CN104527495A - 一种公路隧道病害集成检测车 - Google Patents

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周应新
黄宏伟
孙乔宝
谢雄耀
张汝文
薛亚东
温树林
岳瑞强
甘莉
杨俊宏
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云南省公路开发投资有限责任公司
云南蒙新高速公路建设指挥部
云南云岭高速公路工程咨询有限公司
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Abstract

本发明公开了一种公路隧道病害集成检测车,其包括车头和连接在车头后的车厢,在车厢上还设置有红外相机检测机构、雷达-线阵相机检测机构、臂架总成、照明灯、主控制室、发电机,红外相机检测机构安装在车厢前端,主控制室设置在车厢后端,臂架总成固定在车厢内并位于红外相机检测机构和主控制室之间,雷达-线阵相机检测机构安装在臂架总成上,照明灯安装在雷达-线阵相机检测机构上,发电机设置在臂架总成一侧;该装置将线阵相机、红外相机和雷达三种检测装备的集成在一起,实现了对隧道衬砌裂缝、渗漏水和空洞三种病害的同时检测,本发明检测车具有检测效率高、非接触性和安全性高等特点,在公路隧道病害检测方面有很好的应用前景。

Description

一种公路隧道病害集成检测车

技术领域

[0001] 本发明属于公路隧道病害检测设备领域,具体涉及一种公路隧道病害集成检测车。

背景技术

[0002] 近年来,随着国家加强对基础建设设施的投入,我国交通建设事业取得了迅猛的发展,公路隧道特别是长大隧道的建设与研宄也都取得了飞速的发展,目前我国已经成为世界上隧道工程数量最多、最复杂、发展最快的国家。然而,由于隧道是修建在地下岩土介质中的半隐蔽工程,而且我国隧道是在不同时期、不同地质条件和不同技术水平下修建的,经过多年运营,许多隧道已出现多种病害,具体表现在:变形侵限、裂缝、渗漏水、错台、掉块、坍塌、基底翻浆冒泥、下沉、底鼓、衬砌背后空洞等,这些病害形成的隐患给隧道运营安全造成了一定威胁,其中裂缝、渗漏水和空洞是隧道最常见也是最严重的三种病害。

[0003] 目前我国对公路隧道裂缝、渗漏水和空洞病害的检测主要由人工进行现场记录和病害标记,最后由人工描绘出沿隧道拱顶的病害展开图,这类检测方法需要大量的人力物力,危险程度高,对于隧道拱顶检测还需要专门的升降设备,检测结果主观性大,不同的检测人员会得出不同的检测结果,而且对隧道衬砌结构的安全性评价大多是定性描述。尽管国外研宄机构开发了不同类型的隧道病害检测车,但检测指标单一,大多数只能同时检测一种或两种病害,不能实现对多种病害的同时检测。因此,亟待开发出一种能对隧道裂缝、渗漏水和空洞三种病害进行同时检测的集成检测车。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种公路隧道病害集成检测车,该检测车通过将线阵相机、红外相机和雷达三种检测装备的集成,实现对隧道衬砌裂缝、渗漏水和空洞三种病害的同时检测,检测车具有检测效率高、非接触性和安全性高等特点。

[0005] 本发明公路隧道病害集成检测车包括车头和连接在车头后的车厢,在车厢上还设置有红外相机检测机构67、雷达-线阵相机检测机构、臂架总成、照明灯43、主控制室65、发电机60,红外相机检测机构67安装在车厢前端,主控制室设置在车厢后端,臂架总成固定在车厢内并位于红外相机检测机构67和主控制室65之间,雷达-线阵相机检测机构安装在臂架总成上,照明灯43安装在雷达-线阵相机检测机构上,发电机60设置在臂架总成一侧。

[0006] 所述红外相机检测机构67包括红外底座3、红外回转装置、红外变幅装置、红外滑动装置、红外翻转装置、红外相机18、激光测距仪,红外回转装置设置在红外底座3上并沿其移动,红外滑动装置通过红外变幅装置安装在红外回转装置上,红外相机18通过红外翻转装置安装在红外滑动装置上,红外底座3固定在车厢前端,激光测距仪80设置在红外相机18下方;

所述红外底座3上铺设有两条平行滑轨,两块限位挡板I 4分别设置在红外底座3两端并位于两条平行滑轨间,一条滑轨外侧安装有齿条1,红外回转装置上安装有与限位挡板I 4相配合的红外底座限位块5 ;

所述红外回转装置包括步进电机I 2、红外回转机构、红外回转底座23、红外相机上旋转体26,其中红外回转机构包括伺服电机7、蜗杆27、蜗轮外环28、蜗轮内环29、蜗轮外套68,蜗轮内环29固定在红外回转底座23上,蜗轮外环28套装在蜗轮内环29外圆周面上,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠30,蜗轮外环28固定在红外相机上旋转体26底部,蜗轮外套68套装在蜗轮外环28外且固定在红外回转底座23上,伺服电机7与蜗杆27连接并固定在蜗轮外套68上,蜗杆27与蜗轮外环28的相配合,步进电机I 2固定红外回转底座23 一侧,步进电机I 2的传动轴一端设有齿轮,齿轮与红外底座3上的齿条I相配合,红外回转底座23通过其下部的两条滑轨槽安装在红外底座3的两条平行滑轨上并通过步进电机I 2驱动沿滑轨来回移动,红外回转底座23上安装有红外臂架回转限位块6和红外臂架回转零位块22,与红外相机上旋转体26上的凸台相配合,用于调节红外回转机构的回转幅度;红外回转装置由伺服电机7驱动,能是实现0°〜180°的回转;

所述红外变幅装置包括红外变幅装置包括红外下回转体8、红外上回转体10、变幅回转机构,红外下回转体8下端安装在红外相机上旋转体26上端,红外上回转体10通过销轴设置在红外下回转体8上端,变幅回转机构设置在销轴上,其中变幅回转机构包括伺服电机、蜗杆、蜗轮外环、蜗轮内环、蜗轮外套,蜗轮内环安装在销轴上并固定在红外下回转体8上,蜗轮外环套装在蜗轮内环外并固定在红外上回转体10上,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠,蜗轮外套套装在蜗轮外环外并固定在红外下回转体8上,伺服电机与蜗杆连接并固定在蜗轮外套上,蜗杆与蜗轮外环相配合带动红外上回转体10摆动;在红外下回转体8上设有红外臂架抬升限位块9和红外臂架下降限位块21,用于调节红外上回转体10的摆动幅度;红外变幅装置由伺服电机驱动,能实现0°〜90°的变幅;

所述红外滑动装置包括一级红外臂架底座11、一级红外臂架12、二级红外臂架15、红外相机18、三级红外臂架19 ;一级红外臂架12为U型空腔体,一级红外臂架12通过其下部的两条平行滑轨安装在一级红外臂架底座11上的滑轨槽中,安装在一级红外臂架底座11上的一级步进电机与一级红外臂架12 —侧安装的齿条相配合并带动一级红外臂架的伸缩,一级红外臂架伸限位块13和一级红外臂架缩限位块20分别设置在一级红外臂架12侧面的两端,与一级红外臂架底座11的上表面配合使用;二级红外臂架15通过其两侧的滑轨或/和滑轨槽安装在一级红外臂架12内并与一级红外臂架12内侧的滑轨槽或/和滑轨相配合,固装在一级红外臂架12上的二级步进电机与二级红外臂架15 —侧安装的齿条相配合并带动二级红外臂架的伸缩,在一级红外臂架12两端设置有限制二级红外臂架15伸缩位置的二级红外臂架缩限位块14和二级红外臂架伸限位块25 ;二级红外臂架15另一侧安装的齿条与固装在三级红外臂架19上的三级步进电机相配合并带动三级红外臂架的移动,三级红外臂架19通过其下端的滑轨槽安装在二级红外臂架15上端的滑轨上,二级红外臂架15的滑轨两端设置有限位挡板II 78,三级红外臂架19上装有与限位挡板II相配合的三级红外臂架限位块16 ;

所述红外翻转装置包括红外相机座17、旋转基座79、步进电机II 84,红外相机座17安装在三级红外臂架19上,步进电机II 84通过旋转轴安装在红外相机座17上,旋转基座79安装在步进电机II旋转轴的一端,红外相机18固定在旋转基座79上,红外相机座17上设置有红外相机旋转限位块24并与旋转基座上的限位块配合使用,调整红外相机的旋转幅度,红外相机的旋转角度为0°〜90°,激光测距仪80安装在旋转基座79上。

