автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Разработка метода контроля качества наружных стен и покрытий зданий на основе цветотекстурного анализа фотоснимков

На правах рукописи

ЖОЛОБОВА Ольга Александровна

РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА НАРУЖНЫХ СТЕН И ПОКРЫТИЙ ЗДАНИЙ НА ОСНОВЕ ЦВЕТОТЕКСТУРНОГО АНАЛИЗА

ФОТОСНИМКОВ

05.23.08 - Технология и организация строительства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону, 2015

005561348

005561348

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный строительный университет».

Защита диссертации состоится 26 февраля 2015 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.207.02 при Ростовском государственном строительном университете по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, РГСУ, корп. 1, ауд. 1125. Тел./факс 8(863) 201-90-03. E-mail: dis_sovet_rgsu@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного строительного университета и на сайте www.rgsu.ru Автореферат разослан 20 января 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических

Научный руководитель:

Иванова Наталья Николаевна,

кандидат технических наук, доцент

Байбурин Альберт Халитович,

доктор технических наук, доцент, Южно-Уральский государственный университет, профессор кафедры Технология строительного производства

Соболев Валерий Владимирович,

кандидат технических наук, доцент, Южно-Российский государственный политехнический университет имени М.И. Платова, доцент кафедры Технологии строительного производства и строительных материалов

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

наук, доцент —

Налимова Александра Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. По объемам потребления различных ресурсов при производстве строительной продукции одно из ведущих мест занимают процессы возведения наружных стен и покрытий зданий. Выполняя важные функции по защите и изоляции внутреннего пространства зданий от внешней среды, а также по архитектурному оформлению их фасадов и восприятию различных нагрузок, эти конструкции должны быть особенно надежными и поэтому к их качеству предъявляются повышенные требования.

Современные архитектурно-строительные решения зданий, реализующие новые подходы в обеспечении их теплозащиты и безопасности, существенно усложняют конструкцию наружных стен и покрытий зданий в сторону увеличения количества функциональных слоев, совершенствования отделочных покрытий фасадных поверхностей, размещения на кровлях дополнительных защитных устройств. С увеличением высоты зданий и уклона кровель наружные ограждающие конструкции становятся все менее доступными для осуществления производственного и эксплуатационного контроля их качества.

При этом больше всего затрудняется производственный контроль качества многослойных наружных стен и покрытий, когда работы по их возведению или устройству вынужденно осуществляют небольшими захватками с частой перестановкой средств подмащивания, из-за чего требуется длительное присутствие на месте производства работ представителей строительного контроля застройщика (заказчика) и авторского надзора, а это приводит к существенному увеличению затрат на их содержание.

Степень разработанности темы исследования. Многие из известных методов контроля качества строительной продукции являются непригодными для применения при отсутствии непосредственного доступа к контролируемым строительным конструкциям.

Использование в качестве источника информации при контроле качества наружных стен и покрытий их фотоснимков недостаточно эффективно, пока не создан метод проверки соответствия этих конструкций заданным требованиям с применением современных средств компьютерного анализа фотографических изображений. Применяемые иногда при инспекционном контроле качества конструкций методы фотограмметрии позволяют получать лишь геометриче-

скую и семантическую информацию об объектах съемки по их фотограмметрическим снимкам и, к тому же, весьма дорогостоящи и технически сложны.

Все это свидетельствует о низкой степени разработанности указанной темы исследования и целесообразности выполнения данной диссертации.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка метода контроля качества наружных стен и покрытий зданий на основе цветотекстурного анализа фотоснимков, обеспечивающего возможность осуществления такого контроля при отсутствии постоянного доступа к слоям этих конструкций.

Достижение указанной цели связано с решением следующих задач:

— обобщить сведения о видах и функциональных слоях наружных стен и покрытий, оценить их контролеспособность, проанализировать достигнутый уровень развития, обосновать целесообразность и выявить рациональные пути совершенствования методов контроля качества этих конструкций;

— разработать метод дистанционного и послойного контроля качества труднодоступных наружных стен и покрытий с использованием возможностей цифровой фотографии, сформулировать основные принципы получения, подготовки и цветотекстурного анализа фотоснимков этих конструкций, а также организации применения нового метода контроля;

— исследовать возможность получения достоверной информации о качестве наружных стен и покрытий по фотографическим изображениям их поверхностей, определить закономерности изменения текстуры и цвета фотографического изображения в зависимости от состояния конструкции и окружающей среды;

— проверить возможность применения нового метода контроля качества наружных стен и покрытий зданий при отсутствии постоянного доступа к слоям этих конструкций, подтвердить эффективность результатов диссертационной работы, обосновать область наиболее рационального применения этого метода контроля.

