CN103759682B - 一种可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，属于测量技术领域。该检测装置包括起点固定块、终点固定块、起点固定块滑轮装置、终点固定块滑轮装置、起点轨道槽、终点轨道槽、滑轮、滑轮中间连接轴、水准仪装置、滑轮车轨道槽、吊杆、超声波检测系统、探头、控制箱体，控制箱体中包括系统电源、速控系统、数据采集系统、数据分析系统和输出系统。该检测装置利用超声波测距的基本原理，主体由两个滑轮组成滑轮车检测装置，本发明还公开了该检测装置的检测方法，可检测到船闸闸槛表面横向和纵向上任意一点的磨损程度，解决了闸槛在水下磨损程度难以检测的问题。

Description

一种可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置

技术领域

本发明涉及一种可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，能够广泛应用于各种船闸闸槛磨损检测领域。

背景技术

船闸闸槛是横跨船闸进口底部的一块部件，供闸门关闭时紧贴靠。近些年来，由于船员法律意识淡薄、经济利益驱动及源头管理上把关不严等原因，导致了吃水超限船舶的不断增多。而吃水超限船舶在进出闸室时，船舶底部会对闸槛产生强烈的磨损作用，有的闸槛甚至已被磨平，严重影响了船闸的安全和检修。

船闸闸槛的检测和评估对于船闸的安全性有着重要的意义，但由于闸槛位于水下，且引航道水体浑浊度很高，通常的水下摄像头往往由于引航道水质、水流情况的复杂无法胜任对水下闸槛的任务。在以前的检测方法中，多采用人工潜入水底触摸的方式，但这种方法操作难度高，危险性大，并且无法准确确定障碍物的位置和大小。因此，利用科学的方法，研制合理的检测装置势在必行。

发明内容

本发明针对船闸闸槛在水下，其磨损程度难以检测的问题，根据闸槛位置的特点，利用闸槛两边边墩为支点，并利用满足精度要求的超声波仪器，提出一种可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，可准确得到闸槛表面任意一点相对闸室底板的高程，及检测到闸槛任意一点的磨损程度。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，其组成包括有：起点固定块，终点固定块，起点固定块滑轮装置，终点固定块滑轮装置，起点轨道槽，终点轨道槽，滑轮，滑轮中间连接轴，水准仪装置，滑轮车轨道槽，吊杆，超声波检测系统，探头，控制箱体，控制箱体中包括系统电源、速控系统、数据采集系统、数据分析系统和输出系统。该检测装置主体由两个滑轮组成滑轮车，通过控制箱体中速控系统控制滑轮车速度，使其带动下部的超声波检测系统沿滑轮车轨道槽纵向移动，滑轮车轨道槽直插进起点和终点固定块中。

进一步地，所述的起点和终点固定块与两滑轮车轨道槽相连位置具有两个滑轮车轨道槽矩形孔，矩形孔截面尺寸比滑轮车轨道槽横截面长宽均大2cm，起点、终点固定块底部分别带有起点、终点固定块滑轮装置，并放置在船闸闸边墩顶部的起点、终点轨道槽上，起点和终点轨道槽分别为两个，其横截面呈山字形结构，长比闸槛宽大20cm，头部和尾部均具有高10cm的边沿，起点和终点固定块滑轮装置分别位于相对应的槽内，其放置位置距边墩内侧10cm，超出边墩外沿20cm，起点、终点固定块滑轮装置移动由控制箱体中速控系统控制，通过滑轮移动改变起点、终点固定块位置，可以测横向不同位置处闸槛磨损程度。

进一步地，所述的滑轮车轨道槽为一对尺寸一样、长度比闸槛长度长60cm的直线形凹形槽，其两端直插进起点和终点固定块滑轮车轨道槽矩形孔中20cm，滑轮车轨道槽内表面较光滑，两个滑轮沿滑轮车轨道槽走向分别置于轨道内表面中，滑轮车轨道槽宽度比滑轮厚度大2cm，尽量减小滑轮与滑轮车轨道槽内壁的摩擦。

进一步地，所述的可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，其特征在于：所述的滑轮半径比滑轮车轨道槽外壁高度大2cm，两个滑轮分别置于滑轮车轨道槽内，由滑轮中间连接轴连接，组成滑轮车，滑轮中间连接轴中间位置正上方是滑轮车速控装置箱，速控装置箱顶部附有水准仪装置，滑轮中间连接轴中间位置正下方焊接一吊杆，吊杆上安装有超声波检测系统及探头。

