CN104818690A - 阵列式水下构建物裂缝探伤清洗装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阵列式水下构建物裂缝探伤清洗装置及其工作方法，本阵列式水下构建物裂缝探伤清洗装置，包括：液哨及清洗刷阵列单元，用于对水下构建物表面进行清洗；图像信息采集单元，用于拍摄水下构建物；以及控制模块，用于控制液哨及清洗刷阵列单元清洗工作；本发明的水下构建物裂缝探伤清洗装置具有自适应调整功能，能够根据水下构建物不同的结构表面，进行组合液哨及清洗刷阵列单元中的清洗刷和液哨子单元的工作模式，使其与结构表面相匹配(适应)，提高清洗效果，还能根据裂缝的形状走向及附着物的不同、清洗的难易程度不同调节阵列式的工作模式，采用分散或汇聚式清洗方式等，真正意义上实现了智能化、节能环保、高效便捷等特点。

Description

阵列式水下构建物裂缝探伤清洗装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种阵列式水下构建物裂缝探伤清洗装置，特别是涉及空化技术领域，是一种结构简易、高效、可用于大面积清洗的水下构建物表面裂缝探伤清洗装置。

背景技术

水下构建物表面或者内部的裂缝是危及财产、生命安全的巨大隐患。由于水下构建物均处在特殊的水下环境中，长年累月下来，会在水下构建物的表面长出一层难以清除掉的附着物，包括一些青苔、贝类等，这些附着物的存在导致水下高压灌注修补裂缝的工程无法顺利实施，从而导致全世界范围内水下构建物裂缝的探伤和清洗都要采用“放干水库”或者“重新修建”这两种方法，因此，水下构建物裂缝的探伤与清洗是水下构建物裂缝修复与加固的难点，而在水下了裂缝的探伤与其修补之前都要对裂缝进行彻底的清洗，清洗效果的好坏直接影响裂缝修复的牢固与否。

目前，对于水下构建物的清洗大多采用高压水射流或者超声清洗，一般的高压水射流清洗并不能彻底的清洗，或多或少会有残留物在里面或者裂缝内部清洗粗糙，并不能完全将裂缝内部附着物清洗干净；超声清洗是利用其超声空化效果，空化泡在溃灭是会产生瞬间的高压、冲击波和高速微射流，对裂缝的内部清洗起到了一定的效果，但是对于超声空化清洗同时也存在无法进行大面积清洗、清洗效率低下、成本高等缺点，本发明利用水力空化的效应，伴有空化的清洗要比纯粹的高压水射流清洗效率要高，而且本发明所用液哨结构简单、使用便捷、成本低、清洗效率高等特点，加之采用物理刷配合，对于水下构建物裂缝清洗更加彻底到位，除此之前，本发明采用阵列式结构，针对不同的裂缝控制其若干单元工作，更加具有针对性，同时也实现了节能的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种阵列式水下构建物裂缝探伤清洗装置及其工作方法，以提高对水下构建物的清洁效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水下构建物裂缝探伤清洗装置，包括：液哨及清洗刷阵列单元，用于对水下构建物表面进行清洗；图像信息采集单元，用于拍摄水下构建物；以及控制模块，用于控制液哨及清洗刷阵列单元清洗工作。

进一步，为了提高清洁效果，所述液哨及清洗刷阵列单元包括：若干清洗刷和液哨子单元；所述各清洗刷和液哨子单元呈相间阵列分布于所述液哨及清洗刷阵列单元的工作面，或呈相间环状均匀分布该工作面。

进一步，所述各清洗刷和液哨子单元呈相间环状均匀分布，即各清洗刷和/或液哨子单元分别安装在位于工作面的相应导轨丝杠上，且通过各导轨丝杠使各清洗刷和/或液哨子单元汇聚或分散；所述各导轨丝杠的驱动模块分别有所述控制模块控制，以获得多种清洁方式，以适应水下构建物的表面形态(例如凸起物、裂缝等)。

为了进一步提高清洗效果，实现有针对性的清洗，所述清洗刷和/或液哨子单元与导轨丝杠的连接底座上设有角度调节装置，该角度调节装置通过控制模块控制清洗刷和/或液哨子单元的工作角度。

