本發明涉及橋梁結構無損檢測技術領域，特別涉及一種用于無損檢測橋梁混凝土結構缺陷的系統及方法。
背景技術：
公路橋梁在建設及服役期，由于施工原因或服役過程中受超載、溫度劇變等可能產生內部空洞、裂縫等缺陷，使結構的承載能力或耐久性受到影響；若得不到及時的檢測和維修加固，將會影響橋梁的運營安全，因此，對橋梁混凝土隱蔽性缺陷進行必要的檢測，顯得十分必要，也有其現實意義。
紅外熱成像技術，是利用各種探測器來接收物體發出的紅外輻射，再進行光電信息處理，最后以數字、信號、圖像等方式顯示出來，并加以利用的探知、觀察和研究各種物體的一門綜合性技術。它涉及光學系統設計、器件物理、材料制備、微機械加工、信號處理與顯示、封裝與組裝等一系列專門技術。該技術可廣泛應用于工業、農業、醫療、消防、考古、交通、地質領域。
紅外無損檢測是測量通過物體的熱量和熱流來鑒定該物體質量的一種方法，當物體內部存在裂縫和缺陷時，它將改變物體的熱傳導，使物體表面溫度分布產生差別，利用紅外成像儀測量它的不同熱輻射，可以確定物體的缺陷位置，以達到檢測缺陷的目的。利用紅外熱成像法，可以靈敏地探測到導熱系數小，表面熱輻射率大的混凝土材料的紅外輻射。當混凝土結構存在某種缺陷時，由于缺陷類型形態及分布不同造成材料導熱系數、質量熱容性能的局部變化而影響紅外輻射量，直接導致表面溫度發生變化，使熱像圖上出現溫差等異樣。當有缺陷的混凝土受到太陽輻射時，有缺陷的混凝土結構由于缺陷的存在，大量的空氣混入，與密實部位相比，熱流傳入受到阻礙，造成表層溫度升高而在紅外熱像上出現“熱斑”，其范圍和程度反映了該部位的受害程度及范圍。這種檢測方式存在諸多不足：其一，太陽輻射造成的橋梁混凝土結構升溫不夠明顯，有缺陷的區域和無缺陷的區域的紅外熱像差異極小，就是采用精度非常高的儀器也未必能檢測出來，而且高精度的儀器價格非常昂貴，也造成檢測成本的大幅增加；其二，由于有缺陷的區域和無缺陷的區域的紅外熱像差異極小，導致檢測結果不夠精確，甚至誤判，不能很好的反應出橋梁的缺陷；其三，該檢測方法必須在環境溫度變化快的時候進行，檢測時間受限，不能隨時對橋梁進行檢測。因此，即使使用精度高的紅外熱像儀器，也難于運用在檢測工作中。
技術實現要素：
本發明的首要目的在于提供一種用于無損檢測橋梁混凝土結構缺陷的系統，檢測精度高且成本低。
為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：一種用于無損檢測橋梁混凝土結構缺陷的系統，包括冷卻單元、攝像單元和圖像處理單元，所述的冷卻單元用于對待檢測橋梁混凝土結構部分進行快速冷卻，攝像單元用于獲取冷卻后的橋梁混凝土結構紅外圖像譜，圖像處理單元用于接收攝像單元獲取的紅外圖像譜并進行分析處理后得到橋梁缺陷信息。
與現有技術相比，本發明存在以下技術效果：當待檢測橋梁混凝土結構內部存在缺陷時，攝像單元獲取到的紅外圖像譜的溫度存在有差異，在自然環境溫度變化狀態下這個差異小，通過設置冷卻單元，對待檢橋梁結構進行快速冷卻，形成較大溫差，可使用低精度的攝像單元就能獲取到理想的紅外圖像譜，一方面提高了檢測的準確性，另一方面因無需使用高精度的攝像單元，大大降低了成本。
本發明的另一個目的在于提供一種用于無損檢測橋梁混凝土結構缺陷的方法，檢測精度高且成本低。
為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：一種如前所述的用于無損檢測橋梁混凝土結構缺陷的系統的檢測方法，包括如下步驟：(A)冷卻單元對待檢測橋梁混凝土結構進行冷卻，冷卻至設定溫度或時間后停止冷卻；(B)攝像單元獲取冷卻后的橋梁混凝土結構紅外圖像譜并輸出至圖像處理單元；(C)圖像處理單元對紅外圖像譜進行分析處理后得到橋梁缺陷信息。
與現有技術相比，本發明存在以下技術效果：當待檢測橋梁混凝土結構內部存在缺陷時，攝像單元獲取到的紅外圖像譜的溫度存在有差異，在自然環境溫度變化狀態下這個差異小，通過設置冷卻單元，對待檢橋梁結構進行快速冷卻，形成較大溫差，可使用低精度的攝像單元就能獲取到理想的紅外圖像譜，一方面提高了檢測的準確性，另一方面因無需使用高精度的攝像單元，大大降低了成本。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合圖1，對本發明做進一步詳細敘述。