[0007] 在红外相机检测机构67前端的车厢上可设置一个红外控制柜,其主要负责红外相机检测机构的数据存储、分析和处理。

[0008] 所述臂架总成包括下回转体31、上回转体33、臂架回转机构、伸缩臂35、变幅油缸36、臂架拖链37,下回转体31固定在车厢中,上回转体33通过臂架回转机构安装在下回转体31上,其中臂架回转机构包括伺服电机、蜗杆、蜗轮外环、蜗轮内环、蜗轮外套,蜗轮内环固定在下回转体31上,蜗轮外环套装在蜗轮内环外并固定在上回转体33上,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠,蜗轮外套套装在蜗轮外环外并固定下回转体31上,伺服电机与蜗杆连接并固定在涡轮外套上,蜗杆与蜗轮外环配合,臂架回转机构通过设置在下回转体31顶端的限位块限制回转角度;变幅油缸36 —端与伸缩臂通过销轴连接,另一端通过销轴安装在曲柄48的一端,曲柄48的另一端通过销轴安装在上回转体33的曲柄座44上,连杆34 —端安装在曲柄48的一端,另一端连接在伸缩臂35端部,伸缩臂35端部通过销轴安装在上回转体33上端,臂架拖链37安装在伸缩臂上用于整理和安装电缆线,上回转体33上设置有配重箱32,上回转体33内侧设置有雷达臂架下降限位块45和雷达臂架抬升限位块46,用于调节伸缩臂35的升降幅度;伸缩臂中的伸缩油缸实现臂架的伸缩,变幅油缸36实现臂架-30°〜90°的变幅;臂架回转机构实现0°〜180°的回转;

所述臂架拖链37包括侧板69、盖板I 70、盖板II 71、盖板III72,盖板I 70和盖板III72一端平行固定在两块侧板间,盖板II 71安装在盖板I 70中并可在其中移动,侧板69、盖板

I 70和盖板III 72固定在伸缩臂的套筒73上,盖板II 71的一端与伸缩臂的伸缩杆74的一端连接,用于整理和安装电缆线;

所述雷达-线阵相机检测机构包括调节螺杆55、调节板56、雷达安装架57、雷达58、雷达控制柜59、雷达底座I 75、雷达旋转装置、雷达底座II 76、线阵相机安装座39、线阵相机77,雷达底座I 75下端垂直安装有雷达底座II 76,上端装有雷达控制柜59,雷达58通过雷达安装架57安装在雷达底座I 75上,雷达旋转装置安装雷达底座I 75背面,调节板56通过其上的滑轨槽安装在雷达底座II 76底部的两条滑轨上,调节螺杆55穿过调节板56上的螺纹孔,其端部安装在雷达底座II 76下部,调节螺杆能相对旋转,但相对于雷达底座II的位置保持不变,通过其一端的手柄旋转带动调节板56移动;伸缩臂35与雷达旋转装置固连,雷达安装架57上设置有激光测距仪;

线阵相机安装座39固定在调节板56上,线阵相机安装座为C形薄板结构,线阵相机77安装在线阵相机安装座39内部底板上,照明灯安装在线阵相机安装座39端部用于线阵相机的照明;

所述雷达旋转装置包括雷达旋转体I 49、雷达旋转体II 50、雷达回转机构、雷达回转齿轮I 53、雷达回转齿轮II 54,雷达旋转体149和雷达旋转体1150的一侧通过销轴连接,雷达旋转体I 49通过雷达回转机构与伸缩臂35连接,其中雷达回转机构包括伺服电机、蜗杆、蜗轮外环、蜗轮内环、蜗轮外套,蜗轮内环固定在雷达旋转体I 49上,蜗轮外环套装在蜗轮内环外并固定在伸缩臂35的伸缩杆74端部,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠,蜗轮外套套装在蜗轮外环外并固定雷达旋转体I 49上,伺服电机与蜗杆连接并固定在蜗轮外套上,蜗杆与蜗轮外环相配合;雷达回转齿轮II 54固定在雷达旋转体I 49底部,雷达回转齿轮I 53设置在雷达回转齿轮II 54内并与雷达回转齿轮II 54配合,雷达回转齿轮153上设有传动轴,传动轴穿过雷达旋转体I 49和雷达旋转体II 50与电机相连,电机固定在雷达旋转体II 50上,雷达旋转体I 49内侧设置有雷达限位块I 51和雷达限位块II 52,用于调节雷达旋转体II 50的摆动幅度;雷达回转齿轮I 53和雷达回转齿轮II 54实现雷达的0°〜60°的角度转动;

雷达-线阵相机检测机构还包括超声波传感器,当传感器所测的距离过近时,与之相连的警示灯会发出警示,从而避免雷达跟隧道面碰撞的可能。

[0009] 所述发电机上设置有臂架支撑座61。

[0010] 所述车厢66外设置有移动伸缩外罩,外罩包括左外壳罩62、中外壳罩63、右外壳罩64,外罩形状为倒扣在车厢上的U形框体,且底部四个断点位置各安装有I个行走轮,右外壳罩64和中外壳罩63外部两侧分别设有凸出的滑轨,左外壳罩62内部设有与中外壳罩63上滑轨匹配的滑轨槽,中外壳罩63内部设有与右外壳罩64上滑轨匹配的滑轨槽,主控制室65安装固定在车厢的后端,右外壳罩64的内部与主控制室的外部相配合,中外壳罩的内部与右外壳罩的外部相配合,左外壳罩的内部与中外壳罩的外部表面相配合。

[0011] 所述发电机为柴油发电机。

[0012] 红外变幅装置中的变幅回转机构47、臂架总成中的臂架回转机构42、雷达-线阵相机检测机构中的雷达回转机构40的结构和红外回转装置中的红外回转机构38的结构是一样的。

[0013] 本公路隧道病害集成检测车使用时,驾驶员将检测车驾驶到需要检测的隧道内,操作人员在主控制室65中开启发电机60为红外相机检测机构67供电,然后通过操作手柄选择红外滑动装置中要伸长的红外臂架,例如伸长一级红外臂架12,通过安装在一级红外臂架底座11上的一级步进电机与一级红外臂架12 —侧安装的齿条相配合带动一级红外臂架12的伸长,直到一级红外臂架的一侧达到一级红外臂架伸限位块13之后,在限位块的作用下,伸长停止;需要缩短时,一级步进电机与齿条相配合带动一级红外臂架12开始缩短,直到一级红外臂架的另一侧到达一级红外臂架缩限位块20之后,在限位块的作用下,缩短停止;二级红外臂架15的伸长和缩短操作过程和其相同,并由二级红外臂架缩限位块14和二级红外臂架伸限位块25完成伸缩的限位,三级红外臂架19由三级步进电机和齿条相配合带动其在二级红外臂架15上端的滑轨上来回移动,伸缩的限位由二级红外臂架15的滑轨两端的限位挡板II 78完成;

在红外相机检测机构中红外变幅装置在变幅回转机构作用下顺时针进行旋转,旋转角度范围为0°~90°,当旋转角度为0°时,红外上回转体10下降到红外臂架下降限位块21之后,红外上回转体10将停止下降;当红外上回转体10从0°~90°抬升,直到抬升到90°,到达红外臂架抬升限位块9之后,红外上回转体10将停止抬升;红外变幅装置的旋转带动设置在其上的红外滑动装置一起旋转,旋转角度范围也为0°~90°,红外滑动装置的旋转带动设置在其上的红外翻转装置的旋转,红外翻转装置的旋转带动设置在其上的红外相机和激光测距仪一起旋转,红外相机在顺时针平面内在0°~90°范围内旋转,从而实现1/4圆的隧道检测,因为隧道内部大多数为半圆形,所以红外相机在0°~90°范围内旋转可以实现一半隧道的检测。当红外相机在隧道内部表面进行检测时,设置在其底部的激光测距仪80会高频间歇的发射激光信号来测定红外相机与与隧道内部壁面的距离,如果两者之间的距离过近,则主控制室距离过近指示灯会闪烁,提示红外相机与隧道内壁面距离太小,通过上述方法逐次调节红外滑动装置中的三级红外臂架19、二级红外臂架15和一级红外臂架12的伸缩,直达距离过近指示灯停止闪烁。如果红外相机18的摄像头方向与隧道内壁面的角度不对,则操作员可以启动红外相机座17上的步进电机II 84带动旋转基座79上的红外相机18向上或向下旋转,从而调节红外相机与内壁面角度的大小,红外相机座17上的红外相机旋转限位块24与旋转基座79上的限位块配合使用,调整红外相机的旋转角度为0°〜90°。