进一步，所述图像信息采集单元与控制模块相连；所述控制模块适于将采集水下构建物表面的图像信息与预存的各类污秽物的特征值相比较，且在判断水下构建物表面存在污秽物后，自动识别清洗，即自动控制清洗刷和/或液哨子单元进行该污秽物清洗；或手动遥控清洗，即所述控制模块将图像信息发送至上位机，通过上位机遥控所述水下构建物清洗装置对污秽物进行清洗。

进一步，所述水下构建物裂缝探伤清洗装置还包括：超声波回波装置，通过该超声波回波装置探测水下构建物内部的裂缝，并通过所述图像信息采集单元对裂缝大小和/或数量进行识别、定位；所述控制模块适于在发现裂缝后控制相应液哨子单元对裂缝进行清洗；即若裂缝较大，则汇聚各液哨子单元，合股液哨射流进行清洗；若有若干裂缝，则分散各液哨子单元，分别对相应的裂缝进行清洗；以及所述控制模块控制所液哨子单元的喷嘴角度与裂缝开口相匹配，使液哨射流喷至裂缝深处，以获得更好的清洗效果。

又一方面，本发明还提供了一种所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置的工作方法，根据探测的水下构建物内部的裂缝的大小和/或数量控制液哨及清洗刷阵列单元相应的工作方式。

进一步，所述控制模块探测水下构建物内部的裂缝的大小和/或数量的方法包括：通过超声波回波装置探测水下构建物内部的裂缝；并通过所述图像信息采集单元对裂缝大小和/或数量进行识别、定位。

进一步，所述液哨及清洗刷阵列单元中的各清洗刷和液哨子单元呈相间环状均匀分布，即各清洗刷和/或液哨子单元分别安装在位于工作面的相应导轨丝杠上，且通过各导轨丝杠使各清洗刷和/或液哨子单元汇聚或分散；所述各导轨丝杠的驱动模块分别有所述控制模块控制；所述液哨及清洗刷阵列单元的工作方式包括：若裂缝较大，则汇聚各液哨子单元，合股液哨射流进行清洗；若有若干裂缝，则分散各液哨子单元，分别对相应的裂缝进行清洗；以及所述液哨子单元与导轨丝杠的连接底座上设有角度调节装置，该角度调节装置适于调节所液哨子单元的工作角度，即所液哨子单元的喷嘴角度与裂缝开口相匹配，使液哨射流喷至裂缝深处。

进一步，所述液哨及清洗刷阵列单元的工作方式还包括：所述图像信息采集单元还适于采集水下构建物表面结构，并且根据该表面结构调节各清洗刷的工作角度，即若所述水下构建物表面存在凸起物，则控制各清洗刷调整成与凸起物表面相贴合的工作角度。

本发明的有益效果是，本发明的水下构建物裂缝探伤清洗装置具有自适应调整功能，能够根据水下构建物不同的结构表面，进行组合液哨及清洗刷阵列单元中的清洗刷和液哨子单元的工作模式，使其与结构表面相匹配(适应)，提高清洗效果，还能根据裂缝的形状走向及附着物的不同、清洗的难易程度不同调节阵列式的工作模式，采用分散或汇聚式清洗方式等，真正意义上实现了智能化、节能环保、高效便捷等特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的水下构建物裂缝探伤清洗装置的原理框图；

图2是本发明的液哨及清洗刷阵列单元的结构示图。

图中：液哨及清洗刷阵列单元1、清洗刷2、液哨子单元3、导轨4

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1是本发明的水下构建物裂缝探伤清洗装置的原理框图。

如图1所示，本发明的一种水下构建物裂缝探伤清洗装置，包括：液哨及清洗刷阵列单元，用于对水下构建物表面进行清洗；图像信息采集单元，用于拍摄水下构建物；以及控制模块，用于控制液哨及清洗刷阵列单元清洗工作。所述控制液哨及清洗刷阵列单元清洗工作包括经过图像识别后自动控制或通过上位机传输信号进行手动控制。

