CN103954558A

CN103954558A - 一种张紧轮式钢丝绳爬行器

Info

Publication number: CN103954558A
Application number: CN201410217257.2A
Authority: CN
Inventors: 钟功祥; 张洋; 吕志忠; 彭彩珍; 彭福国
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2014-07-30

Abstract

本发明涉及一种张紧轮式钢丝绳爬行器，可对钢丝绳及钢丝绳电缆上进行外观检查，它由机架、运动部件、驱动系统、控制系统、无线通讯模块、高清摄像头、锂电池组和位移传感器组成。通过在爬行器上安装摄像头，利用爬行器沿钢丝绳上下循环移动的功能，通过滚轮沿钢丝绳轴向滚动，实现沿钢丝绳上下自动爬行，并通过装载的电机、控制电路、摄像头、位移传感器、无线信号发射器在上下移动的过程中进行钢丝绳外观图像的采集、实时传输和存储。所述驱动系统包括驱动电机、第一皮带、第二皮带、减速器、滚轮、弹簧、压紧螺栓、滚轮轴及轴承、张紧轮、支撑轴及轴承。本发明安全、操作灵活、降低了检测人员的工作强度和减少漏检。

Description

一种张紧轮式钢丝绳爬行器

技术领域

本发明涉及一种张紧轮式钢丝绳爬行器，特别是设计一种在钢丝绳及钢丝绳电缆上进行外观检查的装置。

背景技术

在现实生活中，钢丝绳的现状对正常生产、生活起到了重大的影响，通过张紧轮式钢丝绳爬行器可以对钢丝绳的腐蚀、断丝的情况进行近距离观察，降低漏检的可能性，有效排除由于钢丝绳质量问题造成的事故。

以往的钢丝绳检查方式，由检测人员在桥梁塔顶安装滑轮，由拉锁将检测装置由上至下滑动，以得到钢丝绳使用情况的数据资料，或者相关人员用望远镜对钢丝绳的外表面进行目视检查，以了解钢丝绳的外观状况，从而判断钢丝绳是否还能继续使用。

但是，将检测装置由塔顶下放的方式增加了检测人员携带装置爬行的危险性，并且控制爬行器向下运动的拉绳也增加了检测过程潜在的威胁。而人工目视的方式，可能造成漏检，并且长时间的使用望远镜也增加了检测人员的工作强度。为此，设计一种张紧轮式钢丝绳爬行器，可以降低工人劳动强度和人工检查风险，高效完成对钢丝绳的外观检查十分必要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种张紧轮式钢丝绳爬行器，用于对钢丝绳及钢丝绳电缆进行外观检查的装置，实现对钢丝绳外观的全面检查，并且可以拍摄钢丝绳周围一定距离的其它设备的外观照片，达到同时对其它设备的外观检查的目的。从而降低钢丝绳检查的安全风险和工人的劳动强度。

本发明采用的技术方案为：

本发明一种张紧轮式钢丝绳爬行器，由机架、运动部件、驱动系统、控制系统、无线通讯模块、高清摄像头、锂电池组和位移传感器组成。通过在爬行器上安装摄像头，利用爬行器沿钢丝绳上下循环移动的功能，通过滚轮沿钢丝绳轴向滚动，实现沿钢丝绳上下自动爬行，并通过装载的电机、控制电路、摄像头、位移传感器、无线通讯模块在上下移动的过程中进行钢丝绳外观图像的采集、实时传输和存储。

驱动系统安装在机架上，所述驱动系统包括驱动电机、第一皮带、第二皮带、减速器、滚轮、弹簧、压紧螺栓、滚轮轴及轴承、张紧轮、支撑轴及轴承。驱动电机、第一皮带与减速器连接为一体，安装在机架上一侧；第一皮带用于驱动电机与减速器之间传递扭矩，减速器输出端通过第二皮带与滚轮的轴连接，带动滚轮沿钢丝绳轴向滚动。滚轮通过键固定在滚轮轴上，轴两端安装有轴承。压紧螺栓轴线方向安装有弹簧，张紧轮轴承由螺栓压紧，张紧轮通过键与支撑轴连接；滚轮和张紧轮表面材料是硬质橡胶，滚轮凹槽、张紧轮凹槽与钢丝绳靠螺栓压紧力紧密接触。滚轮、张紧轮运动所需的摩擦力靠螺栓压紧弹簧来提供。运动过程中滚轮前进所需的摩擦力随压紧螺栓拧紧的程度变化，螺栓的周围应有刻度线，以针对不同直径的钢丝绳调整螺栓至相应的刻度线，保证滚轮有足够的压紧力。