进一步地，可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，其特征在于：所述的吊杆要求刚度较大不易变形，超声波检测系统安装在吊杆上，该系统由控制箱体中速控系统控制超声波发射频率，并将超声波测距读数反映给控制箱体内的数据采集系统，且该超声波检测系统具有防水防噪功能。

进一步地，可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，其特征在于：首先通过控制箱体内的速控系统设置滑轮车移动速度和超声波发射周期，由超声波检测系统读出探头底部至被测闸槛表面起始点的垂直距离L，L读数反馈给控制箱体的数据采集系统，数据采集系统将读数发送给数据分析系统，数据分析系统一次计算原理为已知闸室底部高程h1，闸室边墩顶部高程h2，吊杆长为L1，检测装置厚度为d，滑轮中间连接轴距闸室边墩顶部距离为d1，探头底部距闸室边墩顶部距离为D=L1+d-d1，则闸槛表面任意被测点相对闸室底部的高程H=h2-h1-L-D，水平距离为滑轮车移动速度与超声波发射周期和（发射次数-1）的乘积，此后，数据采集系统每采集一次超声波读数，数据分析系统则计算一次闸槛表面任意被测点相对闸室底部的高程和闸槛水平距离；通过分析系统可得到闸槛表面各个被测点相对闸室底部的高程H1、H2、H3、H4……，和各个被测点闸槛外侧水平位置距离边墩外边缘为d1、d2、d3、d4……；输出系统输出表格，横坐标为闸槛外侧距闸室边墩外边缘的横向距离，纵坐标为闸槛外侧表面各个点相对闸室底部的高程，即可形象地观察到闸槛外侧磨损情况。

有益效果：

1、该闸槛检测装置利用满足精度要求的超声波检测系统，克服了闸槛位于水下其磨损程度难以检测的问题，具有创新性和实用性，且大大降低了人工操作的困难，提高了检测效率。

2、利用船闸闸槛本身的位置特点，以两边边墩为支撑，支撑起闸槛检测系统，并将检测系统固定在闸槛正上方，能够在预先确定闸槛位置的情况下进行检测，有效地降低了船闸闸槛检测系统检测工作量。

3、该闸槛检测装置通过改变边墩上起点和终点固定块位置，可实现检测装置的变轨测量，可以检测到闸槛表面任意一点的磨损程度。

4、该闸槛检测装置，结构简单，操作方便，且检测装置尺寸适用于一般常见尺寸的船闸闸槛检测，具有可重复利用性与高效智能性。

综上所述，本发明结构简单，操作方便，能够有效地对位于水下的船闸闸槛表面的任意一点高程进行测量，可广泛地应用于各种船闸闸槛磨损检测。

附图说明：

图1为发明的主视图；

图2为发明的俯视图；

图3为发明的左视图；

图中标号解释：1、起点固定块，2、终点固定块，3、起点固定块滑轮装置，4、终点固定块滑轮装置，5、起点轨道槽，6、终点轨道槽，7、滑轮，8、滑轮中间连接轴，9、水准仪装置，10、滑轮车轨道槽，11、吊杆，12、超声波检测系统，13、探头，14、控制箱体。

