(nèi)窺式成像裝置，增大了纜索內(nèi)銹蝕檢測區(qū)域；
[0036](3)在銹蝕檢測區(qū)域設(shè)置溫濕度傳感器，提高銹蝕檢測的可靠性及適用性;并可對鋼絲銹蝕的后續(xù)發(fā)展進(jìn)行評價(jià)，如果纜索內(nèi)濕度高，則腐蝕傾向性強(qiáng)，腐蝕發(fā)展速度快，后續(xù)服役期內(nèi)應(yīng)該減小檢測周期，增加檢測頻率，根據(jù)當(dāng)前檢測情況制定合理的后續(xù)檢測方案，可為后續(xù)纜索力學(xué)性能評估及纜索更換提供科學(xué)依據(jù)；
[0037](4)所述微型內(nèi)窺式成像裝置以及滑動裝置能夠設(shè)置在高密度聚乙烯護(hù)套與鋼絲之間，體積小，在不破壞纜索的防護(hù)體系，不破壞纜索內(nèi)局部環(huán)境的條件下實(shí)現(xiàn)纜索內(nèi)鋼絲銹蝕狀態(tài)與銹蝕程度的定期檢測；
[0038](5)本發(fā)明根據(jù)評定得到的當(dāng)前銹蝕狀態(tài)及纜索內(nèi)溫濕度條件對后續(xù)服役期纜索內(nèi)鋼絲銹蝕發(fā)展進(jìn)行評價(jià)，提出后續(xù)檢測周期設(shè)計(jì)方案，可以降低固定檢測周期對評定拉索安全帶來的影響。
【附圖說明】
[0039]圖1微型內(nèi)窺式成像裝置示意圖；
[0040]圖2滑動裝置、微型內(nèi)窺式成像裝置及鋼絲相對位置示意圖；
[0041 ]圖3滑動裝置、微型內(nèi)窺式成像裝置及鋼絲相對位置剖面圖；
[0042]圖4纜索內(nèi)微型內(nèi)窺式成像裝置布置示意圖；
[0043]圖5纜索內(nèi)微型內(nèi)窺式成像裝置布置剖面圖；
[0044]附圖標(biāo)記:1.反射棱鏡、2.發(fā)光二極管LED光源、3.轉(zhuǎn)像透鏡、4.CCD傳感器、5.數(shù)據(jù)傳輸線、6.微型內(nèi)窺式成像裝置、7.鋼絲、8.滑動裝置、9.纜索、10.錨杯、11.錨下墊板、12.錨圈、13.后蓋、14.手持式圖像采集設(shè)備、15.溫濕度傳感器、16.高密度聚乙烯防護(hù)套。
[0045]實(shí)施方式
[0046]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0047]相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0048]實(shí)施例1
[0049]—種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置，如圖1-5所示，所述檢測裝置包括微型內(nèi)窺式成像裝置6和滑動裝置8;
[0050]微型內(nèi)窺式成像裝置6，用于采集待測纜索內(nèi)鋼絲的表面形貌及銹蝕狀態(tài)圖像;所述微型內(nèi)窺式成像裝置6包括照明系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、CCD傳感器三部分，所述照明系統(tǒng)采用至少一支發(fā)光二極管LED光源2，亮度可調(diào)，保證視場內(nèi)光照均勻;所述光學(xué)系統(tǒng)包括反射棱鏡I和轉(zhuǎn)像透鏡3，所述反射棱鏡I用于改變成像方向，所述轉(zhuǎn)像透鏡3用于待測鋼絲的成像；CCD傳感器4采用高分辨率數(shù)字式光電耦合器件，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，本?shí)施例中選取直徑小、清晰度高、成像像素40萬的工業(yè)級CXD;
[0051 ]滑動裝置8，滑動裝置8與所述微型內(nèi)窺式成像裝置6連接，用于實(shí)現(xiàn)所述微型內(nèi)窺式成像裝置6沿纜索長度方向的移動;增加了微型內(nèi)窺式成像裝置6沿纜索長度方向的檢測區(qū)域；
[0052]所述檢測裝置還包括持式圖像采集設(shè)備14;(XD傳感器4所產(chǎn)生的電信號經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸線5傳輸至持式圖像采集設(shè)備14。
[0053]所述微型內(nèi)窺式成像裝置6固定在滑動裝置8上，所述滑動裝置8用于實(shí)現(xiàn)微型內(nèi)窺式成像裝置6的移動，所述滑動裝置8能夠沿著纜索9長度方向移動;檢測時，控制所述微型內(nèi)窺式成像裝置6與纜索9內(nèi)待測鋼絲相鄰。
[0054]在高密度聚乙烯護(hù)套16(或高密度聚乙烯護(hù)筒)與外側(cè)之間，沿著纜索9環(huán)向布置兩個或兩個以上所述微型內(nèi)窺式成像裝置6，每個微型內(nèi)窺式成像裝置6分別固定在一滑動裝置上;增加了纜索內(nèi)鋼絲銹蝕的檢測區(qū)域范圍，提升纜索銹蝕檢測效率。
