预应力管道压浆密实度检测系统的制作方法

本实用新型涉及预应力管道检测领域，特别涉及一种预应力管道压浆密实度检测系统。

背景技术：

预应力管道又称波纹管，其压浆密实性好坏对桥梁的耐久性具有重要影响，据统计，由于压浆不密实导致预应力管道内钢绞线锈蚀，预应力提前丧失，可造成桥梁实际寿命缩短至设计寿命的十分之一。在美国，公路桥梁大约有57万座，其中约13万座有缺陷，平均开始出现问题的年限是25年；在我国截止到2002年，各种桥梁总和约有28万座其中，危桥约有9597座，它们平均开始出现问题的年限是7年。如何保证新桥的施工质量，对新桥进行技术把关，对现存的桥进行质量评价，对危桥进行检测、评定、加固已成为一项重要任务。混凝土桥梁损伤表现形式多样，如预应力损失、混凝土破损开裂、钢筋锈蚀、支座脱空等，这些损伤导致了混凝土桥梁整体刚度和承载力的下降，是引起桥梁病害的重要原因。为了加强对桥梁施工质量的过程控制，消除施工过程中的质量缺陷，对预应力桥梁的预应力管道(波纹管)的注浆质量检测，是确保桥梁施工质量达到设计要求和合理受力状态的一个重要控制环节。

现在常用的检测方法有散射追踪法、两端法。散热追踪法是一种精细的检测方法，可以去掉由结构产生的散射异常，仅保留真正的注浆缺陷；其检测方式是通过在预应力管道侧面粘贴检波器，联合所有检波器的信号进行缺陷成像，一般可以粘贴16或32只检波器，分段追踪；该方法适用于所有的预应力桥梁包括现浇梁和预制梁，检测的预应力管道的长度没有限制。两端法是在波纹管两端粘贴检波器，一般是两只检波器，只能接受到达波纹管两端的缺陷信号；该方法仅适用于10米左右的预应力预制梁。不论是散射追踪法还是两端法，其均是通过设置检波器来进行缺陷成像，实际操作时，由于有些缺陷较小、检波器获取的图像精度不高、干扰严重等诸多因素，导致检测的准确度不高且耗费的成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种成本低且精度高的预应力管道压浆密实度检测系统。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种预应力管道压浆密实度检测系统，包括加热单元、摄像单元和图像处理单元，所述的加热单元用于对待检测的预应力管道及其周边的梁体进行加热，摄像单元用于获取加热后的预应力管道红外图像谱并输出至图像处理单元，图像处理单元通过分析红外图像谱中有无热斑以及热斑的大小来判断预应力管道压浆密实度是否合格。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：当预应力管道压浆密实度存在缺陷时，其导热能力会存在差异，摄像单元获取到的红外图像谱的温度存在有差异，但是自然环境温度状态下这个差异比较小，通过设置加热单元，对待检测的预应力管道及其周边的梁体进行快速加热，形成较大温差，可使用低精度的摄像单元就能获取到差异较大的红外图像谱，此时对红外图像谱中热斑的提取就很方便且很准确，热斑可以直接反应出预应力管道压浆密实度是否合格。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1，对本实用新型做进一步详细叙述。

参阅图1，一种预应力管道压浆密实度检测系统，包括加热单元10、摄像单元20和图像处理单元30，所述的加热单元10用于对待检测的预应力管道及其周边的梁体进行加热，摄像单元20用于获取加热后的预应力管道红外图像谱并输出至图像处理单元30，图像处理单元30通过分析红外图像谱中有无热斑以及热斑的大小来判断预应力管道压浆密实度是否合格。当预应力管道压浆密实度存在缺陷时，其导热能力会存在差异，摄像单元获取到的红外图像谱的温度存在有差异，但是自然环境温度状态下这个差异比较小，通过设置加热单元，对待检测的预应力管道及其周边的梁体进行快速加热，形成较大温差，可使用低精度的摄像单元就能获取到差异较大的红外图像谱，此时对红外图像谱中热斑的提取就很方便且很准确，热斑可以直接反应出预应力管道压浆密实度是否合格。这里摒弃了现有技术中通过检波器进行检测的技术，采用通过热斑的方式来进行判断，检测精度非常高，同时成本也低，值得推广使用。

优选地，所述的加热单元10包括蒸汽机12、蒸汽加压泵13和储气罐14，水源40通过第一阀门11与蒸汽机12相连，第一阀门11和水源40的设置，方便向蒸汽机12中加水，水经过加热单元10加热气化及加压后转变为压力蒸汽，通过管道喷射到待检测预应力管道周边的结构上实现对预应力管道的加热。通过高温压力蒸汽对梁体进行加热有诸多好处：其一，在浇灌过程中，压力蒸汽一直处在结构的表层，可以实现梁体的持续加热；其二，由于这里采用的是压力蒸汽进行加热，这样不论加热区域在任何位置上，都能够适用；其三，压力蒸汽的温度比较高，加热效果好；其四，热蒸汽能够形成一层隔热层，避免加热过程中热量挥发，提高加热效果。