Научная новизна работы:

— предложена расширенная классификация слоев наружных стен и покрытий зданий по функциональному назначению и конструктивному исполнению, определено значение универсальности, взаимозаменяемости и контроле-способности этих слоев в структуре ограждающей конструкции;

- выявлены общие закономерности сохранения на фотоснимках диагностической информации о качестве наружных стен и покрытий зданий, предложен алгоритм процедур по ее извлечению с помощью цветотекстурного анализа и использованию при контроле качества этих конструкций;

- определено влияние пространственного разрешения фотографического изображения стен и покрытий, а также окружающей среды на возможность выявления различных строительных дефектов и повреждений;

- выявлен характер изменения на фотоснимках структуры цвета изображения используемых в наружных стенах и покрытиях основных материалов при их водо-насыщении, высушивании и старении, а цементного раствора - при твердении;

- разработана классификация макротекстур поверхностей кирпичной кладки стен по форме тексела фотографического изображения и предложен метод выявления по фотоснимкам кладки характерных признаков несоответствия примененной системы перевязки заданным требованиям.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что раскрыта сущность проблемы совершенствования контроля качества современных наружных стен и покрытий, заключающаяся в их труднодоступности и многослойности, изучено влияние некоторых свойств материалов на изменение цвета и текстуры фотографического изображения поверхностного слоя конструкции, из которых он изготовлен, применительно к проблематике диссертации результативно использован комплекс существующих теоретических и экспериментальных методов анализа фотографических изображений.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработан метод контроля качества труднодоступных и многослойных ограждающих конструкций зданий по фотографическим изображениям, применение которого позволит снизить затраты и обеспечить безопасность труда при его осуществлении, а также повысить достоверность получаемой информации о внутренних слоях ограждающих конструкций, что в целом будет способствовать повышению качества строительной продукции. Результаты исследования доведены до возможности их практической реализации и апробированы на объектах гражданского и промышленного строительства.

Методология и методы исследования. Теоретическую и методологическую основу исследования составили научные труды отечественных и зару-

бежных ученых и специалистов в области контроля качества и диагностики строительных конструкций. При подготовке и проведении экспериментов были применены стандартные методы испытания строительных материалов, современные методы цветового и цветотекстурного анализов фотографических изображений объектов, методы дистанционного зондирования земной поверхности.

Положения, выносимые на защиту:

- расширенная классификация слоев наружных стен и покрытий зданий по функциональному назначению и конструктивному исполнению, а также значение универсальности, взаимозаменяемости и контролеспособности этих слоев в структуре ограждающей конструкции;

- общие закономерности сохранения на фотоснимках диагностической информации о качестве наружных стен и покрытий зданий, а также алгоритмы процедур по ее извлечению с помощью цветотекстурного анализа и использованию при контроле качества этих конструкций;

- закономерности влияния пространственного разрешения фотографического изображения стен и покрытий, а также окружающей среды на возможность выявления различных строительных дефектов и повреждений;

- выявленный характер изменения на фотоснимках структуры цвета изображения используемых в наружных стенах и покрытиях основных материалов при их водонасыщении, высушивании и старении, а цементного раствора - при твердении;

- классификация макротекстур поверхностей кирпичной кладки стен по форме тексела фотографического изображения и метод выявления по фотоснимкам кладки характерных признаков несоответствия примененной системы перевязки заданным требованиям.

Степень достоверности полученных результатов обеспечена использованием соответствующих решаемым задачам и логике исследования современных научно обоснованных исходных теоретических положений, методик и стандартов, применением в ходе экспериментов поверенных средств измерений и получением достаточно высокой воспроизводимости результатов экспериментов, проводившихся в различных условиях, и их согласованностью с опубликованными данными по теме диссертации.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на международных научно-практических конференциях «Строительство» (г. Ростов-на-Дону: РГСУ, 2010, 2011, 2012 и 2013 гг.), на XVII Международной межвузовской научно-практической конференции «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (г. Москва: МГСУ, 2014 г.), на VII Международной научно-практической конференции «Перспективы развития строительного комплекса» (г. Астрахань: АИСИ, 2013 г.), а также на П и П1 Международных научных форумах «Потенциал интеллектуально одаренной молодежи - развитию науки и образования» (г. Астрахань: АИСИ, 2013 и 2014 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 17 печатных работах, из них 4 статьи в рецензируемых научных журналах из Перечня ведущих периодических изданий, рекомендованных ВАК Минобр-науки РФ, 4 статьи в других научных журналах, 9 докладов в сборниках материалов и трудов международных конференций и форумов. По теме диссертации оформлена 1 заявка на выдачу патента на изобретение (заявка №1014110171, приоритет от 17.03.2014 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 153 наименований и 3 приложений. Она изложена на 146 страницах машинописного текста и содержит 33 рисунка и 25 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования и степень ее разработанности, сформулированы цель, задачи, научная новизна, теоретическая и практическая значимость выполненного исследования, представлены сведения о методологии и методах исследования, а также о степени достоверности, апробации и внедрении полученных результатов.