[0014] 上述过程只完成了 1/2隧道的病害检测,另外的1/2隧道也需要检测,则需要调整整个红外相机18的位置。调整红外相机的位置需要红外回转装置来完成。如果上述过程已经完成了右侧一半隧道的检测,则操作员在主控制室使红外回转机构的伺服电机7工作,伺服电机启动后,红外回转机构从右向左在水平面内旋转180°后,红外回转底座23上的红外臂架回转限位块6起作用,红外回转装置停止从右向左的旋转。此时红外变幅装置呈竖直向上状态,设置在其上的红外滑动装置和红外相机也呈竖直向上状态。此时要进行另外一侧的隧道,则需要操作红外相机,使其在平面内从90°运动到180°,红外相机从90°运动到180°,也就是红外滑动装置和红外变幅装置从90°运动到180°,此时,红外相机与隧道内壁面的距离适宜,则不需要调节红外滑动装置的三级臂架的伸长和缩短情况,而是使红外变幅装置开始下降,因为红外相机在右侧从0°旋转到90°,在红外回转装置旋转180°后,红外变幅装置则完成左侧隧道的90°到180°壁面的检测,即左侧隧道0°〜90°的检测,同样的,当红外上回转体10下降到180°时,红外变幅装置的红外臂架下降限位块21作用,下降停止。这就是一个完整的隧道内壁面红外相机检测过程,如果从隧道左侧开始检测,然后再进行隧道右侧检测,操作方法与其相似,只是每次操作相反。

[0015] 如果是在隧道直径比较大的隧道内进行病害检测,红外滑动装置的三级臂架全部伸长之后,也不能使红外相机到达隧道内壁面的表面,则由步进电机I 2与红外底座3上的齿条I相配合使红外相机检测机构67沿着红外底座3的滑轨向左或者向右移动,从而使红外相机接近隧道的内壁面,红外底座3上的两块限位挡板I 4完成移动限位;红外回转装置上的回转零位是在启动该系统时由红外回转装置带动红外变幅装置、红外滑动装置和红外相机、激光测距仪在水平面内旋转,直到红外相机上旋转体26上的凸台接触到红外臂架回转零位块22后,停止旋转,此时红外回转装置位于水平向左或者是水平向右,在进行隧道病害检测时,就从左或者是从右开始检测;红外相机检测机构67实现对渗漏水检测。

[0016] 雷达-线阵相机检测机构的检测与红外相机检测机构的检测类似,先从一侧开始检测,然后进行另外一侧的检测,雷达-线阵相机检测机构也是由左右某一侧从-30°〜90°在一个水平面内进行逆时针旋转检测。雷达、线阵相机的位置通过调节臂架总成和设置在雷达、线阵相机底部的雷达-线阵相机检测机构来完成,雷达、线阵相机的回转由臂架回转机构来完成,臂架回转机构也通过下回转体31顶端设置的限位块来实现回转限位和回转零位,臂架回转机构实现0°〜180°的回转;雷达、线阵相机的变幅是由臂架总成中变幅油缸36的伸长和缩短来完成,变幅油缸36的伸长,将会使臂架总成中的伸缩臂35向上抬升,伸缩臂35的向上抬升带动设置在其上的雷达、线阵相机的向上抬升,因为在没有启动系统前,伸缩臂35通过发电机上的臂架支撑座61支撑,当伸缩臂由发电机上的臂架支撑座61上开始抬起时,雷达臂架下降限位块45由关闭转换为抬升,在主控制室的臂架抬升指示灯变亮;如果雷达、线阵相机还没有到达隧道的内壁面,则需要伸缩臂35的伸长,伸缩臂35的伸长由伸缩臂油缸来完成,直到伸缩臂的长度达到合适的长度或者是达到最大的长度后,伸缩臂将不能继续增长。如果要进行伸缩臂35的缩短,同样的由伸缩臂油缸来完成,直到合适的位置后停止操作。

[0017] 上述臂架总成的回转、变幅和伸缩同时带动设置在伸缩臂端面的雷达-线阵相机检测机构的回转、变幅和伸缩。臂架总成中的变幅和伸缩是通过液压系统实现,在这个液压系统中,设有油箱85、电机泵86、油路过滤器95和两条并联液压支路(臂架变幅油缸支路和臂架伸缩油缸支路),同时与两条液压支路并联有一条叠加式溢流阀支路,用来保护整个液压回路,其中臂架变幅油缸支路上分别设有换向阀I 88、平衡阀I 89和变幅油缸90,平衡阀I 89连接于变幅油缸90的有杆腔端,另一个平衡阀I连接于变幅油缸90的无杆腔端,两个平衡阀I另一端分别连接换向阀I 88,换向阀I 88进油端与电机泵86连接,电机泵86与油箱85连通,换向阀I 88回油端与回油过滤器95连接;臂架伸缩油缸支路上分别设有换向阀II 93、平衡阀II和伸缩油缸91,平衡阀II 92连接于伸缩油缸91的有杆腔端,另一个平衡阀II连接于伸缩油缸91的无杆腔端,两个平衡阀II另一端分别连接换向阀II 93,换向阀II 93进油端与电机泵86连接,电机泵86与油箱85连通,换向阀II 93回油端与回油过滤器95连接,回油过滤器95与油箱连接,叠加式溢流阀支路上设置有3个并联的溢流阀87和一个换向阀。

[0018] 该液压系统的控制柜设置在主控制室内,当臂架总成需要变幅时,启动电机泵86工作,在液压系统的三条回路上通有液压油,随着电机的持续工作,三条支路上的压力不断增加,如果臂架变幅回路和臂架伸缩回路都没有通,则高压的液压油通过叠加式溢流阀支路回到油箱中,形成一个回路。选择进行臂架抬升时,液压油进入臂架变幅支路的伸油腔内,变幅油缸开始伸长,直到臂架抬升到合适的位置后停止,臂架抬升到90°时,雷达臂架抬升限位块46起作用,臂架停止抬升;在不需要伸长的情况下,臂架变幅支路的平衡阀I将多余的高压油通过回路进入油箱中。当臂架需要下降时,液压油进入变幅支路的缩油腔内,臂架变幅油缸将缩短,直到臂架下降到合适的位置后停止,如果一直进行上述操作,臂架将下降到-30°后,雷达臂架下降限位块45起作用,臂架停止下降;臂架的伸长和缩短与臂架的抬升和下降的操作过程类似,通过臂架伸缩油缸支路完成;在两侧的总路上分别设有两个压力表,用来实时检测进入液压支路的油压力和出来液压支路的油压力。

[0019] 雷达-线阵相机检测机构通过雷达旋转装置在臂架总成的伸缩臂的上,此处雷达旋转装置用来调整雷达、线阵相机的在水平面内和竖直面内的位置,其中雷达回转机构安装在臂架总成的伸缩臂的伸缩杆上,当雷达-线阵相机需要在竖直面内旋转调节位置时,则启动雷达回转机构中的伺服电机,雷达回转机构的旋转带动雷达旋转体I 49和雷达旋转体II 50的旋转,雷达旋转体II 50的旋转带动雷达、线阵相机的旋转,从而实现雷达-线阵相机在竖直面内的旋转。在雷达回转机构上也设有回转限位块和回转零位块。如果雷达-线阵相机检测机构需要在水平面内进行调节位置时,雷达旋转体I 49和雷达旋转体

II 50的一侧通过销轴连接,电机由传动轴带动雷达回转齿轮I 53转动,雷达回转齿轮I 53、雷达回转齿轮II 54相对运动时,雷达旋转体I 49和雷达旋转体II 50在水平面内绕着传动轴旋转,从而实现雷达-线阵相机在水平面内位置的调节。

[0020] 在雷达-线阵相机检测机构中设有线阵相机安装座39调节机构,线阵相机安装座39通过旋转调节螺杆55,调节螺杆55相对于雷达底座II的位置保持不变,调节板56通过其上的螺纹孔和调节螺杆的螺纹配合,从而使线阵相机安装座39沿着调节螺杆的螺纹相对于雷达底座II前后移动,从而实现安装在线阵相机安装座39的灯和线阵相机相对于雷达的前后移动,从而调节照明灯照射在隧道内壁上光的亮度。

[0021]同红外相机对隧道的检测,通过使用变幅油缸来抬升和下降伸缩臂架,从而雷达-线阵相机先检测一侧-30°到90°度隧道内部,然后再通过回转机构使臂架总成和雷达-线阵相机向左或向右旋转180°后,再检测另一侧的90°到210°的隧道。雷达-线阵相机到达不了隧道壁面时,使伸缩臂35伸长或缩短来适应不同的隧道壁面。同时雷达-线阵相机在竖直和水平面内可以调节,从而使雷达-线阵相机对隧道的检测范围和检测控制性更强。