优选地，为了方便监控加热效果，所述的待检测桥梁混凝土结构上设置有温度传感器50用于采集加热时的温度，温度传感器50采集到的温度超过设定阈值时加热单元10停止加热且摄像单元20开始工作采集红外图像谱。设置温度传感器50之后，可以方便的获取到加热后的梁体温度，也就能在合适的时候停止加热，进行下一步处理。当然，也可以不设置温度传感器50，加热一定时间后停止加热也是可以的，但是这样的精度会小于设置温度传感器50的方案。

具体地，摄像单元20和图像处理单元30可以通过很多电路或元器件来实现，本实施例中，所述的摄像单元20为红外热像仪，图像处理单元30为计算机或工控机，红外热像仪采集到的红外图像谱输出至计算机或工控机上，计算机或工控机对接收到的红外图像谱进行分析判断。

本实用新型花公开了一种如前所述的预应力管道压浆密实度检测系统的检测方法，包括如下步骤：(A)加热单元10对待检测的预应力管道及其周边的梁体进行加热，加热至设定温度或时间后停止加热；(B)摄像单元20获取加热后的的预应力管道红外图像谱并输出至图像处理单元30；(C)图像处理单元30通过分析红外图像谱中有无热斑以及热斑的大小来判断预应力管道压浆密实度是否合格。同样地，通过设置加热单元10，对待检测的预应力管道及其周边的梁体进行快速加热，形成较大温差，可使用低精度的摄像单元20就能获取到差异较大的红外图像谱，此时对红外图像谱中热斑的提取就很方便且很准确，这样就可以很方便的通过观察热斑的分布、尺寸来判断出预应力管道压浆密实度是否合格。

优选地，所述的步骤A中，通过如下步骤进行加热：(A1)根据待检测的预应力管道所在的位置，确定距离其最近的梁体表面作为加热区域；(A2)加热单元10包括蒸汽机12、蒸汽加压泵13和储气罐14，水源40通过第一阀门11与蒸汽机12相连，水经过加热单元10加热气化及加压后转变为压力蒸汽，通过管道喷射到加热区域上进行加热。加热单元10这样设置好处多多，前面已经详细阐述过了，这里就不再赘述。

优选地，热斑的提取方式有很多，本实施例中优选地，所述的步骤C中通过如下步骤获取热斑：(C11)将红外图像谱进行灰度化处理得到灰度图像；(C12)对灰度图像进行直方图变换提高灰度图像的对比度；(C13)步骤C12处理后的图像按照阈值进行二值化处理，得到黑白图像；(C14)对黑白图像进行滤波去除噪点；(C15)步骤C14处理后图像中的白色区域即为热斑。热斑相对于其他密实度好的地方更亮，因此这里通过这一系列处理，将热斑转换成白色区域，热斑以外的区域转换成黑色区域，方便后续处理。

一般来说，对于较小的热斑，有可能是检测过程中的误差，也有可能是非常小的缺陷，这些缺陷并不影响预应力管道压浆密实度的合格度，而对于较大尺寸的热斑，表示预应力管道压浆密实度不佳。为了能够自动实现判断，本实施例中优选地，所述的步骤C中通过如下步骤判断预应力管道压浆密实度是否合格：(C21)定义预应力管道压浆密实度为合格时，所允许的热斑长度不得超过a，宽度不得超过b，或细长热斑的面积不得大于s；(C22)求解白色区域的面积和最小外接矩形，白色区域的面积即为热斑的面积，白色区域对应的最小外接矩形的长、宽、中心坐标即为热斑的长、宽、位置信息；(C23)将热斑的长、宽、面积与设定的阈值a、b、s进行比较，若热斑的长和宽均小于等于设定阈值a和b，表示该热斑为小热斑；若热斑的长或宽大于设定阈值a或b且热斑面积小于等于设定阈值s，表示该热斑为小热斑；若热斑的长或宽大于设定阈值a或b且热斑面积大于设定阈值s，表示该热斑为大热斑；(C24)若所有的热斑都是小热斑，则预应力管道压浆密实度合格；若存在大热斑，则预应力管道压浆密实度不合格，同时输出所有大热斑的位置信息方便后续处理。通过上述步骤处理后，可以直接输出预应力管道压浆密实度是否合格，且在不合格的时候输出缺陷的位置信息，方便后续处理。