其中，水下构建物例如但不限于坝体。

作为所述图像信息采集单元的一种可选的实施方式，该图像信息采集单元包括：高速水下摄像设备、与该高速水下摄像机相连的图像处理模块，所述图像处理模块与控制模块相连，用于对水下构建物进行拍摄、图像识别。所述控制模块例如但不限于采用单片机、DSP、ARM等处理器，比如SPARTAN6系列XC6SLX16作为核心处理器。

图2是本发明的液哨及清洗刷阵列单元的结构示图。

图2例举了一种液哨及清洗刷阵列单元中各清洗刷和液哨子单元的排列方式，根据本发明还可以延伸出很多种组合方式，这里不再一一说明。本领域技术人员完全能够根据以下实施方式推断出其他组合方式。

进一步，所述液哨及清洗刷阵列单元包括：若干清洗刷和液哨子单元；所述各清洗刷和液哨子单元呈相间阵列分布于所述液哨及清洗刷阵列单元的工作面(见图1，另图1中可以设有使清洗刷和液哨子单元移动的导轨，图1中导轨未画出，其工作方式与相间环状均匀分布的清洗刷和液哨子单元相似)，或呈相间环状均匀分布该工作面(见图2)；以及还包括用于清洗刷和液哨子单元的相应控制装置，例如，所述清洗刷可以采用电机驱动旋转，或采用超声波驱动方式，即超声波换能器与刷头相结合，也可以将刷头旋转与超声波相结合等方式进行控制，所述各清洗刷由所述控制模块通过开关阵列驱动控制，可以实现多个清洗刷同时工作。所述液哨子单元通过离心电机获得液哨射流，该离心电机由所述控制模块通过电机驱动电路控制。

所述水下构建物裂缝探伤清洗装置还包括：水深检测单元，该水深检测单元包括：水压传感器，所述控制模块通过AD模块与该水压传感器相连；通过水深检测单元获得本水下构建物裂缝探伤清洗装置的下潜深度，能有效的调节清洗刷和液哨子单元的工作状态，尤其是避免下潜深度对离心电机的影响，改善其功率输出，稳定液哨射流，提高清洁效果。

作为本实施例的一种优选的实施方式，所述各清洗刷和液哨子单元呈相间环状均匀分布，即各清洗刷和/或液哨子单元分别安装在位于工作面的相应导轨丝杠上，且通过各导轨丝杠使各清洗刷和/或液哨子单元汇聚或分散(如图2箭头方向表示)；所述各导轨丝杠的驱动模块分别有所述控制模块控制。

进一步，所述清洗刷和/或液哨子单元与导轨丝杠的连接底座上设有角度调节装置，该角度调节装置通过控制模块控制清洗刷和/或液哨子单元的工作角度。可选的，所述角度调节装置可以采用云台的控制方式，或采用X轴、Y轴方向的两个步进电机实现，即X轴调整喷嘴或刷头的角度(倾角)，Y轴控制清洗刷或液哨子单元旋转角度，进而实现所述工作角度的调节。

进一步，为了实现本发明的水下构建物裂缝探伤清洗装置自动识别污秽物，以完成自行清洗；所述图像信息采集单元与控制模块相连；所述控制模块适于将采集水下构建物表面的图像信息与预存的各类污秽物的特征值相比较，且在判断水下构建物表面存在污秽物后，自动控制清洗刷和/或液哨子单元进行该污秽物清洗；或所述控制模块将图像信息发送至上位机，通过上位机遥控所述水下构建物清洗装置对污秽物进行清洗。进一步，还可以通过图像信息采集单元识别污秽物的清洗效果(即对清洁效果进行评估)，以调整清洗刷和/或液哨子单元的相应功率，优化能耗。

所述污秽物包括，淤泥、海藻、水藻、附着物等不溶性污垢。所述各类污秽物的特征值例如淤泥、海藻、水藻、附着物的颜色、形状等特征值。

所述水下构建物裂缝探伤清洗装置还包括：超声波回波装置，通过该超声波回波装置探测水下构建物内部的裂缝，并通过所述图像信息采集单元对裂缝大小和/或数量进行识别、定位；所述控制模块适于在发现裂缝后控制相应液哨子单元对裂缝进行清洗；即若裂缝较大，则汇聚各液哨子单元，合股液哨射流进行清洗；若有若干裂缝，则分散各液哨子单元，分别对相应的裂缝进行清洗；以及所述控制模块控制所液哨子单元的喷嘴角度与裂缝开口相匹配，使液哨射流喷至裂缝深处。