В первой главе систематизированы сведения о видах и функциональных слоях наружных стен и покрытий зданий, определены признаки и параметры, характеризующие качество наружных стен и покрытий зданий, обоснована необходимость совершенствования известных методов неразрушающего контроля качества наружных стен и покрытий зданий.

По общему определению наружные стены и покрытия относятся к ограждающим строительным конструкциям, предназначенным для защиты и изоляции внутреннего пространства зданий от внешней среды. Эти конструкции являются обособленной или неотъемлемой частью зданий и относятся к строительной продукции. Современные подходы в проектировании наружных стен и покрытий зданий прежде всего связаны с реализацией законодательных и нормативных требований по повышению энергоэффективности и обеспечению безопасности зданий, а также с улучшением других эксплуатационных качеств этих конструкций.

Анализ применяемых в настоящее время конструктивных решений наружных стен и покрытий зданий показал, что наблюдается тенденция резкого увеличения количества слоев у ограждающих конструкций, каждый из которых выполняет самостоятельную функцию. В некоторых таких конструкциях проектной документацией предусматривается устройство десяти и более слоев, каждый из которых после устройства нуждается в освидетельствовании исполнителем, заказчиком и подрядчиком.

Многочисленные результаты выборочных вскрытий многослойных конструкций при приемочном и эксплуатационном контроле качества наружных стен и покрытий многих зданий подтверждают низкий уровень достоверности информации, содержащейся в актах освидетельствования скрытых работ и конструкций. Так не редко оказывается, что в «освидетельствованных» таким образом конструкциях некоторые из предусмотренных проектом внутренние слои не только дефектны, но и вообще, отсутствуют.

Выявлены случаи путаницы в наименовании этих слоев, в результате чего некоторые из них в конструкции стены или покрытия необоснованно дублируют друг друга или даже, наоборот, - не выполняют возложенную на них функцию.

Для устранения этого недостатка автором предложено систематизировать все разновидности слоев ограждающих конструкций по функциональному признаку, типу наружной ограждающей конструкции, конструктивным особенностям слоя и виду основного материала. Так к группе функциональных слоев наружных стен и покрытий были отнесены: несущий, пароизоляционный, теплоизоляционный, выравнивающий, вентилирующий, светоотражающий, отделочный, армирующий и клеящий слои. В группу слоев покрытий, кроме того,

включены балластный, дренирующий, водоизоляционный, разделительный, ландшафтный и теплоаккумулирующий слои.

При этом было определено значение универсальности, взаимозаменяемости и контролеспособности этих слоев в структуре ограждающей конструкции. Для каждого функционального слоя из действующих нормативных документов определены внешние признаки и параметры, характеризующие качество наружных стен и покрытий зданий.

Подвергнут анализу достигнутый уровень развития методов производственного (в том числе операционного и приемочного), а также эксплуатационного контроля качества наружных стен и покрытий зданий. Значительный вклад в развитие методов контроля и оценки качества строительных, в том числе ограждающих конструкций внесли Г.М. Бадьин, А.Х. Байбурин, М.Д. Бойко,

A.C. Гитлина, А.Н. Добромыслов, И.В. Защук, В.И. Коробко, H.A. Крылов,

B.В. Леденев, A.JI. Лапидус, Ю.Б. Монфред, Л.И. Покрасс, Э. Поль, А.Г. Ройтман, Б.Г. Скрамтаев, Ю.В. Столбов, B.C. Сытник, Н.Г. Смоленская, A.A. Яворский и другие отечественные и зарубежные ученые, работы которых положены в основу выполненного исследования.