[0022] 在完成红外相机检测和雷达-线阵相机一个完整的检测后,如果隧道病害被发现,则在主控制室的蜂鸣器会报警提示,如果没有隧道病害没有发现,则继续行驶重复上述检测过程;雷达-线阵相机检测机构实现对空洞和裂缝的检测,红外相机检测机构67实现对渗漏水检测。

[0023] 该检测车中各机构可通过常规控制电路将他们连接进入主控制室内,通过操作手柄动作指令并经总线发送给各检测机构,通过电磁阀和电机驱动器来驱动液压油缸和电机,实现指定范围检测,电机的旋转角度可通过电机编码器得到,其与激光传感器测量的数据或超声波传感器采集的数据和限位开关信号发送到控制器SC209并经CAN总线发送给主控制器。

[0024] 本发明相对于现有技术的优点和技术效果如下:

1、检测效率高:检测车可以在一定的行驶速度下对隧道裂缝、渗漏水和空洞三种病害同时进行检测;

2、非接触性:在检测过程中检测设备无需与隧道二次衬砌表面密贴,由于隧道内的环境比较复杂,管线、设备多,因此检测设备距离衬砌表面有一定的距离能够有效提高检测速度,同时如果人工操作,还可以降低工人的劳动强度;

3、安全性。检测人员在控制室内通过操作手柄动作将信号发送给检测设备,实现指定动作;

4、通过集成检测车对隧道裂缝、渗漏水和空洞的检测精度分别为0.3mm,4.5cmX4.5cm和12cmX 12cmX 12cm,其检测速度可达到5km/h,单次检测范围可达2m,经过多次行走可实现距路面Im以上衬砌的全范围检测,且工作稳定可靠;本发明研发的公路隧道病害集成检测车,在公路隧道病害检测方面有很好的应用前景。

附图说明

[0025] 图1为本发明检测车结构示意图;

图2为本发明红外相机检测机构结构示意图;

图3为本发明红外底座结构示意图;

图4为本发明红外回转装置结构示意图;

图5为本发明红外回转机构结构示意图;

图6为本发明蜗杆与蜗轮外环配合结构示意图;

图7为本发明蜗轮外环和蜗轮内环剖面结构示意图; 图8为本发明蜗杆结构示意图;

图9为本发明红外回转底座结构不意图;

图10为本发明红外变幅装置结构示意图;

图11为本发明红外下回转体、变幅回转机构结构示意图;

图12为本发明红外底座、红外回转装置、红外变幅装置组装结构示意图;

图13为本发明红外上回转体结构示意图;

图14为本发明红外滑动装置结构示意图;

图15为本发明一级红外臂架底座结构示意图;

图16为本发明一级红外臂架结构示意图;

图17为本发明一级红外臂架与红外上回转体组装结构示意图;

图18为本发明二级红外臂架、三级红外臂架和红外翻转装置结构示意图;

图19为本发明三级红外臂架和红外翻转装置结构示意图;

图20为本发明红外翻转装置结构示意图;

图21为本发明臂架总成和雷达-线阵相机检测机构结构示意图;

图22为本发明臂架总成结构示意图;

图23为本发明下回转体和臂架回转机构结构示意图;

图24为本发明上回转体结构示意图;

图25为本发明下回转体和上回转体结构示意图;

图26为本发明伸缩臂结构示意图;

图27为本发明臂架拖链结构示意图;

图28为本发明臂架总成伸出状态结构示意图;

图29为本发明雷达部分结构示意图;

图30为本发明雷达和雷达旋转装置结构示意图;

图31为本发明雷达旋转装置安装结构示意图;

图32为本发明雷达旋转装置结构示意图;

图33为本发明雷达旋转装置仰视结构示意图;

图34为本发明雷达回转齿轮结构示意图;

图35为本发明调节板结构示意图;

图36为本发明线阵相机部分结构示意图;

图37为本发明线阵相机安装座结构示意图;

图38为本发明移动伸缩外罩结构示意图;

图39为本发明右外壳罩结构示意图;

图40为本发明左外壳罩结构示意图;

图41为本发明中外壳罩结构示意图;

图42为本发明伸缩臂和变幅油缸的液压控制回路示意图;

图中:1-齿条,2-步进电机I,3-红外底座,4-限位挡板I,5-红外底座限位块,6-红外臂架回转限位块,7-伺服电机,8-红外下回转体,9-红外臂架抬升限位块,10-红外上回转体,11- 一级红外臂架底座,12- 一级红外臂架,13- 一级红外臂架伸限位块,14- 二级红外臂架缩限位块,15- 二级红外臂架,16-三级红外臂架限位块,17-红外相机座,18-红外相机,19-三级红外臂架,20- 一级红外臂架缩限位块,21-红外臂架下降限位块,22-红外臂架回转零位块,23-红外回转底座,24-红外相机旋转限位块,25- 二级红外臂架伸限位块,26-红外相机上旋转体,27-蜗杆,28-蜗轮外环,29-蜗轮内环,30-滚珠,31-下回转体,32-配重箱,33-上回转体,34-连杆,35-伸缩臂,36-变幅油缸,37-臂架拖链,38-红外回转机构,39-线阵相机安装座,40-雷达回转机构,41-车头,42-臂架回转机构,43-照明灯,44-曲柄座,45-雷达臂架下降限位块,46-雷达臂架抬升限位块,47-变幅回转机构,48-曲柄,49-雷达旋转体I,50-雷达旋转体II,51-雷达限位块I,52-雷达限位块II,53-雷达回转齿轮I,54-雷达回转齿轮II,55-调节螺杆,56-调节板,57-雷达安装架,58-雷达,59-雷达控制柜,60-发电机,61-臂架支撑座,62-左外壳罩,63-中外壳罩,64-右外壳罩,65-主控制室,66-车厢,67-红外相机检测机构,68-蜗轮外套,69-侧板,70-盖板I,71-盖板II,72-盖板III,73-套筒,74-伸缩杆,75-雷达底座I,76-雷达底座II,77-线阵相机,78-限位挡板II,79-旋转底座,80-激光测距仪,81 - —级步进电机,82- 二级步进电机,83-三级步进电机,84-步进电机II,85-油箱,86-电机泵,87-溢流阀,88-换向阀I,89-平衡阀I,90_臂架变幅油缸,91-臂架伸缩油缸,92-平衡阀II,93-换向阀11、94_压力表,95-回油过滤器,96-电机。

具体实施方式

[0026] 下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围不局限于所述内容。

[0027] 实施例1:如图1〜37所示,本发明公路隧道病害集成检测车包括车头41和连接在车头后的车厢66,在车厢上还设置有红外相机检测机构67、雷达-线阵相机检测机构、臂架总成、照明灯43、主控制室65、柴油发电机60,红外相机检测机构67安装在车厢前端,主控制室设置在车厢后端,臂架总成固定在车厢内并位于红外相机检测机构67和主控制室65之间,雷达-线阵相机检测机构安装在臂架总成上,照明灯43安装在雷达-线阵相机检测机构上,柴油发电机60设置在臂架总成一侧。

[0028] 所述红外相机检测机构67包括红外底座3、红外回转装置、红外变幅装置、红外滑动装置、红外翻转装置、红外相机18、激光测距仪80,红外回转装置设置在红外底座3上并沿其移动,红外滑动装置通过红外变幅装置安装在红外回转装置上,红外相机18通过红外翻转装置安装在红外滑动装置上,红外底座3固定在车厢前端,激光测距仪80设置在红外相机18下方;红外相机为D M 6 O - S红外热像仪;

所述红外底座3上铺设有两条平行滑轨,两块限位挡板I 4分别设置在红外底座3两端并位于两条平行滑轨间,一条滑轨外侧安装有齿条1,红外回转装置上安装有与限位挡板I 4相配合的红外底座限位块5 ;

所述红外回转装置包括步进电机I 2、红外回转机构38、红外回转底座23、红外相机上旋转体26,红外回转机构设置在红外回转底座23和红外相机上旋转体26之间,其中红外回转机构38包括伺服电机7、蜗杆27、蜗轮外环28、蜗轮内环29、蜗轮外套68,蜗轮内环29固定在红外回转底座23上,蜗轮外环28套装在蜗轮内环29外圆周面上,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠30,蜗轮外环28固定在红外相机上旋转体26底部,蜗轮外套68套装在蜗轮外环28外且固定在红外回转底座23上,伺服电机7与蜗杆27连接并固定在蜗轮外套68上,蜗杆27与蜗轮外环28的相配合,步进电机I 2固定红外回转底座23 —侧,步进电机I 2的传动轴一端设有齿轮,齿轮与红外底座3上的齿条I相配合,红外回转底座23通过其下部的两条滑轨槽安装在红外底座3的两条平行滑轨上并通过步进电机I 2驱动沿滑轨来回移动,红外回转底座23上安装有红外臂架回转限位块6和红外臂架回转零位块22,与红外相机上旋转体26上的凸台相配合,用于调节红外回转机构的回转幅度;红外回转装置由伺服电机7驱动,能是实现0°〜180°的回转;

