(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210877167.0 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 云南省公路科 学技术研究院 地址 650000 云南省昆明市盘龙区穿金路3 号 (72)发明人 余成群　宋泽冈　刘艳莉　邓旭东　 李均进　李友河　瞿发宪　殷继华　 李波　袁博　纪云涛　符德省　 史振伟　杨静　余滔　叶春生　 (74)专利代理 机构 昆明祥和知识产权代理有限 公司 53114 专利代理师 和琳 (51)Int.Cl. G01N 21/95(2006.01) G01N 21/01(2006.01)G01C 9/00(2006.01) B64C 39/02(2006.01) B64D 47/00(2006.01) B64D 47/08(2006.01) (54)发明名称 无人机检测和监测桥梁墩柱竖直度及外观 质量缺陷的方法 (57)摘要 无人机检测和监测桥梁墩柱竖直度及外观 质量缺陷的方法， 涉及工程技术领域。 本方法应 用无人机进行检测监测， 无人机搭载三维激光扫 描仪、 CCD图像处理机和相位测距仪， 首先创建墩 柱的三维立体模型， 以及计算出墩柱高度H和直 径D等结构尺寸； 无人机绕墩柱飞行第二圈， 在第 一圈飞行时建立的三维模型的基础上识别每一 墩柱的4条测线， 以及相位测距仪精准测量； 相位 测距仪按间距测量出每条测线上各个点的平距d 和相对高程h， 并计算每条测线的竖直度偏差， 根 据测量出来的竖直度偏差， 前后或左右测线相互 校核以判断竖直度偏差的一致性， 并通过竖直度 偏差S与设计的竖直度相比较判断墩柱的安全 性。 本发明利用无人机进行桥梁墩柱竖直度及外 观质量缺陷的方法提高了监测测量效率， 提高了 安全性和准确度。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115436392 A 2022.12.06 CN 115436392 A 1.无人机检测和监测桥梁墩柱竖直度及外观质量缺陷的方法， 是应用无人机进行检 测、 监测， 无 人机搭载CCD图像处 理机和相位激光测头， 其特 征在于该 方法包括以下步骤： 步骤1， 由无人机搭载的相位激光测头 中的三维激光扫描仪对待测墩柱绕行一圈， 实施 三维扫描， 并创建墩柱的三维立体模型， 以及识别并计算出墩柱相对地面高度H和直径D等 结构尺寸； 步骤2， 无人机 绕墩柱飞行第 二圈， 通过相位激光测头 中的三维激光扫描仪扫描确定墩 柱的前后左右4条竖向测线， 同时相位激光测头中的相位测距仪对测线按间距实时测量； 所 述测线为墩柱在桥梁的纵向或横向的外表面各测点连线， 即各测 点的拟合线， 以墩柱表面 前后左右对称分布， 反映墩柱各节段间的相对位移； 相位测距仪测量出每条测线上各个测点的平距d和相对高程h， 并计算每条测线的竖直 度偏差S： S=|d上‑  d下|/|h上‑  h下|*100%; 其中d上 为测线上墩柱顶部的平距， d下为测线上墩柱底部的平距， h上为测线上墩柱上部 的相对高程， h下为测线上墩柱下部的相 对高程； 所述的竖直度偏差S为测线顶部和底部的 平距差与墩柱高的百分比， 反映墩柱 顶部几何中心与底部几何中心的相对位移量； 步骤3， 根据测量结果， 墩柱纵向的前后两条测线、 横向的左右两条测线相互校核， 判断 墩柱各节段间相对位移的一 致性， 并通过 竖直度偏差与设计值相比较判断墩柱的安全性。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115436392 A 2无人机检测和监测桥梁墩柱竖直度及外观质量缺陷的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及工程 技术领域， 尤其是一种桥梁墩柱检测技 术。 背景技术 [0002]桥梁是跨越江、 河、 沟、 谷或人为安设的障碍物的构造物。 桥梁墩柱不仅支承上部 结构， 而且还将桥梁自身恒载和车辆活载等各种荷载传递至地基， 故一个合格的墩柱是桥 梁运营的前提和基础。 现阶段桥梁墩柱竖直度的检测和监测， 是通过吊锤球法和全站仪平 距法测量墩柱上 下部的相对平 距， 具体是： 吊锤球法通常使用桥梁检测车或搭设管架至墩顶作为平台， 测量时， 测量人员到 达墩顶位置的平台， 确定墩柱纵向或横向位置， 测量人员下吊锤球， 待锤球稳定后墩柱上、 下部位的测量人员量取垂线到墩柱表面的距离d上和d下， 同时测量上、 下两个测点间的距离 h， 即墩柱高度， 则竖直度偏差为S=|d上‑d下|/h*100%， 通过与 设计值比较即可确认是否在安 全状态。 采用桥梁检测车作平台时需要在桥面上配置交通保 障措施， 墩柱下部测量人员需 要跨越障碍物， 测量过程中受风等干扰大， 测量效率低下， 且存在高空掉物或跨越障碍时的 巨大的安全隐患； 搭设管架平台的吊锤球测量方法， 需要逐墩搭设管架， 安全性更差， 费用 更高， 效率更低。 [0003]全站仪平距 法测量原理与吊垂球法相同， 全站仪通过激光对墩柱上、 下表面照准， 测量出上、 下相对平距d上、 d下及相对高程h上、 h下， 则竖直度 偏差S=|d上‑d下|/|h上‑h下|*100%。 全 站仪平距法比吊锤球法快速， 但需要在每一个墩柱的纵向及横向找到合适的仪器架设场 地， 全站仪测量精度高， 过程中测量人员要跨越各类障碍物， 人身安全性低， 经济性及 效率 都不高。 [0004]对于墩柱的外观质量缺陷检测， 均 需测量人员到达现场进行肉眼检查， 或是用望 远镜观测， 同样安全性得不到保障， 检测过程局限性大， 盲区大。 发明内容 [0005]本发明的目的是提出一种利用无人机进行远程桥梁墩柱竖直度的测量及外观质 量缺陷检测的方法， 人员无需到 达现场， 安全可靠， 可以提高效率。 [0006]无人机检测和监测桥梁墩柱竖直度及外观质量缺陷的方法， 是应用无人机进行检 测、 监测， 无 人机搭载CCD图像处 理机和相位激光测头， 其特 征在于该 方法包括以下步骤： 步骤1， 由无人机搭载的相位激光测头中的三维激光扫描仪对待测墩柱绕行第一 圈， 实施三维扫描， 并创建墩柱的三维立体模型， 以及识别并计算出墩柱地面高度H和直径 D； 步骤2， 无人机绕墩柱飞行第二圈， 通过相位激光测头中的三维激光扫描仪扫描确 定墩柱的前后左右4条竖向测线， 同时相位激光测头中的相位测距仪对测线按间距实时测 量； 所述测线为墩柱高度方面在桥梁的纵向或横向的外表面各测 点连接线， 即各测 点的拟 合线， 在墩柱 表面以墩柱几何中心前后左右对称分布， 反映墩柱各节段间的相对位移；说　明　书 1/4 页 3 CN 115436392 A 3