Однако многие из разработанных ими методов контроля становятся непригодными для применения в условиях, когда доступ к контролируемой конструкции по каким-либо причинам затруднен или вовсе отсутствует, особенно при осуществлении приемочного и эксплуатационного контроля качества участков наружных стен и покрытий, расположенных на труднодоступной высоте, и скатных кровель (с уклоном более 60%).

Более адаптированными для указанных условий являются методы контроля качества, основанные на применении фотограмметрии и видеорегистрации, исследованием возможностей которых применительно для эксплуатируемых и строящихся зданий в последние годы занимались А.Ю. Варфоломеев, Ю.В. Марков, А.Н. Попов, В.В. Соболев и др. Однако эти методы получения дополнительной информации о контролируемых строительных конструкциях и процессах их возведения предусматривают лишь контурный анализ представленных в фото- и видеоматериалах изображений, не учитывают их цвет и текстуру, которые также содержат информацию об объекте съемки.

В результате анализа известных методов неразрушающего контроля качества конструкций зданий в диссертации обоснована необходимость и выявлены резервы совершенствования этих методов, а затем выдвинута гипотеза, заключающаяся втом, что повысить эффективность контроля качества труднодоступных наружных стен и покрытий зданий можно применением цветотекстур-ного анализа фотоснимков, полученных при освидетельствовании скрытых работ и конструкций с послойной их фотофиксацией.

Во второй главе обоснован выбор рациональных методов фотосъемки ограждающих конструкций и компьютерного анализа их фотографических изображений, определено влияние пространственного разрешения фотографического изображения стен и покрытий, а также нестабильности цвета материалов, из которых они изготовлены, и окружающей среды - на диагностическую информативность фотоснимков этих конструкций.

Обоснование выбора рациональных методов фотосъемки ограждающих конструкций в диссертации произведено по результатам оценки информативности получаемых фотоснимков и достоверности извлекаемых из них данных о качестве изображенных наружных стен и покрытий зданий. Наилучшие результаты были получены при использовании современных цифровых фотокамер, обеспечивающих получение фотоснимков с достаточно высоким уровнем разрешения и цветопередачи.

В ходе данного исследования его автором осуществлялась фотосъемка поверхностей наружных стен и покрытий, выполненных из наиболее распространенных материалов с применением разнообразных технологий, при различном угле наклона оптической оси фотокамеры для получения плановых и перспективных снимков. Кроме того, были использованы готовые космоснимки земной поверхности с изображениями существующих и строящихся зданий. При выборе ракурса фотосъемки учитывались вид и расположение источника света, погодные условия и другие искажающие фотоснимок факторы.

Все известные методы анализа цифровых фотоснимков основаны на оценке параметров и количественного состава пикселей, из которых формируется фотографическое изображение. Для определения структуры цвета пикселей автором выбрана система RGB, в цветовом координатном пространстве

которой любой цвет получается как сумма (смешение) красного, зеленого и синего цветов.

Поскольку объем полезной информации зависит от пространственного разрешения фотоснимков, наибольшую ценность представляют изображения с разрешением менее 0,001 м ее поверхности, приходящейся на 1 пиксель изображения. В таблице 1 в качестве примера представлены результаты выполненного автором исследования информативности снимков кладки наружных стен зданий с различным пространственным разрешением.

Таблица 1 - Влияние пространственного разрешения на информативность фотоснимков кладки наружных стен

Пространственное разрешение, м/пиксель Контролируемые признаки наружных стен

Качественные признаки Количественные признаки (параметры)

3,0 Форма поверхности стены -

1,5 Этажность здания, оконные проемы, вид материала стен Количество надземных этажей

1,0 Карнизы, пилястры, контрфорсы, парапеты Количество, основные размеры

0,5 Сандрики, модулъоны и п.т. Количество

0,25 Ряды кладки Отклонение от горизонтали

Загрязнение фасадной поверхности, в том числе вы-солами Площадь загрязнений

0,1 Перевязка швов, боковые грани кирпичей или камней Размеры

0,025 Швы в кладке Толщина швов

0,01 Форма поперечного профиля растворного шва Глубина заполнения

Трещины шириной раскрытия более 2 мм Ширина раскрытия

Менее 0,001 Тип керамического кирпича или камня по способу формования -

Волосные трещины Ширина раскрытия

Для иллюстрации возможности обнаружения элементов и идентификации некоторых диагностических признаков наружных ограждающих конструкций, а также определения их линейных размеров на рисунке 1 представлены два фотоснимка кровли одного и того же здания, полученные при плановой (космической)

и перспективной (наземной) съемках, соответственно, с пространственным разрешением 1,5 м/пиксель и 0,005-0,008 м/пиксель.