[0055]在高密度聚乙烯護(hù)套16與外側(cè)鋼絲7之間的銹蝕檢測區(qū)域設(shè)置溫濕度傳感器15，提高銹蝕檢測的可靠性及適用性。在纜索檢測區(qū)域設(shè)置復(fù)合溫濕度傳感器15，可以用于判斷銹蝕發(fā)展的條件，提高纜索銹蝕檢測的可靠性。
[0056]根據(jù)評定得到的當(dāng)前銹蝕狀態(tài)及纜索內(nèi)溫濕度條件對后續(xù)服役期纜索內(nèi)鋼絲銹蝕發(fā)展進(jìn)行評價(jià)，提出后續(xù)檢測周期設(shè)計(jì)方案，可以降低固定檢測周期對評定拉索安全帶來的影響。
[0057]實(shí)施例2
[0058]—種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，所述方法采用內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置，本實(shí)施例所采用的內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置與實(shí)施例1中所述內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置相同。
[0059]所述檢測方法包括以下步驟:
[0060](I)在試驗(yàn)室條件下，對未銹蝕鋼絲以及不同銹蝕狀態(tài)、不同銹蝕程度的鋼絲進(jìn)行成像，通過圖像處理算法獲得不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息；
[0061](2)應(yīng)用微型內(nèi)窺式成像裝置，采集待測鋼絲表面圖像，通過圖像處理算法，獲得待測纜索內(nèi)鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息；
[0062](3)將步驟(2)中獲得的所述待測纜索內(nèi)鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息與步驟(I)中不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息進(jìn)行計(jì)算分析，采用數(shù)字圖像相關(guān)性技術(shù)以及模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)快速判定所述待測纜索內(nèi)鋼絲的表面銹蝕狀態(tài)及銹蝕程度；
[0063](4)將步驟(2)中獲得的相同位置不同檢測時刻獲得的待測鋼絲表面圖像通過圖像匹配與識別算法，判斷該位置處鋼絲銹蝕發(fā)展的傾向性，估計(jì)鋼絲銹蝕發(fā)展速率。
[0064]步驟(I)中，所述圖像后處理過程具體為:將獲取的不同銹蝕狀態(tài)、不同銹蝕程度的鋼絲圖像通過數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行濾波降噪處理，并將圖像轉(zhuǎn)化為256階灰度圖，劃分不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征;通過閾值分割、圖像識別及相關(guān)性分析提取不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度閾值，并對圖像特征信息進(jìn)行量化，獲得不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的定量特征信息。
[0065]步驟(2)中，通過圖像處理算法，對獲取的待測鋼絲表面圖像進(jìn)行處理所述圖像處理算法具體為:將獲得的待測纜索內(nèi)鋼絲圖像進(jìn)行與步驟(I)中相同的濾波降噪處理，并將待測纜索內(nèi)鋼絲圖像轉(zhuǎn)化為256階灰度圖，獲得待測纜索內(nèi)鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息。
[0066]所述微型內(nèi)窺式成像裝置固定在滑動裝置上，所述滑動裝置用于實(shí)現(xiàn)微型內(nèi)窺式成像裝置的移動，所述滑動裝置能夠沿著纜索長度方向移動;檢測時，控制所述微型內(nèi)窺式成像裝置與纜索內(nèi)鋼絲相鄰。
[0067]高密度聚乙烯護(hù)套與鋼絲之間，沿著纜索環(huán)向布置兩個或兩個以上所述微型內(nèi)窺式成像裝置，每個微型內(nèi)窺式成像裝置分別固定在一滑動裝置上。
[0068]在高密度聚乙烯護(hù)套與鋼絲之間的銹蝕檢測區(qū)域設(shè)置溫濕度傳感器，提高銹蝕檢測的可靠性及適用性。
[0069]實(shí)施例3
[0070]—種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，所述方法采用內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置(與實(shí)施例I中所述內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置相同，所述內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置如圖1-5所示)。[0071 ]所述檢測方法具體為:
[0072]根據(jù)相應(yīng)檢測周期，通過手持式圖像采集設(shè)備14獲取微型內(nèi)窺式成像裝置6采集的待測鋼索內(nèi)鋼絲7表面圖像，通過圖像處理算法進(jìn)入圖像處理過程。[0073 ] 事先通過試驗(yàn)室對完好鋼絲及不同銹蝕狀態(tài)、不同銹蝕程度鋼絲采用微型內(nèi)窺式成像裝置6進(jìn)行成像，對完好鋼絲及不同銹蝕狀態(tài)、不同銹蝕程度鋼絲通過數(shù)字圖像處理技術(shù)對圖像進(jìn)行濾波降噪處理，將圖像轉(zhuǎn)化為256階灰度圖，劃分不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下的灰度統(tǒng)計(jì)特征，通過閾值分割、圖像識別及相關(guān)性分析提取不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下的灰度閾值，并對圖像特征信息進(jìn)行量化。對實(shí)際檢測中獲取的待測鋼絲圖像進(jìn)行相同的濾波降噪處理，并將圖像轉(zhuǎn)化為256階灰度圖，計(jì)算待測鋼絲圖像的灰度直方圖及圖像定量特征信息，并與試驗(yàn)室的量化結(jié)果采用數(shù)字圖像相關(guān)性分析，進(jìn)一步根據(jù)模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)的方法快速判定當(dāng)前鋼絲隸屬于試驗(yàn)室試驗(yàn)中的某個銹蝕狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)拉索內(nèi)鋼絲表面形貌及銹蝕程度的快速定量檢測。
[0074]所述檢測方法的檢測原理為:目前廣泛使用的高強(qiáng)鋼絲表面均鍍有鋅層或鋅鋁合金層，表層形成致密氧化膜，鋅層破損后形成犧牲陽極保護(hù)鋼絲基體不發(fā)生銹蝕，當(dāng)鋅層耗盡后鋼絲基體發(fā)生腐蝕，從失去光澤、變色、有輕微銹皮到銹皮較厚，出現(xiàn)點(diǎn)蝕麻坑，進(jìn)而形成較厚銹層，根據(jù)不同的腐蝕環(huán)境條件，銹蝕產(chǎn)物分別為羥基氧化鐵、三氧化二鐵和四氧化三鐵，每種腐蝕產(chǎn)物的顏色也不同。因此可以根據(jù)鋼絲表面的腐蝕形貌及腐蝕產(chǎn)物顏色變化，采用微型內(nèi)窺式成像裝置對鋼絲表面形態(tài)進(jìn)行成像，進(jìn)而通過一些列圖像處理等手段，實(shí)現(xiàn)拉索內(nèi)鋼絲表面形貌及銹蝕程度的快速定量檢測。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，其特征在于，所述檢測方法基于微型內(nèi)窺式成像裝置，能夠?qū)|索錨固段以及自由段內(nèi)鋼絲的表面銹蝕狀態(tài)和銹蝕程度實(shí)現(xiàn)可視化定期無損檢測； 所述檢測方法通過微型內(nèi)窺式成像裝置獲取待測纜索內(nèi)鋼絲的表面形貌及銹蝕狀態(tài)圖像，即獲得待測鋼絲圖像，通過圖像處理算法獲取所述待測鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息，對相同位置不同檢測時刻的鋼絲圖像通過圖像匹配與識別算法，判斷鋼絲銹蝕發(fā)展傾向性，根據(jù)通過試驗(yàn)室試驗(yàn)得到的不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息，通過數(shù)字圖像相關(guān)性分析以及模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)判定所述待測纜索內(nèi)鋼絲的表面銹蝕狀態(tài)及銹蝕程度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包括以下步驟: (1)在試驗(yàn)室條件下，對未銹蝕鋼絲以及不同銹蝕狀態(tài)、不同銹蝕程度的鋼絲進(jìn)行成像，通過圖像處理算法獲得不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息； (2)應(yīng)用微型內(nèi)窺式成像裝置，采集待測鋼絲表面圖像，通過圖像處理算法，對獲取的待測鋼絲表面圖像進(jìn)行處理，獲得待測纜索內(nèi)鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息; (3)將步驟(2)中獲得的所述待測纜索內(nèi)鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息與步驟(I)中不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息進(jìn)行計(jì)算分析，采用數(shù)字圖像相關(guān)性技術(shù)以及模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)快速判定所述待測纜索內(nèi)鋼絲的表面銹蝕狀態(tài)及銹蝕程度； (4)將步驟(2)中獲得的相同位置不同檢測時刻獲得的待測鋼絲表面圖像通過圖像匹配與識別算法，判斷該位置處鋼絲銹蝕發(fā)展的傾向性，估計(jì)鋼絲銹蝕發(fā)展速率。