參閱圖1，一種用于無損檢測橋梁混凝土結構缺陷的系統，包括冷卻單元10、攝像單元20和圖像處理單元30，所述的冷卻單元10用于對待檢測橋梁混凝土結構部分進行快速冷卻，攝像單元20用于獲取冷卻后的橋梁混凝土結構紅外圖像譜，圖像處理單元30用于接收攝像單元20獲取的紅外圖像譜并進行分析處理后得到橋梁缺陷信息。當待檢測橋梁混凝土結構內部存在缺陷時，攝像單元20獲取到的紅外圖像譜的溫度存在有差異，在自然環境溫度變化狀態下這個差異比較小，通過設置冷卻單元10，對待檢橋梁結構進行快速冷卻，形成較大溫差，可使用低精度的攝像單元20就能獲取到理想的紅外圖像譜，一方面提高了檢測的準確性，另一方面因無需使用高精度的攝像單元20，大大降低了成本。這里之所以采用冷卻單元10，是專門針對一些溫度高的區域，此時橋梁在太陽下被烘烤，本身的溫度非常高，通過冷卻單元10對其冷卻，有缺陷的區域導熱性差，冷卻的慢，無缺陷的地方導熱性好，冷卻的快，最后形成溫度差，通過紅外圖像譜可以看出差異。
冷卻單元10的結構有很多種選擇，本實施例中優選地，所述的冷卻單元10包括儲水罐11、水泵12、水管13以及噴頭14，儲水罐11中存儲有冰水混合物，水泵12置于儲水罐11中，水管13的兩端分別連接水泵13和噴頭14，水泵12工作時將儲水罐11中的冷卻水抽取出來并通過噴頭14澆灌到待檢測橋梁混凝土結構上對橋梁進行降溫。通過設置儲水罐11，里面放置的冰水混合物，溫度接近于0度，實際使用時，可以不停的向罐內加入冰塊，以維持其低溫，水泵12、水管13以及噴頭14是方便將冷卻水抽取出來并澆灌到橋梁結構上的。該結構簡單、成本低，方便攜帶至現場。
優選地，為了方便監控冷卻效果，所述的待檢測橋梁混凝土結構上設置有溫度傳感器40用于采集橋梁冷卻時的溫度，溫度傳感器40采集到的溫度低于設定閾值時冷卻單元10停止冷卻且攝像單元20開始工作采集紅外圖像譜。設置溫度傳感器40之后，可以方便的獲取到冷卻后的橋梁結構溫度，也就能在合適的時候停止冷卻，進行下一步處理。當然，也可以不設置溫度傳感器40，冷卻指定時間后停止冷卻也是可以的，但是這樣的精度會小于設置溫度傳感器40的方案。
具體地，攝像單元20和圖像處理單元30可以通過很多電路或元器件來實現，本實施例中，所述的攝像單元20為紅外熱像儀，圖像處理單元30為計算機或工控機，紅外熱像儀采集到的紅外圖像譜輸出至計算機或工控機上，計算機或工控機對接收到的紅外圖像譜進行分析、處理得到橋梁缺陷信息。
本發明中還公開了一種如前所述的用于無損檢測橋梁混凝土結構缺陷的系統的檢測方法，包括如下步驟：(A)冷卻單元10對待檢測橋梁混凝土結構進行冷卻，冷卻至設定溫度或時間后停止冷卻；(B)攝像單元20獲取冷卻后的橋梁混凝土結構紅外圖像譜并輸出至圖像處理單元30；(C)圖像處理單元30對紅外圖像譜進行分析處理后得到橋梁缺陷信息。同樣地，該步驟中，通過設置冷卻單元10，對待檢測橋梁混凝土結構進行冷卻，提高這種差異，再使用低精度的攝像單元20就能獲取到理想的紅外圖像譜，一方面提高了檢測精度，另一方面無需使用高精度的攝像單元20，降低了成本。
所述的步驟A中，冷卻單元10包括儲水罐11、水泵12、水管13以及噴頭14，儲水罐11中存儲有冰水混合物，水泵12置于儲水罐11中，水管13的兩端分別連接水泵13和噴頭14，水泵12工作時將儲水罐11中的冷卻水抽取出來并通過噴頭14澆灌到待檢測橋梁混凝土結構上對橋梁進行降溫。冷卻單元10這樣設置的優點和效果，前面已經詳細敘述過，這里就不再贅述。
優選地，所述的步驟B中，攝像單元20為紅外熱像儀，步驟C中，圖像處理單元30為計算機或工控機；計算機或工控機通過如下步驟對紅外圖像譜進行分析處理：(C1)操作人員向圖像處理單元30中輸入待檢測橋梁混凝土結構的基本參數，圖像處理單元30根據基本參數建立無缺陷的標準模型；(C2)操作人員將步驟A中的冷卻位置、冷卻溫度或時間輸入至圖像處理單元30中，圖像處理單元30根據接收到的信息將標準模型模擬冷卻后獲得標準紅外圖像譜；(C3)圖像處理單元30將攝像單元20輸出的待檢測測橋梁混凝土結構的實際紅外圖像譜與步驟C2中的標準紅外圖像譜進行色彩比對；(C4)將紅外圖像譜上各位置的色彩差異對應到橋梁結構上，色彩差異越大，表示該位置處橋梁結構的缺陷越大，色彩差異小于設定閾值，表示該位置處橋梁結構無缺陷。由于在實施冷卻時，噴頭14可能通過其他支架固定在橋梁結構的某一位置處，這樣，噴頭14所在位置與其他位置之間也存在一定的溫差，這會影響到最終的檢測結果精度，為了消除這個影響因素，這里在圖像處理單元30中建立標準的無缺陷模型，然后根據冷卻位置、冷卻溫度或時間套入到該標準模型中，計算獲得標準紅外圖像譜，最后將采集到的紅外圖像譜與標準紅外圖像譜對比，這樣檢測結果的精度就有了保障，不會因為冷卻源位置、或冷卻溫度的不同導致檢測結果的不同。