а) б)

Рисунок 1 - Фотографические изображения кровли жилого здания на ул. Лелюшенко в г. Ростове-на-Дону, полученные при плановой космической (а) и перспективной наземной (б) съемках

В ходе исследования доказано существенное влияние на повышение точности определения линейных размеров элементов ограждающих конструкций предварительной обработки изображения с помощью известных методов бикубической интерполяции и геометрической нормализации.

При исследовании влияния различных источников освещения на изменение структуры отраженного света от материалов ограждающих конструкций была доказана необходимость применения известных методов цветовой нормализации фотоснимков, ослабляющих доминирование какого-либо цвета, вызванное использованным источником освещения.

В результате исследования влияния окружающей среды на характер искажений фотографических изображений наружных стен и покрытий зданий все искусственные и естественные источники искажения были разделены на четыре группы — воздушные, покровные, заслоняющие и поверхностные. К воздушным были отнесены снегопад, туман, дождь, дым, пыль, пар, воздух в условиях наблюдаемой тепловой конвекции; к покровным - слой пыли, инея, воды, продуктов коррозии, снежный покров, лед, копоть, слой ила, опавшая листва, загрязнение строительным раствором, краской, мастикой и грунтом, а к заслоня-

ющим - свегопрозрачные материалы (стекло, полимерная пленка и т.п.), несплошные заслоняющие объекты (решетки, ветки растений, водосточные трубы и др.), крупногабаритные объекты (здания, сооружения, транспортные средства, ограждения балконов, баннеры, кроны деревьев др.). Еще одну группу (поверхностных источников искажения) представляют наружные стены и покрытия с гладкой поверхностью, размеры неровностей которой меньше длины волны падающего света.

Определено не только негативное воздействие на фотоснимок возникающих искажений, но и возможность их использования для получения дополнительной информации об условиях производства работ (при производственном контроле качества) или эксплуатации ограждающей конструкции (при эксплуатационном контроле).

Выполненное исследование влияния нестабильности цвета материалов наружных стен и покрытий на диагностическую информативность их фотоснимков показало, что такая нестабильность проявляется, прежде всего, при твердении цементосодержащих материалов, увлажнении и водонасыщении материалов с капиллярно-пористой структурой, при старении материалов в процессе эксплуатации под агрессивным воздействием окружающей среды, а в материалах и изделиях с гладкой и острорельефной поверхностью, кроме того, при изменениях направления съемки.

В качестве примера на рисунке 2 автореферата приведен график относительного изменения структуры цвета фотографического изображения фрагмента стяжки из цементного раствора в первые часы после его приготовления и использования, а в диссертации дано объяснение такой нестабильности цвета.

В третьей главе представлены результаты исследования возможности применения цветотекстурного анализа фотоснимков наружных стен и покрытий зданий, а также разработанный автором на его основе метод проверки качества этих конструкций. Обоснованы предложения по организации предлагаемого метода контроля качества наружных стен и покрытий зданий.

Текстурный анализ изображения заключается в его делении (сегментации) на составные элементы, заметно отличающиеся друг от друга по яркости, цвету или микротекстуре, границы между которыми более или менее отчетливо

Продолжительность твердения раствора, ч

Рисунок 2 - Характер изменения интенсивности красного (1) и синего (2) цветов относительно зеленого (3) на фотографическом изображении поверхности стяжки в первые часы твердения цементного раствора

просматриваются на изображении. Минимальной единицей текстуры является тексел (от английского словосочетания «texture element»), поэтому текстура представляет собой массив таких текселов.

В качестве примера, иллюстрирующего возможности сегментации и фильтрования фотографического изображения, на рисунке 3, а представлен снимок наружной поверхности стены из лицевого керамического кирпича нормального формата по ГОСТ 530-2007 на цементном растворе, а на рисунке 3, б возможный результат компьютерной сегментации текстуры этого изображения (на отдельные кирпичи и растворные швы).

На рисунке 4 приведена гистограмма этого изображения, построенная с помощью компьютерной программы Image-Pro Premier 9.0. Формой своего графа данная гистограмма свидетельствует о наличии бимодальной текстуры, характерной для каменной кладки. Элементами такой текстуры на снимках являются изображения кирпичей и растворных швов между ними.