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，其特征在于，步驟(I)中，所述圖像后處理過程具體為:將獲取的不同銹蝕狀態(tài)、不同銹蝕程度的鋼絲圖像通過數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行濾波降噪處理，并將圖像轉(zhuǎn)化為256階灰度圖，劃分不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征;通過閾值分割、圖像識別及相關(guān)性分析提取不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的灰度閾值，并對圖像特征信息進(jìn)行量化，獲得不同表面形貌、不同銹蝕程度條件下鋼絲圖像的定量特征信息。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，其特征在于，步驟(2)中，通過圖像處理算法，對獲取的待測鋼絲表面圖像進(jìn)行處理，具體為:將獲得的待測纜索內(nèi)鋼絲圖像進(jìn)行與步驟(I)中相同的濾波降噪處理，并將待測纜索內(nèi)鋼絲圖像轉(zhuǎn)化為256階灰度圖，獲得待測纜索內(nèi)鋼絲圖像的灰度統(tǒng)計(jì)特征以及定量特征信息。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，其特征在于，所述微型內(nèi)窺式成像裝置固定在滑動裝置上，所述滑動裝置用于實(shí)現(xiàn)微型內(nèi)窺式成像裝置的移動，所述滑動裝置能夠沿著纜索長度方向移動;檢測時，控制所述微型內(nèi)窺式成像裝置與纜索內(nèi)待測鋼絲相鄰。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，其特征在于，在高密度聚乙烯護(hù)套與鋼絲之間，沿著纜索環(huán)向布置兩個或兩個以上所述微型內(nèi)窺式成像裝置，每個微型內(nèi)窺式成像裝置分別固定在一滑動裝置上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測方法，其特征在于，在高密度聚乙烯護(hù)套與鋼絲之間的銹蝕檢測區(qū)域設(shè)置溫濕度傳感器，提高銹蝕檢測的可靠性及適用性。8.—種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括: 微型內(nèi)窺式成像裝置，用于采集待測纜索內(nèi)鋼絲的表面形貌及銹蝕狀態(tài)圖像； 滑動裝置，用于實(shí)現(xiàn)所述微型內(nèi)窺式成像裝置沿纜索長度方向的移動。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置，其特征在于，所述微型內(nèi)窺式成像裝置包括照明系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、CCD傳感器三部分； 所述照明系統(tǒng)采用至少一支發(fā)光二極管LED作為光源； 光學(xué)系統(tǒng)包括反射棱鏡和轉(zhuǎn)像透鏡，所述反射棱鏡用于改變成像方向，所述轉(zhuǎn)像透鏡用于待測鋼絲的成像； CCD傳感器采用高分辨率數(shù)字式光電耦合器件，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?0.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種內(nèi)窺式纜索銹蝕檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置還包括持式圖像采集設(shè)備;CCD傳感器所產(chǎn)生的電信號經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸線傳輸至持式圖像采集設(shè)備。
【文檔編號】G01N21/952GK105911073SQ201610438580
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】蘭成明, 李京東, 孫冬柏, 李娜, 劉志強(qiáng), 李惠
【申請人】北京科技大學(xué), 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)