所述红外变幅装置包括红外变幅装置包括红外下回转体8、红外上回转体10、变幅回转机构47,红外下回转体8下端安装在红外相机上旋转体26上端,红外上回转体10通过销轴设置在红外下回转体8上端,变幅回转机构设置在销轴上,其中变幅回转机构47包括伺服电机、蜗杆、蜗轮外环、蜗轮内环、蜗轮外套,蜗轮内环安装在销轴上并固定在红外下回转体8上,蜗轮外环套装在蜗轮内环外并固定在红外上回转体10上,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠,蜗轮外套套装在蜗轮外环外并固定在红外下回转体8上,伺服电机与蜗杆连接并固定在蜗轮外套上,蜗杆与蜗轮外环相配合带动红外上回转体10摆动;在红外下回转体8上设有红外臂架抬升限位块9和红外臂架下降限位块21,用于调节红外上回转体10的摆动幅度;红外变幅装置由伺服电机驱动,能实现0°〜90°的变幅;

所述红外滑动装置包括一级红外臂架底座11、一级红外臂架12、二级红外臂架15、红外相机18、三级红外臂架19 ;一级红外臂架12为U型中空腔体,一级红外臂架12通过其下部的两条平行滑轨安装在一级红外臂架底座11上的滑轨槽中,安装在一级红外臂架底座11上的一级步进电机81与一级红外臂架12 —侧安装的齿条相配合并带动一级红外臂架的伸缩,一级红外臂架伸限位块13和一级红外臂架缩限位块20分别设置在一级红外臂架12侧面的两端,与一级红外臂架底座11的上表面配合使用;二级红外臂架15通过其两侧的滑轨和滑轨槽安装在一级红外臂架12内并与一级红外臂架12内侧的滑轨槽和滑轨相配合,固装在一级红外臂架12上的二级步进电机82与二级红外臂架15 —侧安装的齿条相配合并带动二级红外臂架的伸缩,在一级红外臂架12两端设置有限制二级红外臂架15伸缩位置的二级红外臂架缩限位块14和二级红外臂架伸限位块25 ;二级红外臂架15另一侧安装的齿条与固装在三级红外臂架19上的三级步进电机83相配合并带动三级红外臂架的移动,三级红外臂架19通过其下端的滑轨槽安装在二级红外臂架15上端的滑轨上,二级红外臂架15的滑轨两端设置有限位挡板II 78,三级红外臂架19上装有与限位挡板II相配合的三级红外臂架限位块16 ;

所述红外翻转装置包括红外相机座17、旋转基座79、步进电机II 84,红外相机座17安装在三级红外臂架19上,步进电机II 84通过旋转轴安装在红外相机座17上,旋转基座79安装在步进电机II旋转轴的一端,红外相机18固定在旋转基座79上,红外相机座17上设置有红外相机旋转限位块24并与旋转基座上的限位块配合使用,调整红外相机的旋转幅度,红外相机的旋转角度为0°〜90°,激光测距仪80安装在旋转基座79上。

[0029] 所述臂架总成包括下回转体31、上回转体33、臂架回转机构42、伸缩臂35、变幅油缸36、臂架拖链37,下回转体31固定在车厢中,上回转体33通过臂架回转机构安装在下回转体31上,其中臂架回转机构42包括伺服电机、蜗杆、蜗轮外环、蜗轮内环、蜗轮外套,蜗轮内环固定在下回转体31上,蜗轮外环套装在蜗轮内环外并固定在上回转体33上,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠,蜗轮外套套装在蜗轮外环外并固定下回转体31上,伺服电机与蜗杆连接并固定在涡轮外套上,蜗杆与蜗轮外环配合,臂架回转机构通过设置在下回转体31顶端的限位块限制回转角度;变幅油缸36—端与伸缩臂通过销轴连接,另一端通过销轴安装在曲柄48的一端,曲柄48的另一端通过销轴安装在上回转体33的曲柄座44上,连杆34 —端安装在曲柄48的一端,另一端连接在伸缩臂35端部,伸缩臂35端部通过销轴安装在上回转体33上端,臂架拖链37安装在伸缩臂上用于整理和安装电缆线,上回转体33上设置有配重箱32,上回转体33内侧设置有雷达臂架下降限位块45和雷达臂架抬升限位块46,用于调节伸缩臂35的升降幅度;伸缩臂中的伸缩油缸实现臂架的伸缩,变幅油缸36实现臂架-30°〜90°的变幅;臂架回转机构实现0°〜180°的回转;所述臂架拖链37包括侧板69、盖板I 70、盖板II 71、盖板III 72,盖板I 70和盖板III 72—端平行固定在两块侧板间,盖板II 71安装在盖板I 70中并可在其中移动,侧板69、盖板I 70和盖板III 72固定在伸缩臂的套筒73上,盖板II 71的一端与伸缩臂的伸缩杆74的一端连接,用于整理和安装电缆线。

[0030] 所述雷达-线阵相机检测机构包括调节螺杆55、调节板56、雷达安装架57、雷达58、雷达控制柜59、雷达底座I 75、雷达旋转装置、雷达底座II 76、线阵相机安装座39、线阵相机77,雷达底座I 75下端垂直安装有雷达底座II 76,上端装有雷达控制柜59,雷达58通过雷达安装架57安装在雷达底座I 75上,雷达旋转装置安装雷达底座I 75背面,调节板56通过其上的滑轨槽安装在雷达底座II 76底部的两条滑轨上,调节螺杆55穿过调节板56上的螺纹孔,其端部安装在雷达底座II 76下部,调节螺杆能相对旋转,但相对于雷达底座II的位置保持不变,通过其一端的手柄旋转带动调节板56移动;伸缩臂35与雷达旋转装置固连,雷达安装架57上设置有激光测距仪;线阵相机安装座39固定在调节板56上,线阵相机安装座为C形薄板结构,线阵相机77安装在线阵相机安装座39内部底板上,照明灯安装在线阵相机安装座39端部用于线阵相机的照明,线阵相机为C C D工业相机;其中所述雷达旋转装置包括雷达旋转体I 49、雷达旋转体II 50、雷达回转机构40、雷达回转齿轮I 53、雷达回转齿轮II 54,雷达旋转体149和雷达旋转体II 50的一侧通过销轴连接,雷达旋转体I 49通过雷达回转机构与伸缩臂35连接,其中雷达回转机构40包括伺服电机、蜗杆、蜗轮外环、蜗轮内环、蜗轮外套,蜗轮内环固定在雷达旋转体I 49上,蜗轮外环套装在蜗轮内环外并固定在伸缩臂35的伸缩杆74端部,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠,蜗轮外套套装在蜗轮外环外并固定雷达旋转体I 49上,伺服电机与蜗杆连接并固定在蜗轮外套上,蜗杆与蜗轮外环相配合;雷达回转齿轮II 54固定在雷达旋转体I 49底部,雷达回转齿轮I 53设置在雷达回转齿轮II 54内并与雷达回转齿轮II 54配合,雷达回转齿轮I 53上设有传动轴,传动轴穿过雷达旋转体I 49和雷达旋转体II 50与电机96相连,电机96固定在雷达旋转体II 50上,雷达旋转体I 49内侧设置有雷达限位块I 51和雷达限位块II 52,用于调节雷达旋转体II 50的摆动幅度;雷达回转齿轮I 53和雷达回转齿轮II 54实现雷达的O°〜60°的角度转动;雷达-线阵相机检测机构还包括超声波传感器,当传感器所测的距离过近时,与之相连的警示灯会发出警示,从而避免雷达跟隧道面碰撞的可能;所述发电机上设置有臂架支撑座61,雷达为步进频率探地雷达。