Возможности автоматического распознавания тычковых и ложковых рядов в кладке по линейным профилям ее фотографического изображения, а также

а)

б)

I |1 I щЩЩШшт

Рисунок 3 - Текстура фотографического изображения поверхности кирпичной стены до его сегментации (¡я) и после сегментации (б): 1, 2 и 3 - профильные горизонтальные линии

Среднее_141.851

Отклонение 32,599

Минимум_0_

Максимум_223_

Сумма_409749464

Площадь (р>г) 2888590 Площадь (%): 100_

Рисунок 4 - Гистограмма фотографического изображения кирпичной кладки

определения целостности кирпичей в рядах, толщины и глубины заполнения раствором вертикальных швов проиллюстрированы на рисунке 5, где построенные с помощью компьютерной программы Olympus Stream Motion 1.8 профили а, б ив соответствуют линиям 1, 2 и 3 на рисунке 3, а.

На профилях а и б ширина и высота каждого зубца соответствуют толщине и глубине заполнения растворного шва, а интервал между зубцами - размеру кирпича. Отрицательные (то есть, направленные вниз) зубцы характерны для фотографического изображения кладки на цементном растворе, а положительные (направленные вверх) - на известковом или гипсовом растворе.

В ходе исследования систематизированы текстуры фотографических изображений слоев наружных стен и покрытий строящихся и эксплуатируемых зданий по изотропности изображений. Обоснована целесообразность создания и предложена структура банка данных с такими типовыми текстурами.

Для возможности автоматизации проверки соблюдения требований по перевязке швов в кирпичной кладке стен предложена классификация

а 160000

140000

is 120000

S 100000

8 80000

S tu 60000

£ 40000

О 20000

о

О 32 64 96 128 160 192 224 255

Интенсивность {по RGB)

а)

400 500

Расстояние, мм

б)

--'-ЛМ

.ЖЕ -

140 120 60

Расстояние, мм

Рисунок 5 - Характерные горизонтальные профили фотографического изображения поверхности кирпичной стены вдоль тычкового (а) и ложкового (б) рядов кладки, а также вдоль растворного шва (в)

макротекстур ее поверхностей по форме тексела фотографического изображения, представляющего собой повторяющийся элемент изображения с присвоенным цифровым кодом.

Выведены математические формулы для вычисления средней толщины растворных швов в кладке и величины неровностей поверхностей ограждающих конструкций по их фотографическим изображениям.

Предложен метод получения информации о динамике развития трещин в стенах эксплуатируемого здания путем совмещения их фотографических изображений, подвергнутых бинаризации и полупрозрачной линеаризации, в результате чего на фотоснимке «проявляются» трещины или их участки, образовавшиеся за период времени между съемками конструкции.

Экспериментальным путем доказана возможность применения цветотек-стурного анализа фотоснимков при контроле качества уплотнения насыпной

теплоизоляции (по изменяющейся при уплотнении форме профиля ее фотографического изображения), а также зернового состава материала теплоизоляционных и дренирующих слоев покрытий (с помощью сегментации изображения).

Определен рациональный состав и разработаны алгоритмы выполнения процедур контроля качества наружных стен и покрытий зданий на основе цве-тотекстурного анализа фотоснимков. Один из этих алгоритмов, объединяющих все процедуры, представлен в виде блок-схемы на рисунке 6.

Разработаны предложения по организации контроля качества наружных стен и покрытий строящихся и эксплуатируемых зданий на основе цветотек-стурного анализа фотоснимков.

В четвертой главе приведены результаты производственной проверки эффективности разработанного метода контроля качества наружных стен и покрытий зданий и сведения о практическом применении предлагаемого метода на стадии их строительства и эксплуатации.

Результаты выполненного исследования по разработке метода контроля качества наружных стен и покрытий зданий на основе цветотекстурного анализа фотоснимков прошли производственную проверку в Ростове-на-Дону и Батайске на одиннадцати объектах, в том числе на четырех строящихся и пяти ремонтируемых зданиях, а еще на двух зданиях - при их межремонтной эксплуатации. При этом автором диссертации по согласованию с заказчиком и подрядчиком на объекте производилась послойная фотофиксация указанных конструкций при различных погодных условиях и источниках освещения с последующей систематизацией полученных фотоснимков.

При сравнении результатов выполненного цветотекстурного анализа фотоснимков наружных стен и покрытий с данными органолептического обследования в процессе изготовления и ремонта доказана достаточная сходимость этих результатов, подтверждающая достоверность информации, извлекаемой из фотоснимков.