所述控制系统主要由驱动电机控制电路、摄像头旋转电机控制电路、俯仰电机控制电路、无线通讯模块和运动控制模块组成。通过控制驱动电机的正反转来实现爬行器的上升或下降，驱动电机的启动、停止由地面程序控制，可以实现自动爬行或手动控制。旋转电机调节摄像头水平旋转角度，俯仰电机调节摄像头俯仰角度，通过两者的配合可以调节摄像头，拍摄到各个角度的图片。爬行器的运动由运动控制模块控制，在滚轮旁边安装有电磁刹车器，可以在任意位置停止，也可根据使用情况提前设置爬行器运动的参数。

所述无线通讯模块主要进行无线信号的传输，无线通讯模块包括摄像头信号、位移传感器信号、锂电池剩余电量的信号。通过无线通讯模块，接收地面电脑发出的驱动电机、旋转电机、俯仰电机工作的指令，传输摄像头的视频信号和位移传感器的电信号，再将摄像头采集到的图像数据和信号保存到内部数据存储器中，根据需要随时传递到地面电脑中，对数据进行分析和诊断。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的张紧轮式钢丝绳爬行器是一种安全、操作灵活、高效率的钢丝绳外观检测装置；2、降低作业人员携带检测设备爬井架及桥梁塔顶的风险；3、代替人工用望远镜目视的方法，降低了检测人员的工作强度和提高漏检；4、图像资料可以传回地面电脑并保存，为排除潜在威胁提供了重要的图像数据资料，便于安全风险分析。

附图说明

图1为本发明一种张紧轮式钢丝绳爬行器的主视剖面结构示意图；

图2为本发明的俯视半剖结构示意图；

图3为本发明的侧视结构示意图。

图1中，1.减速器；2.第二皮带；3.滚轮；4.键；5.电磁刹车器；6.滚轮轴；7.轴承；8.锂电池组；9.轴承；10.张紧轮；11.压板；12.键；13.支撑轴；14.压紧螺栓；15.弹簧；16.橡胶套；17.键；18.输出轴；19.键；20.驱动电机；21.第一皮带；22.机架；23.齿轮轴；24.高清摄像头；25.俯仰电机；26.旋转电机；27.位移传感器；28.运动控制模块；29.无线通讯模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作具体描述：

本发明提供的张紧轮式钢丝绳爬行器是用于对钢丝绳及钢丝绳电缆进行外观检查的装置。本发明一种张紧轮式钢丝绳爬行器，由机架22、运动部件、驱动系统、控制系统、无线通讯模块29、高清摄像头24、锂电池组8和位移传感器27组成。各部件系统均由螺栓固定在机架22上。利用爬行器沿钢丝绳上下循环移动的功能，滚轮3沿钢丝绳轴向滚动，实现沿钢丝绳上下自动爬行，并通过装载的驱动电机20、控制电路、高清摄像头24、位移传感器27、无线通讯模块29在上下移动的过程中进行钢丝绳外观图像的采集、实时传输和存储。

驱动系统安装在机架22上，所述驱动系统包括驱动电机20、第一皮带21、第二皮带2、减速器1、滚轮3、弹簧15、压紧螺栓14、滚轮轴6及轴承7、张紧轮10、支撑轴13及轴承9。驱动电机20、第一皮带21与减速器1连接为一体，安装在机架22上一侧；第一皮带21用于驱动电机20与减速器1之间传递扭矩，减速器1输出端通过第二皮带2与滚轮3的滚轮轴6连接，带动滚轮3沿钢丝绳轴向滚动；滚轮3通过键4固定在滚轮轴6上，滚轮轴6两端安装有轴承7；压紧螺栓14轴线方向安装有弹簧15，张紧轮轴承9由螺栓14压紧，张紧轮10通过键12与支撑轴13连接；滚轮3和张紧轮10表面材料是硬质橡胶套16，滚轮3凹槽、张紧轮10凹槽与钢丝绳靠螺栓14压紧力紧密接触。滚轮3、张紧轮10运动所需的摩擦力靠螺栓14压紧弹簧15来提供。运动过程中滚轮3前进所需的摩擦力随压紧螺栓14拧紧的程度变化，螺栓14的周围有刻度线，以针对不同直径的钢丝绳调整螺栓14至相应的刻度线，保证滚轮3有足够的压紧力。