[0031] 本公路隧道病害集成检测车使用时,检测车将以5km/h的速度在隧道中前行,红外相机和雷达线阵相机单次检测范围为2m,因为大多数隧道为半圆形,所以检测车在隧道内单次检测的炫长约等于2m,对于宽度为8m的隧道,隧道的弧长约等于4X3.14=12.56m,在这里将隧道的弧长约等于隧道的炫长,也就是说对8m宽的隧道进行全面检测,大约需要12.56/2约等于6次,因为隧道的为半圆形,总的角度为180°,则每次的检测范围依次为0°-30°,30°-60°,60°-90°,90°~120°,120°~150° 和 150°~180°,在每个范围内,红外相机和雷达线阵相机应该位于这个范围的中间位置,也就是说红外相机和雷达-线阵相机检测机构分别位于15°、45°、75°、105°、135°、165°,这样检测到的结果比较准确。则驾驶员将检测车驾驶到需要检测的隧道内的一定位置,这个位置可以是隧道的中间位置,也可以是非中间位置。此时只要在控制室调节红外相机、雷达、线阵相机与隧道道路的夹角,使其符合上述的6个角度位置之一,然后驾驶检测车以5km/h的速度向前运动,从而完成一个2m范围的检测,重复这样的过程,将剩下的范围检测完成,调节红外相机、雷达、线阵相机位于15°、45°、75°、105°、135°、165° 的位置过程如下:

操作人员在主控制室65中开启发电机60为红外相机检测机构67供电,然后通过操作手柄选择红外滑动装置中要伸长的红外臂架,例如伸长一级红外臂架12,通过安装在一级红外臂架底座11上的一级步进电机81与一级红外臂架12 —侧安装的齿条相配合带动一级红外臂架12的伸长,直到一级红外臂架底座11的上表面触碰到一级红外臂架伸限位块13之后,在限位块的作用下,伸长停止;需要缩短时,一级步进电机81与齿条相配合带动一级红外臂架12开始缩短,直到一级红外臂架底座11的上表面另一侧触碰到一级红外臂架缩限位块20之后,在限位块的作用下,缩短停止;二级红外臂架15的伸长和缩短由二级步进电机82与二级红外臂架15—侧的齿条相配合二完成,并由二级红外臂架缩限位块14和二级红外臂架伸限位块25完成伸缩的限位,三级红外臂架19由三级步进电机83和齿条相配合带动其在二级红外臂架15上端的滑轨上来回移动,伸缩的限位由二级红外臂架15的滑轨两端的限位挡板II 78和与限位挡板II相配合的三级红外臂架限位块16完成;

在红外相机检测机构中红外变幅装置在变幅回转机构47作用下顺时针进行旋转,旋转角度范围为0°~90°,当旋转角度为0°时,红外上回转体10下降到红外臂架下降限位块21之后,红外上回转体10将停止下降;当红外上回转体10从0°~90°抬升,直到抬升到90°,到达红外臂架抬升限位块9之后,红外上回转体10将停止抬升;红外变幅装置的旋转带动设置在其上的红外滑动装置一起旋转,旋转角度范围也为0°~90°,红外滑动装置的旋转带动设置在其上的红外翻转装置的旋转,红外翻转装置的旋转带动设置在其上的红外相机和激光测距仪一起旋转,红外相机在顺时针平面内在0°~90°范围内旋转;此时可以将红外相机分别设置在15°、45°、75°位置处,经过三次行走实现一半隧道的检测。当红外相机在隧道内部表面进行检测时,设置在其底部的激光测距仪80会高频间歇的发射激光信号来测定红外相机与与隧道内部壁面的距离,如果两者之间的距离过近,则主控制室距离过近指示灯会闪烁,提示红外相机与隧道内壁面距离太小,通过上述方法逐次调节红外滑动装置中的三级红外臂架19、二级红外臂架15和一级红外臂架12的伸缩,直达距离过近指示灯停止闪烁。如果红外相机18的摄像头方向与隧道内壁面的角度不对,则操作员可以启动红外相机座17上的步进电机II 84带动旋转基座79上的红外相机18向上或向下旋转,从而调节红外相机与内壁面角度的大小,红外相机座17上的红外相机旋转限位块24与旋转基座79上的限位块配合使用,调整红外相机的旋转角度为0°〜90°。

[0032] 如果是在隧道直径比较大的隧道内进行病害检测,红外滑动装置的三级臂架全部伸长之后,也不能使红外相机到达隧道内壁面的表面,则由步进电机I 2与红外底座3上的齿条I相配合使红外相机检测机构67沿着红外底座3的滑轨向左或者向右移动,从而使红外相机接近隧道的内壁面,红外底座3上的两块限位挡板I 4与红外底座限位块5相配合完成移动限位;红外回转装置上的回转零位是在启动该系统时由红外回转装置带动红外变幅装置、红外滑动装置和红外相机、激光测距仪在水平面内旋转,直到红外相机上旋转体26上的凸台接触到红外臂架回转零位块22后,停止旋转,此时红外回转装置位于水平向左或者是水平向右,在进行隧道病害检测时,就从左或者是从右开始检测;红外相机检测机构67实现对渗漏水检测;此时的检测车检测时,红外相机与隧道道路平面的夹角为15°、45°、75°位置处,采用上述同样的方法进行三次检测。

[0033] 雷达-线阵相机检测机构的检测与红外相机检测机构的检测类似,也是使雷达-线阵相机检测机构与隧道道路平面的夹角也为15°、45°、75°位置处,在检测车一次行车前进过程中,与红外相机检测同一个范围内的隧道;雷达、线阵相机的位置通过调节臂架总成和设置在雷达、线阵相机底部的雷达-线阵相机检测机构来完成,雷达、线阵相机的回转由臂架回转机构42来完成,臂架回转机构也通过下回转体31顶端设置的限位块来实现回转限位和回转零位,臂架回转机构42实现0°〜180°的回转;雷达、线阵相机的变幅是由臂架总成中变幅油缸36的伸长和缩短来完成,变幅油缸36的伸长,将会使臂架总成中的伸缩臂35向上抬升,伸缩臂35的向上抬升带动设置在其上的雷达、线阵相机的向上抬升,因为在没有启动系统前,伸缩臂35通过发电机上的臂架支撑座61支撑,当伸缩臂由发电机上的臂架支撑座61上开始抬起时,雷达臂架下降限位块45由关闭转换为抬升,在主控制室的臂架抬升指示灯变亮;如果雷达、线阵相机还没有到达隧道的内壁面,则需要伸缩臂35的伸长,伸缩臂35的伸长由臂架伸缩油缸来完成,直到伸缩臂的长度达到合适的长度或者是达到最大的长度后,伸缩臂将不能继续增长。如果要进行伸缩臂35的缩短,同样的由臂架伸缩油缸来完成,直到合适的位置后停止操作。

[0034] 上述臂架总成的回转、变幅和伸缩同时带动设置在伸缩臂端面的雷达-线阵相机检测机构的回转、变幅和伸缩。臂架总成中的变幅和伸缩是通过液压系统实现,在这个液压系统中,设有油箱85、电机泵86、回油过滤器95和两条并联液压支路(臂架变幅支路和臂架伸缩支路),同时与两条液压支路并联有一条叠加式溢流阀支路,用来保护整个液压回路,其中臂架变幅支路上分别设有换向阀I 88、平衡阀I 89和变幅油缸90,平衡阀I 89连接于变幅油缸90的有杆腔端,另一个平衡阀I连接于变幅油缸90的无杆腔端,两个平衡阀I另一端分别连接换向阀I 88,换向阀I 88进油端与电机泵86连接,电机泵86与油箱85连通,换向阀I 88回油端与回油过滤器95连接;臂架伸缩支路上分别设有换向阀II 93、平衡阀II 92和伸缩油缸91,平衡阀II 92连接于伸缩油缸91的有杆腔端,另一个平衡阀II连接于伸缩油缸91的无杆腔端,两个平衡阀II另一端分别连接换向阀II 93,换向阀II 93进油端与电机泵86连接,电机泵86与油箱85连通,换向阀II 93回油端与回油过滤器95连接,回油过滤器95与油箱连接,叠加式溢流阀支路上设置有3个并联的溢流阀87和一个换向阀;该液压系统的控制柜设置在主控制室内,当臂架总成需要变幅时,启动电机泵86工作,在液压系统的三条回路上通有液压油,随着电机的持续工作,三条支路上的压力不断增加,如果臂架变幅支路和臂架伸缩支路都没有通,则高压的液压油通过叠加式溢流阀支路回到油箱中,形成一个回路。选择进行臂架抬升时,液压油进入臂架变幅支路的伸油腔内,变幅油缸开始伸长,直到臂架抬升到合适的位置后停止,臂架抬升到90°时,雷达臂架抬升限位块46起作用,臂架停止抬升;在不需要伸长的情况下,臂架变幅支路的平衡阀I将多余的高压油通过回路输入油箱中。当臂架需要下降时,液压油进入变幅支路的缩油腔内,臂架变幅油缸将缩短,直到臂架下降到合适的位置后停止,如果一直进行上述操作,臂架将下降到-30°后,雷达臂架下降限位块45起作用,臂架停止下降;臂架的伸长和缩短与臂架的抬升和下降的操作过程类似,通过臂架伸缩支路完成;在进入液压支路和出液压支路的位置分别设有一个压力表94,用来实时检测进入液压支路的油压力和出液压支路的油压力(见图 42)。