具体实施例：

下面结合附图对技术方案的实施做进一步的详细描述：

如图3所示，可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置组成包括起点固定块1、终点固定块2、起点固定块滑轮装置3、终点固定块滑轮装置4、起点轨道槽5、终点轨道槽6、滑轮7、滑轮中间连接轴8、水准仪装置9、滑轮车轨道槽10、吊杆11、超声波检测系统12、探头13、控制箱体14、控制箱体中包括系统电源、速控系统、数据采集系统、数据分析系统和输出系统，控制箱体14尺寸为30×30cm，放置在起点固定块1上，该起点固定块1和终点固定块2为实体钢块，尺寸为50×30×40cm，起点1和终点2固定块与两滑轮车轨道槽10相连位置具有两个滑轮车轨道槽矩形孔，矩形孔截面尺寸比滑轮车轨道槽10横截面长宽均大2cm，起点1、终点2固定块底部分别带有起点3、终点4固定块滑轮装置，并放置在船闸闸边墩顶部的起点5和终点6轨道槽上，起点5和终点6轨道槽分别有两个，其横截面呈山字形结构，长比闸槛宽大20cm，头部和尾部均具有高10cm的边沿，起点3、终点4固定块滑轮装置分别位于相对应的槽内，其放置位置距边墩内侧10cm，超出边墩外沿20cm，起点1和终点2固定块中间位置对应超声波检测系统测距的横向位置，及船闸闸槛横向位置。起点1和终点2固定块与两滑轮车轨道槽10相连位置具有两个滑轮车轨道槽矩形孔，矩形孔截面尺寸为20×10cm，外侧矩形孔中心位于距固定块底部1/4，距固定块外侧1/4处，内侧矩形孔中心位于距固定块底部1/4，距固定块内侧1/3处，这样使得两个孔的重心偏下，利于固定块整体稳定性，且两孔的中心位置偏固定块外侧，检测闸槛最外侧磨损时，两孔中心位置须位于边墩最外边缘，这样尽量增大了抵抗检测装置重对固定块的倾覆力矩，有利于固定块的受力稳定。滑轮车轨道槽10两端分别插进孔20cm，滑轮车轨道槽10有两个，滑轮车轨道槽10是长度为比闸槛长度长60cm的直线形凹形槽，其横截面宽18cm，槽壁高8cm，由1cm均匀厚度的钢板制成，滑轮车轨道槽10内表面较光滑，两个滑轮7沿滑轮车轨道槽10走向分别置于轨道内表面中，两个滑轮7厚度为16cm，滑轮7半径为10cm，滑轮7轮胎由橡胶构成，形状类似于自行车车轮，两个滑轮7由滑轮中间连接轴8连接，组成滑轮车，滑轮中间连接轴8由钢管组成，滑轮中间连接轴8中间位置正上方是滑轮车速控装置箱，速控装置箱顶部附有水准仪装置9，滑轮中间连接轴8中间位置正下方焊接一吊杆11，吊杆11为一截面圆直径5cm钢柱，长度为2m，吊杆11刚度为210000N/mm²，刚度较大，不易发生变形，吊杆11底端用高性能树脂胶粘住上装有超声波检测系统12的矩形盒，矩形盒由防水透明高强硬质塑料膜构成，矩形盒厚度为30cm，长度为40cm，宽度为20cm，探头13形状为矩形与上部装有超声波的矩形盒紧紧相连，且该超声波检测系统具有防水防噪功能，探头13尺寸为20×10×10cm，探头13可以完全置于水中，防护等级达到IP68，探头13发射角度相对较小，能够适应小空间的测量且能定点及连续测量，并提供遥控信号，精度高。

Claims (4)

1.一种可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，包括：起点固定块，终点固定块，起点固定块滑轮装置，终点固定块滑轮装置，起点轨道槽，终点轨道槽，滑轮，滑轮中间连接轴，水准仪装置，滑轮车轨道槽，吊杆，超声波检测系统，探头，控制箱体，控制箱体中包括系统电源、速控系统、数据采集系统、数据分析系统和输出系统；其特征在于：该检测装置主体由两个滑轮组成滑轮车，通过控制箱体中速控系统控制滑轮车速度，使其带动下部的超声波检测系统沿滑轮车轨道槽纵向移动，滑轮车轨道槽直插进起点和终点固定块中；

所述的起点和终点固定块与两滑轮车轨道槽相连位置具有两个滑轮车轨道槽矩形孔，矩形孔截面尺寸比滑轮车轨道槽横截面长宽均大2cm，起点、终点固定块底部分别带有起点、终点固定块滑轮装置，并放置在船闸边墩顶部的起点、终点轨道槽上，起点、终点轨道槽分别为两个，其横截面呈山字形结构，长比闸槛宽大20cm，头部和尾部均具有高10cm的边沿，起点、终点固定块滑轮装置分别位于相对应的槽内，其放置位置距边墩内侧10cm，超出边墩外沿20cm。

2.根据权利要求1所述的可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，其特征在于：所述的滑轮车轨道槽为一对尺寸一样、长度比闸槛长度长60cm的直线形凹形槽，其两端直插进起点和终点固定块滑轮车轨道槽矩形孔中20cm，滑轮车轨道槽内表面较光滑，两个滑轮沿滑轮车轨道槽走向分别置于轨道内，滑轮车轨道槽宽度比滑轮厚度大2cm。

3.根据权利要求2所述的可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，其特征在于：所述的滑轮半径比滑轮车轨道槽外壁高度大2cm，两个滑轮分别置于滑轮车轨道槽内，由滑轮中间连接轴连接，组成滑轮车，滑轮中间连接轴中间位置正上方是滑轮车速控装置箱，装置箱顶部附有水准仪装置，滑轮中间连接轴中间位置正下方焊接一吊杆，吊杆上安装有超声波检测系统及探头。

4.根据权利要求3所述的可变轨道滑轮车式超声波船闸闸槛磨损检测装置，其特征在于：所述的吊杆要求刚度较大不易变形，超声波检测系统安装在吊杆上。