控制系统包括驱动电机20控制电路、摄像头24的旋转电机26控制电路、俯仰电机25控制电路、无线通讯模块29和运动控制模块28。通过控制驱动电机20的正反转来实现爬行器的上升或下降，驱动电机20的启动、停止由地面程序控制，可以实现自动爬行或手动控制。旋转电机26调节摄像头24水平旋转角度，俯仰电机25调节摄像头24俯仰角度，通过两者的配合可以调节摄像头24，拍摄到各个角度的钢丝绳图片。钢丝绳爬行器的运动由运动控制模块28控制，在滚轮3旁边安装有电磁刹车器5，可以在任意位置停止，也可根据使用情况提前设置爬行器运动的参数。

无线通讯模块29主要进行无线信号的传输，所述无线通讯模块29包括摄像头24信号、位移传感器27信号、锂电池组8剩余电量的信号。通过无线通讯模块29，接收地面电脑发出的驱动电机20、旋转电机26、俯仰电机25工作的指令，传输摄像头24的视频信号和位移传感器27的电信号，再将摄像头24采集到的图像数据和信号保存到内部数据存储器中，根据需要随时传递到地面电脑中，对数据进行分析和诊断。

Claims

1.一种张紧轮式钢丝绳爬行器，由机架(22)、运动部件、驱动系统、控制系统、无线通讯模块(29)、高清摄像头(24)、锂电池组(8)和位移传感器(27)组成，各部件系统均由螺栓固定在机架(22)上，其特征在于：利用爬行器沿钢丝绳上下循环移动的功能，滚轮(3)沿钢丝绳轴向滚动，实现沿钢丝绳上下自动爬行，并通过装载的驱动电机(20)、控制电路、高清摄像头(24)、位移传感器(27)、无线通讯模块(29)在上下移动的过程中进行钢丝绳外观图像的采集、实时传输和存储；所述驱动系统包括驱动电机(20)、第一皮带(21)、第二皮带(2)、减速器(1)、滚轮(3)、弹簧(15)、压紧螺栓(14)、滚轮轴(6)及轴承(7)、张紧轮(10)、支撑轴(13)及轴承(9)，驱动电机(20)、第一皮带(21)与减速器(1)连接为一体，安装在机架(22)上一侧；第一皮带(21)用于驱动电机(20)与减速器(1)之间传递扭矩，减速器(1)输出端通过第二皮带(2)与滚轮(3)的滚轮轴(6)连接，带动滚轮(3)沿钢丝绳轴向滚动；滚轮(3)通过键(4)固定在滚轮轴(6)上，滚轮轴(6)两端安装有轴承(7)；压紧螺栓(14)轴线方向安装有弹簧(15)，张紧轮轴承(9)由螺栓(14)压紧，张紧轮(10)通过键(12)与支撑轴(13)连接；滚轮(3)和张紧轮(10)表面材料是硬质橡胶套(16)，滚轮(3)凹槽、张紧轮(10)凹槽与钢丝绳靠螺栓(14)压紧力紧密接触；滚轮(3)、张紧轮(10)运动所需的摩擦力靠螺栓(14)压紧弹簧(15)来提供；所述控制系统包括驱动电机(20)控制电路、摄像头(24)的旋转电机(26)控制电路、俯仰电机(25)控制电路、无线通讯模块(29)和运动控制模块(28)；通过控制驱动电机(20)的正反转来实现爬行器的上升或下降，驱动电机(20)的启动、停止由地面程序控制，可以实现自动爬行或手动控制；所述无线通讯模块(29)包括摄像头(24)信号、位移传感器(27)信号、锂电池组(8)剩余电量的信号；通过无线通讯模块(29)，接收地面电脑发出的驱动电机(20)、旋转电机(26)、俯仰电机(25)工作的指令，传输摄像头(24)的视频信号和位移传感器(27)的电信号，再将摄像头(24)采集到的图像数据和信号保存到内部数据存储器中，根据需要随时传递到地面电脑中，对数据进行分析和诊断。

2.根据权利要求1所述的一种张紧轮式钢丝绳爬行器，其特征在于：运动过程中滚轮(3)前进所需的摩擦力随压紧螺栓(14)拧紧的程度变化，螺栓(14)的周围有刻度线，以针对不同直径的钢丝绳调整螺栓(14)至相应的刻度线，保证滚轮(3)有足够的压紧力。