[0035] 雷达-线阵相机检测机构通过雷达旋转装置安装在臂架总成的伸缩臂的上,此处雷达旋转装置用来调整雷达58、线阵相机77的在水平面内和竖直面内的位置,其中雷达回转机构40安装在臂架总成的伸缩臂35的伸缩杆74上,当雷达、线阵相机需要在竖直面内旋转调节位置时,则启动雷达回转机构40中的伺服电机,雷达回转机构的旋转带动雷达旋转体I 49和雷达旋转体II 50的旋转,雷达旋转体II 50的旋转带动雷达、线阵相机的旋转,从而实现雷达-线阵相机在竖直面内的旋转;在雷达回转机构上也设有回转限位块和回转零位块。如果雷达-线阵相机检测机构需要在水平面内进行调节位置时,由雷达旋转体I 49和雷达旋转体II 50间的电机96的传动轴带动雷达回转齿轮I 53转动,雷达回转齿轮I 53、雷达回转齿轮II 54相对运动时,雷达旋转体I 49和雷达旋转体II 50在水平面内绕着传动轴旋转,从而实现雷达-线阵相机在水平面内位置的调节,雷达旋转体I 49内侧安装的雷达限位块I 51和雷达限位块II 52用于调节雷达旋转体II 50的摆动幅度,实现雷达在0°〜60°的角度转动,雷达安装架57上设置有激光测距仪可检测雷达与隧道检测面间的距离是否合适,并通过报警指示灯提示操作人员,从而避免设备跟隧道面碰撞。

[0036] 在雷达-线阵相机检测机构中设有线阵相机安装座39调节机构,即线阵相机安装座39通过旋转调节螺杆55,调节螺杆55相对于雷达底座II 76的位置保持不变,调节板56通过其上的螺纹孔和调节螺杆的螺纹配合,从而使线阵相机安装座39随着调节板56沿着调节螺杆的螺纹相对于雷达底座II 76前后移动,从而实现安装在线阵相机安装座39上的照明灯43和线阵相机77相对于雷达58的前后移动,从而调节照明灯照射在隧道内壁上光的亮度。

[0037] 通过使用变幅油缸36来抬升和下降伸缩臂35,从而雷达、线阵相机分别处于与隧道道路平面的夹角也为15°、45°、75°位置处,在隧道内经过3次行走重复三次检测过程完成一半隧道的检测。

[0038] 另一半隧道的检测可以采用上述的方法经过3次行走重复三次检测,完成另一半105°、135°、165°位置的检测。

[0039] 在完成红外相机、雷达、线阵相机一个完整的检测后,如果隧道病害被发现,则在主控制室的蜂鸣器会报警提示,如果没有隧道病害没有发现,则继续行驶重复上述检测过程;雷达-线阵相机检测机构实现对空洞和裂缝的检测,红外相机检测机构67实现对渗漏水检测。

[0040] 实施例2:本检测车结构同实施例1,不同在于车厢66外设置有移动伸缩外罩,夕卜罩包括左外壳罩62、中外壳罩63、右外壳罩64,外罩形状为倒扣在车厢上的U形框体,且底部四个断点位置各安装有I个行走轮,右外壳罩64和中外壳罩63外部两侧分别设有凸出的滑轨,左外壳罩62内部设有与中外壳罩63上滑轨匹配的滑轨槽,中外壳罩63内部设有与右外壳罩64上滑轨匹配的滑轨槽,主控制室65安装固定在车厢的后端,右外壳罩64的内部与主控制室的外部相配合,中外壳罩的内部与右外壳罩的外部相配合,左外壳罩的内部与中外壳罩的外部表面相配合(图38〜41)。

[0041] 在检测车前进的过程中,在一次行走中也可以从一侧检测转换到另一侧检测,则采用如下的转换方式:

在检测车完成了 1/2隧道的病害检测后,另外的1/2隧道也需要检测,则需要调整整个红外相机18的位置。调整红外相机的位置需要红外回转装置来完成。如果已经完成了右侧一半隧道的检测,则操作员在主控制室使红外回转机构38的伺服电机7工作,伺服电机启动后,红外回转机构38从右向左在水平面内旋转180°后,红外回转底座23上的红外臂架回转限位块6起作用,红外回转装置停止从右向左的旋转。此时红外变幅装置呈竖直向上状态,设置在其上的红外滑动装置和红外相机也呈竖直向上状态。此时要进行另外一侧的隧道,则需要操作红外变幅装置,使红外相机在平面内从90°运动到180°,也就是红外滑动装置从90°运动到180°,此时,红外相机与隧道内壁面的距离适宜,则不需要调节红外滑动装置的三级臂架的伸长和缩短情况,而是使红外变幅装置开始下降,因为红外相机在隧道右侧从0°旋转到90°,在红外回转装置旋转180°后,红外变幅装置则要完成左侧隧道的90°到180°壁面的检测,即左侧隧道0°-90°的检测,同样的,当红外上回转体10下降到180°时,红外变幅装置的红外臂架下降限位块21作用,下降停止。这就是一个完整的隧道内壁面红外相机检测过程,如果从隧道左侧开始检测,然后再进行隧道右侧检测,操作方法与其相似,只是每次操作相反。

[0042] 然后再通过雷达回转机构40使臂架总成和雷达-线阵相机检测机构向左或向右旋转180°后,再检测另一侧的90°到210°的隧道。雷达、线阵相机到达不了隧道壁面时,使伸缩臂35伸长或缩短来适应不同的隧道壁面;同时雷达-线阵相机在竖直和水平面内可以调节,从而使雷达-线阵相机对隧道的检测范围和检测控制性更强。

Claims (13)

