CN103018166A - 一种桥梁缆索爬行检测装置 - Google Patents

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徐辉
李金涛
李征
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Abstract

一种桥梁缆索爬行检测装置。属于工业机器人领域。该装置采用环抱式机械结构，由2个可开合半圆体组成；分三组驱动轮，轮子表面采用内凹形，具备导向功能，带驱动电机，平均安置在圆环外壳内部。自带高清摄像头，并实现无线控制，无线传输等功能。其特征是：驱动轮能与桥梁缆索有较好的接触，能够在桥梁缆索上稳定运行、移动，并搭载检测设备对缆索进行检测，能检测缆索表面与内部损伤并对病害进行定位、追踪；极大了方便了桥梁拉索的日常检测、维护工作。

Description

一种桥梁缆索爬行检测装置
技术领域
本发明涉及一种能够在桥梁拉索、吊杆上爬行的机械装置，尤其是能在桥梁拉索表面上下移动并携带相关检测设备对桥梁拉索、吊杆表面状况及内部钢丝状况进行检测的装置。
背景技术
随着我国社会迅速发展，大跨度桥梁越来越多，斜拉桥、悬索桥已经成为现代大跨度桥梁的广泛采用桥型。斜拉桥建成后，其主要受力构件之一的斜拉索长期暴露在空气中，斜拉索表面的聚乙烯(PE)保护层容易出现不同程度的硬化老化等破坏现象，斜拉索内部钢丝束也因空气中的水分和其他酸性物质而受到腐蚀，严重者甚至出现断丝现象，危及桥梁的安全。因此，需要定期对桥梁斜拉索进行定期检测与维护。目前国内研发的桥梁缆索检测机器人因为重量太重、智能化程度不高、使用不方便等缺点，并没有在行业内普及使用。目前行业内对斜拉索的检测与维修主要采用搭设支架或卷扬机方式搭载相关检测人员进行检测，这种检测方式不但效率低、成本高，且具有较大的危险性。本发明作为一种新型的桥梁缆索爬行检测装置，具有重量轻、安装简易、智能化程度高等特点。有利于此项技术的推广，更好的维护桥梁安全。
发明内容
本发明提出一种新型的桥梁缆索爬行检测装置，其主要特点具有结构简单、重量轻便、安装便利等特点。其结构采用圆形3面环抱式结构，主要组成构件有：合金外壳、驱动小车、松紧弹簧、行程编码器、摄像头、缆索内部钢丝检测装置、无线数据发送模块、无线控制模块、图像识别系统、接收终端、图像处理系统等构件。
1、本发明由2个半圆环组成，靠活页片及松紧扣固定，并有松紧弹簧对其进行夹紧，具有安装速度快的特点。
2、驱动小车自带行程计数器，能有效的记录下此爬行装置所行进的距离，并对病害发生位置进行准确定位。
3、本发明自带高清摄像头，具有自动对焦、自动白平衡、自动背光补偿等功能；并配合图像识别系统，不但能对基本病害进行自动搜索、追踪，而且能对裂缝或破损的长度、宽度与深度进行测量。
4、本发明有较强的障碍跨越能力。当遇到较小障碍时，松紧弹簧后缩，小车即可跨越障碍；当遇到较大障碍时，或造成电机空转、过载停止，此时控制模块将控制电机反转，致使本发明自动返回、下落。保证了检测过程中的安全性。
5、本发明能与缆索钢丝检测设备配套，能对桥梁缆索钢丝锈蚀、断丝等病害进行检测。
6、本发明的控制系统、图像传输系统与数据传输系统均采用无线方式传输到计算机终端，并在计算机终端进行实时处理，减少了各种数据线，极大的方便了现场的安装、操作等过程。
附图说明
图1、本发明与缆索之间关系的俯视图
图2、本发明与缆索之间关系的侧视图
图3、本发明的电路模块结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图二2所示，本发明桥梁拉索检测装置由机身(2)靠三个驱动小车夹紧在缆索(1)表面上。机架由两个半圆环形外壳组成，靠着活页片(7)与锁扣(8)连接成一个完整的圆形；通过旋转弹簧松紧开关(5)来调节弹簧(4)的松紧度，使得驱动小车的橡胶轮(6)紧紧与缆索(1)表面贴合，使其固定在缆索表面，不下滑。
驱动小车的基本构件是：两个橡胶轮(6)、驱动电机(11)、行程编码器(12)与铝合金连接底盘组成。两个橡胶轮(6)通过传动轴与轴承安装在铝合金地盘上，其中一个橡胶轮(6)自带驱动电机，一个橡胶轮(6)与行程计数器相连接。三部驱动小车共有三个驱动器，一个行程计数器。驱动电机采用小型同步电机，具有运行稳定性高和过载能力大等特点，更重要的是可以实现3个驱动轮转动的速度及圈数相同，避免因行进速度不同所造成机械变形等影响。行程计数器主要是用于本发明的行程距离测量，从而准确定位病害发生位置，当橡胶轮正方向转动一圈，勾动电子计数器，电子计数器数值加一；反之，则减一，再通过无线传输至计算机终端，以橡胶轮外径乘以实际转动圈数，即可实时显示行进距离。另外，橡胶轮(6)采用内凹式导向轮，使得本发明在行进过程中不偏位，确保安全性。
本发明专利桥梁缆索检测装置搭载3个高清摄像头(3)，摄像头具有自动对焦、自动背光补偿功能，并通过计算机软件辅助从而实现图像识别技术，当缆索表面的颜色出现与绝大部分缆索表面有颜色有差异时，会有提示功能；由用户选择是否停止前进，再由用户判断该处是否存在病害，如果存在病害，摄像头可以对其范围进行测量。
本发明专利桥梁缆索检测装置采用无线控制系统来控制爬行检测装置的前行、停止、后退等运行状态。在计算机终端发射信号给本发明专利上的控制模块(10)通过频率的改变来控制同步电机的行进速度，从而具有较好的可操控性。
本发明专利可搭载相关检测设备(9)对缆索内部钢丝进行检测，对钢丝锈蚀、短丝等病害均能有效判断。目前市面上缆索内部检测有较多仪器设备，在此不作原理描述。
如图3所示，本发明专利均采用计算机软件对爬行装置进行控制、实时监控及数据处理，计算机发送指令驱动爬行装置运行，再通过爬行装置反馈回来的图像及数据进行实时判断，对病害位置、大小等内容均能实时显示，采用大容量硬盘对本发明专利所有的检测录像及数据进行保存。

Claims (6)

1.一种桥梁缆索爬行检测装置，其特征在于：由2个半圆环形结构通过活页片(7)以及锁扣(8)连接而成，内置3部驱动小车，每部小车自带同步电机(11)，其中一部驱动小车的橡胶轮安装有一个圈数计数器，用于记录检测装置的行程及病害位置计算。
2.每个橡胶轮(6)均为内凹式，并具有导向功能，使得检测装置获得更大的摩擦力并保证行进装置在行进过程中不偏移。
3.各驱动小车采用弹簧(4)反向力压紧在缆索表面，并通过螺杆连接在装置主体(2)上。
4.摄像头(3)通过计算机软件实现图像识别，病害预警功能；对缆索表面的局部颜色与大多数颜色进行比对，能自动追踪颜色异于缆索普遍颜色的位置。
5.通过计算机对本实用专利进行无线控制，及接收缆索爬行检测装置所反馈回来的图像与数据，并对反馈回来的图像及数据进行实时处理。
6.计算机软件分3部分：实时监控窗口、无线控制窗口以及病害警告记录窗口；并在计算机软件中有行程计数，病害数量等统计功能。
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