Предложенный метод контроля качества наружных стен и покрытий зданий успешно прошел проверку при осуществлении операционного, приемочного и эксплуатационного контроля качества наружных стен и покрытий зданий различного назначения, а затем внедрен в производство на предприятии ООО «Ремкровлястрой» в г. Ростове-на-Дону. Результаты проверки и приобретенный

^ Начало ^

Выбор коятролцэуемых ларампрсв и пртнаксв конструкции

гВыбрвтые для ксюрапя герачегры >1 пргенжи конструкции

ТДа

Блок фотограмметрического анализа изображения конструкций --------г-------

Ограждающая конструкция

Фотофиксация скрьгшх работ и ело« устраиваемой конструкции

Фотоснимки ограждающей конструкции

Выбор фотоснимка контролируемой конструкции

Геометрическая нормализация изображении с определением пространстве иного разрешения

X

Геометрически нормализованное/

___1

-1 1

Блок цветотекстурного анализа изображений конлт>укиий

Выявлены ли"* скрытые дефекты конструкции?.

Нет

£

Оформление результатов контроля качества

Да Вскрыли и осмлр внут-

ренних слоев кдаструкцш

Акт контроля качества конструкции

Конец

Рисунок 6 - Блок-схема с алгоритмом процесса контроля качества наружных стен и покрытий зданий на основе цветотекстурного анализа фотоснимков

опыт внедрения метода свидетельствуют о его высокой экономической и социальной эффективности, а также о подготовленности к практическому применению.

Установлено, что применение предлагаемого метода контроля качества позволяет сэкономить до 2 тыс. руб. на каждых 100 м2 наружных стен здания и до 400 руб. на такой же площади покрытий. Получаемый при этом социальный эффект заключается в повышении производительности и улучшении условий труда лиц, осуществляющих такой контроль, а также в отсутствии необходимости выполнять технологические операции, ухудшающие внешний вид фасадных поверхностей в местах контрольных вскрытий ограждающих конструкций.

В целом производственная проверка подтвердила целесообразность выполненного исследования и факт достижения его цели, поскольку разработанный метод контроля качества наружных стен и покрытий зданий на основе цве-тотекстурного анализа фотоснимков обеспечивает возможность осуществления такого контроля при отсутствии постоянного доступа к слоям этих конструкций.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан принципиально новый метод контроля качества наружных стен и покрытий зданий на основе применения цветотекстурного анализа фотоснимков. Метод позволяет осуществлять контроль качества наиболее проблемных (из-за труднодоступности и многослойности) участков наружных стен и покрытий зданий, где известные методы контроля малопригодны или неэффективны.

2. Систематизирована разрозненная и противоречивая информация о функциональном назначении различных слоев наружных стен и покрытий, определены резервы повышения их контролеспособности за счет уменьшения количества слоев при использовании выявленной у некоторых из них мно-гофу н кциональности.

3. Исследовано влияние пространственного разрешения фотографического изображения стен и покрытий, а также окружающей среды на возможность выявления различных строительных дефектов и повреждений, сформулированы основные требования к параметрам необходимого оборудования для фотосъемки и программному обеспечению.

4. Изучено влияние нестабильности цвета используемых в конструкции наружных стен и покрытий зданий материалов, например, при их деструкции, во-донасыщении и высушивании, а цементного раствора, кроме того, при его твердении, на диагностическую информативность фотоснимков, по которым можно выявить отклонения состояния материала конструкции от требуемого.

5. Предложена классификация макротекстур поверхностей кирпичной кладки стен по форме тексела ее фотографического изображения. Доказано, что используя эту классификацию, можно автоматизировать процессы идентификации по фотоснимку примененной при кладке стен системы перевязки и выявления ее отклонений от заданных требований.

6. Разработаны алгоритмы процессов контроля качества наружных стен и покрытий зданий на основе цветотекстурного анализа фотоснимков, позволяющие не только исключить лишние или заменить малоэффективные процедуры их анализа, но автоматизировать процесс его осуществления.

7. Проведена производственная проверка результатов исследования, которая подтвердила высокую экономическую, а также социальную эффективность предлагаемого метода контроля качества наружных стен и покрытий зданий, готовность его для практического применения. Указанный метод успешно внедрен в производство на предприятии ООО «Ремкровлястрой» в г. Ростове-на-Дону.