1.一种公路隧道病害集成检测车,包括车头和连接在车头后的车厢,其特征在于:在车厢上还设置有红外相机检测机构(67)、雷达-线阵相机检测机构、臂架总成、照明灯(43)、主控制室(65)、发电机(60),红外相机检测机构(67)安装在车厢前端,主控制室设置在车厢后端,臂架总成固定在车厢内并位于红外相机检测机构(67)和主控制室(65)之间,雷达-线阵相机检测机构安装在臂架总成上,照明灯(43)安装在雷达-线阵相机检测机构上,发电机(60)设置在臂架总成一侧。
2.根据权利要求1所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:红外相机检测机构(67)包括红外底座(3)、红外回转装置、红外变幅装置、红外滑动装置、红外翻转装置、红外相机(18)、激光测距仪,红外回转装置设置在红外底座(3)上并沿其移动,红外滑动装置通过红外变幅装置安装在红外回转装置上,红外相机(18 )通过红外翻转装置安装在红外滑动装置上,红外底座(3 )固定在车厢前端,激光测距仪(80 )设置在红外相机(18 )下方。
3.根据权利要求2所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:红外底座(3)上铺设有两条平行滑轨,两块限位挡板I (4)分别设置在红外底座(3)两端并位于两条平行滑轨间,一条滑轨外侧安装有齿条(1),红外回转装置上安装有与限位挡板I (4)相配合的红外底座限位块(5)。
4.根据权利要求2或3所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:红外回转装置包括步进电机I (2)、红外回转机构、红外回转底座(23)、红外相机上旋转体(26),红外回转机构设置在红外回转底座(23)和红外相机上旋转体(26)之间,其中红外回转机构包括伺服电机(7)、蜗杆(27)、蜗轮外环(28)、蜗轮内环(29)、蜗轮外套(68),蜗轮内环(29)固定在红外回转底座(23)上,蜗轮外环(28)套装在蜗轮内环(29)外圆周面上,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠(30 ),蜗轮外环(28 )固定在红外相机上旋转体(26 )底部,蜗轮外套(68)套装在蜗轮外环(28)外且固定在红外回转底座(23)上,伺服电机(7)与蜗杆(27)连接并固定在蜗轮外套(68)上,蜗杆(27)与蜗轮外环(28)的相配合,步进电机I (2)固定红外回转底座(23)—侧,步进电机I (2)的传动轴一端设有齿轮,齿轮与红外底座(3)上的齿条(I)相配合,红外回转底座(23 )通过其下部的两条滑轨槽安装在红外底座(3 )的两条平行滑轨上并通过步进电机I (2)驱动沿滑轨来回移动,红外回转底座(23)上安装有红外臂架回转限位块(6)和红外臂架回转零位块(22),与红外相机上旋转体(26)上的凸台相配合,用于调节红外回转机构的回转幅度。
5.根据权利要求4所述公路隧道病害集成检测车,其特征在于:红外变幅装置包括红外下回转体(8)、红外上回转体(10)、变幅回转机构,红外下回转体(8)下端安装在红外相机上旋转体(26)上端,红外上回转体(10)通过销轴设置在红外下回转体(8)上端,变幅回转机构设置在销轴上,其中变幅回转机构包括伺服电机、蜗杆、蜗轮外环、蜗轮内环、蜗轮外套,蜗轮内环安装在销轴上并固定在红外下回转体(8)上,蜗轮外环套装在蜗轮内环外并固定在红外上回转体(10)上,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠,蜗轮外套套装在蜗轮外环外并固定在红外下回转体(8)上,伺服电机与蜗杆连接并固定在蜗轮外套上,蜗杆与蜗轮外环相配合带动红外上回转体(10)摆动;在红外下回转体(8)上设有红外臂架抬升限位块(9)和红外臂架下降限位块(21),用于调节红外上回转体(10)的摆动幅度。
6.根据权利要求2、3、5中任一项所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:红外滑动装置包括一级红外臂架底座(11)、一级红外臂架(12)、二级红外臂架(15)、红外相机(18)、三级红外臂架(19);一级红外臂架(12)为U型中空腔体,一级红外臂架(12)通过其下部的两条平行滑轨安装在一级红外臂架底座(11)上的滑轨槽中,安装在一级红外臂架底座(11)上的一级步进电机与一级红外臂架(12)—侧安装的齿条相配合并带动一级红外臂架的伸缩,一级红外臂架伸限位块(13)和一级红外臂架缩限位块(20)分别设置在一级红外臂架(12)侧面的两端,与一级红外臂架底座(11)的上表面配合使用;二级红外臂架(15)通过其两侧的滑轨或/和滑轨槽安装在一级红外臂架(12)内并与一级红外臂架(12)内侧的滑轨槽或/和滑轨相配合,固装在一级红外臂架(12)上的二级步进电机与二级红外臂架(15)—侧安装的齿条相配合并带动二级红外臂架的伸缩,在一级红外臂架(12)两端设置有限制二级红外臂架(15)伸缩位置的二级红外臂架缩限位块(14)和二级红外臂架伸限位块(25) ;二级红外臂架(15)另一侧安装的齿条与固装在三级红外臂架(19)上的三级步进电机相配合并带动三级红外臂架的移动,三级红外臂架(19)通过其下端的滑轨槽安装在二级红外臂架(15)上端的滑轨上,二级红外臂架(15)的滑轨两端设置有限位挡板II (78),三级红外臂架(19)上装有与限位挡板II相配合的三级红外臂架限位块(16)。
7.根据权利要求6所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:红外翻转装置包括红外相机座(17)、旋转基座(79)、步进电机II (84),红外相机座(17)安装在三级红外臂架(19 )上,步进电机II通过旋转轴安装在红外相机座(17 )上,旋转基座(79 )安装在步进电机II旋转轴的一端,红外相机(18 )固定在旋转基座(79 )上,红外相机座(17 )上设置有红外相机旋转限位块(24)并与旋转基座上的限位块配合使用,调整红外相机的旋转幅度,激光测距仪(80 )安装在旋转基座(79 )上。
8.根据权利要求1、2、3、5、7中任一项所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:臂架总成包括下回转体(31)、上回转体(33)、臂架回转机构、伸缩臂(35)、变幅油缸(36)、臂架拖链(37),下回转体(31)固定在车厢中,上回转体(33)通过臂架回转机构安装在下回转体(31)上,其中臂架回转机构包括伺服电机、蜗杆、蜗轮外环、蜗轮内环、蜗轮外套,蜗轮内环固定在下回转体(31)上,蜗轮外环套装在蜗轮内环外并固定在上回转体(33)上,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠,蜗轮外套套装在蜗轮外环外并固定下回转体(31)上,伺服电机与蜗杆连接并固定在涡轮外套上,蜗杆与蜗轮外环配合,臂架回转机构通过设置在下回转体(31)顶端的限位块限制回转角度;变幅油缸(36)—端与伸缩臂通过销轴连接,另一端通过销轴安装在曲柄(48)的一端,曲柄(48)的另一端通过销轴安装在上回转体(33)的曲柄座(44)上,连杆(34) —端安装在曲柄(48)的一端,另一端连接在伸缩臂(35)端部,伸缩臂(35)端部通过销轴安装在上回转体(33)上端,臂架拖链(37)安装在伸缩臂上用于整理和安装电缆线,上回转体(33 )上设置有配重箱(32 ),上回转体(33 )内侧设置有雷达臂架下降限位块(45)和雷达臂架抬升限位块(46),用于调节伸缩臂(35)的升降幅度。
9.根据权利要求8所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:臂架拖链(37)包括侧板(69)、盖板I (70)、盖板II (71)、盖板111(72),盖板I (70)和盖板111(72) —端平行固定在两块侧板间,盖板II (71)安装在盖板I (70)中并可在其中移动,侧板(69)、盖板I(70)和盖板111(72)固定在伸缩臂的套筒(73)上,盖板II (71)的一端与伸缩臂的伸缩杆(74)的一端连接。
10.根据权利要求1、2、3、5、7、9中任一项所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:雷达-线阵相机检测机构包括调节螺杆(55)、调节板(56)、雷达安装架(57)、雷达(58)、雷达控制柜(59)、雷达底座I (75)、雷达旋转装置、雷达底座II (76)、线阵相机安装座(39)、线阵相机(77),雷达底座I (75)下端垂直安装有雷达底座II (76),上端装有雷达控制柜(59),雷达(58)通过雷达安装架(57)安装在雷达底座I (75)上,雷达旋转装置安装雷达底座I (75)背面,调节板(56)通过其上的滑轨槽安装在雷达底座II (76)底部的两条滑轨上,调节螺杆(55)穿过调节板(56)上的螺纹孔,其端部安装在雷达底座II (76)下部,调节螺杆能相对旋转,但相对于雷达底座II的位置保持不变,通过其一端的手柄旋转带动调节板(56)移动;伸缩臂(35)与雷达旋转装置固连,雷达安装架(57)上设置有激光测距仪; 线阵相机安装座(39)固定在调节板(56)上,线阵相机安装座为C形薄板结构,线阵相机(77 )安装在线阵相机安装座(39 )内部底板上,照明灯(43 )安装在线阵相机安装座(39 )端部用于线阵相机的照明。
11.根据权利要求10所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:雷达旋转装置包括雷达旋转体I (49)、雷达旋转体II (50)、雷达回转机构、雷达回转齿轮I (53)、雷达回转齿轮II (54),雷达旋转体I (49)和雷达旋转体II (50)的一侧通过销轴连接,雷达旋转体I(49)通过雷达回转机构与伸缩臂(35)连接,其中雷达回转机构包括伺服电机、蜗杆、蜗轮外环、蜗轮内环、蜗轮外套,蜗轮内环固定在雷达旋转体I (49)上,蜗轮外环套装在蜗轮内环外并固定在伸缩臂(35)的伸缩杆(74)端部,蜗轮外环和蜗轮内环间排布有滚珠,蜗轮外套套装在蜗轮外环外并固定雷达旋转体I (49)上,伺服电机与蜗杆连接并固定在蜗轮外套上,蜗杆与蜗轮外环相配合;雷达回转齿轮II (54)固定在雷达旋转体I (49)底部,雷达回转齿轮I (53)设置在雷达回转齿轮II (54)内并与雷达回转齿轮II (54)配合,雷达回转齿轮I (53)上设有传动轴,传动轴穿过雷达旋转体I (49)和雷达旋转体II (50)与电机相连,电机固定在雷达旋转体II (50)上,雷达旋转体I (49)内侧设置有雷达限位块I (51)和雷达限位块II (52),用于调节雷达旋转体II (50)的摆动幅度。
12.根据权利要求11所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:发电机上设置有臂架支撑座(61)。
13.根据权利要求12所述的公路隧道病害集成检测车,其特征在于:车厢(66)外设置有移动伸缩外罩,移动伸缩外罩包括左外壳罩(62)、中外壳罩(63)、右外壳罩(64),外罩形状为倒扣在车厢上的U形框体,且底部四个断点位置各安装有I个行走轮,右外壳罩(64)和中外壳罩(63)外部两侧分别设有凸出的滑轨,左外壳罩(62)内部设有与中外壳罩(63)上滑轨匹配的滑轨槽,中外壳罩(63)内部设有与右外壳罩(64)上滑轨匹配的滑轨槽,主控制室(65)安装固定在车厢的后端,右外壳罩(64)的内部与主控制室的外部相配合,中外壳罩的内部与右外壳罩的外部相配合,左外壳罩的内部与中外壳罩的外部相配合。
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