8. Обоснована область наиболее рационального применения предлагаемого метода контроля - это производственный и эксплуатационный контроль качества труднодоступных участков многослойных наружных стен и покрытий зданий по фотоснимкам, сделанным заблаговременно, при операционном контроле их качества в период строительства и ремонта зданий или при мониторинге изменения состояния эксплуатируемых зданий.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК:

1.Жолобова, O.A. Перспективы развития дистанционных методов измерительного контроля качества строительной продукции [Электронный ресурс]

// Инженерный вестник Дона. - 2013. - № 3. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru, свободный. - Загл. с экрана.

2. Жолобова, O.A. Предложения по расширению области применения цифровой фотографии при оценке состояния строительных конструкций [Электронный ресурс] / H.H. Иванова, O.A. Жолобова // Науковедение. - 2012. - № 3. - Режим доступа: http://naukovedenie.ru, свободный. - Загл. с экрана.

3. Жолобова, O.A. Производственный контроль качества каменных стен и других ограждающих конструкций зданий по фотографическим изображениям // Вестник МГСУ. - 2013. - № 11. - С. 234-240.

4. Жолобова, O.A. Предложения по совершенствованию производственного контроля качества наружных стен и покрытий современных зданий / O.A. Жолобова, H.A. Иванникова // Промышленное и гражданское строительство. 2014. - № 6. - С. 24-27.

Статьи и доклады в других научных изданиях:

5. Жолобова, O.A. Неразрушающий контроль качества работ / АЛ. Жолобов, O.A. Жолобова // Железобетон, строительные материалы и технологии в третьем тысячелетии: межкафедр, сб. науч. тр. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005.-С. 17-20.

6. Жолобова, O.A. Современные методы выявления скрытых протечек в рулонных кровлях / A.JI. Жолобов, O.A. Жолобова // Строительство: новые технологии - новое оборудование. - 2010. - № 2. - С. 23-26.

7. Жолобова, O.A. Неразрушающие методы контроля водонепроницаемости рулонных кровель // Отраслевой журнал «Вестник. Строительство, архитектура, инфраструктура». - 2010. - № 8. - С. 42-45.

8. Жолобова, O.A. Перспективы применения фотограмметрии при контроле и оценке качества состояния строительных конструкций / AJI. Жолобов, O.A. Жолобова // «Строительство-2010»: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2010.-С. 101-102.

9. Жолобова, O.A. Перспективы применения фотограмметрии при контроле качества и оценке состояния труднодоступных строительных конструкций // Известия Ростовского государственного строительного университета. -2011.-№ 15.-С. 387-388.

10. Жолобова, O.A. Оценка состояния кровель зданий по фотографиям, полученным из космоса с помощью спутников / O.A. Жолобова, АЛ. Жолобов // «Строительство-2011»: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2011.-С. 116-117.

11. Жолобова, O.A. Проблема обеспечения заданного профиля криволинейных поверхностей труднодоступных строительных конструкций / H.A. Иванникова, O.A. Жолобова // «Строительство-2012»: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2012. - С. 137-139.

12. Жолобова, O.A. Обоснование целесообразности применения цифровой фотографии при освидетельствовании скрытых строительных работ / O.A. Жолобова, H.A. Иванникова // «Строительство-2012»: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2012. - С. 145-147.

13. Жолобова, O.A. Оценка качества скрытых строительных работ с помощью. цифровой фотографии // Известия Ростовского государственного строительного университета. - 2012. - № 16. - С. 154.

14. Жолобова, O.A. Космический мониторинг состояния кровель эксплуатируемых зданий // «Перспективы развития строительного комплекса»: материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. — Астрахань: АИСИ, 2013. - Т. 2. -С. 40-42.

15. Жолобова, O.A. Применение цветотекстурного анализа фотографических изображений кровель при оценке качества их устройства и ремонта // «Строительство-2013»: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2013. - С. 165-166.

16. Жолобова, O.A. Проблемы, возникающие при реализации новых требований по кладке многослойных стен зданий / O.A. Жолобова, А.Э. Щеглов, К.К. Аперян // «Потенциал интеллектуально одаренной молодежи - развитию науки и образования»: материалы Ш Международного научного форума молодых ученых, студентов и школьников, г. Астрахань, 2014. - С. 29-30.

17. Жолобова, O.A. Новый метод производственного и эксплуатационного контроля качества кровель зданий по космоснимкам // «Строительство - формирование среды жизнедеятельности»: труды XVII Междунар. науч.-практ. конф. - М.: МГСУ, 2014. - С. 230-234.

Подписано в печать 25.12.14. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 644/14 Редакционно-издательский центр Ростовского государственного строительного университета. 344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162