如果部分液哨子单元汇聚后能达到清洗效果，则剩余部分的液哨子单元可以清洁其他裂缝，极大的提高了清洗效率。

所述水下构建物裂缝探伤清洗装置可以安装于一水下轨道上，该水下导轨与坝体表面平行，所述水下构建物裂缝探伤清洗装置适于通过相应驱动装置(例如导轨电机装置、丝杠装置等方式)在水下行进。

实施例1

在实施例1基础上，本发明还提供了一种水下构建物裂缝探伤清洗装置的工作方法，即根据探测的水下构建物内部的裂缝的大小和/或数量控制液哨及清洗刷阵列单元相应的工作方式。

进一步，所述控制模块探测水下构建物内部的裂缝的大小和/或数量的方法包括：通过超声波回波装置探测水下构建物内部的裂缝；并通过所述图像信息采集单元对裂缝大小和/或数量进行识别、定位。

进一步，所述液哨及清洗刷阵列单元中的各清洗刷和液哨子单元呈相间环状均匀分布，即各清洗刷和/或液哨子单元分别安装在位于工作面的相应导轨丝杠上，且通过各导轨丝杠使各清洗刷和/或液哨子单元汇聚或分散；所述各导轨丝杠的驱动模块分别有所述控制模块控制；所述液哨及清洗刷阵列单元相应的工作方式包括：若裂缝较大，则汇聚各液哨子单元，合股液哨射流进行清洗；若有若干裂缝，则分散各液哨子单元，分别对相应的裂缝进行清洗；以及所述液哨子单元与导轨丝杠的连接底座上设有角度调节装置，该角度调节装置适于调节所液哨子单元的工作角度，即所液哨子单元的喷嘴角度与裂缝开口相匹配，使液哨射流喷至裂缝深处。

进一步，所述液哨及清洗刷阵列单元的工作方式还包括：所述图像信息采集单元还适于采集水下构建物表面结构，并且根据该表面结构调节各清洗刷的工作角度，即若所述水下构建物表面存在凸起物，则控制各清洗刷调整成与凸起物表面相贴合的工作角度。

并且，通过所述图像信息采集单元还可以对顽固污秽物进行识别，通过多次调整清洗刷和/或液哨子单元的工作角度进行清洗。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种水下构建物裂缝探伤清洗装置，其特征在于，包括：

液哨及清洗刷阵列单元，用于对水下构建物表面进行清洗；

图像信息采集单元，用于拍摄水下构建物；以及

控制模块，用于控制液哨及清洗刷阵列单元清洗工作。

2.根据权利要求1所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置，其特征在于，所述液哨及清洗刷阵列单元包括：若干清洗刷和液哨子单元；

所述各清洗刷和液哨子单元呈相间阵列分布于所述液哨及清洗刷阵列单元的工作面，或呈相间环状均匀分布该工作面。

3.根据权利要求2所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置，其特征在于，

所述各清洗刷和液哨子单元呈相间环状均匀分布，即

各清洗刷和/或液哨子单元分别安装在位于工作面的相应导轨丝杠上，且通过各导轨丝杠使各清洗刷和/或液哨子单元汇聚或分散；

所述各导轨丝杠的驱动模块分别有所述控制模块控制。

4.根据权利要求3所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置，其特征在于，所述清洗刷和/或液哨子单元与导轨丝杠的连接底座上设有角度调节装置，该角度调节装置通过控制模块控制清洗刷和/或液哨子单元的工作角度。

5.根据权利要求4所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置，其特征在于，

所述图像信息采集单元与控制模块相连；

所述控制模块适于将采集水下构建物表面的图像信息与预存的各类污秽物的特征值相比较，且在判断水下构建物表面存在污秽物后，自动控制清洗刷和/或液哨子单元进行该污秽物清洗；

或所述控制模块将图像信息发送至上位机，通过上位机遥控所述水下构建物清洗装置对污秽物进行清洗。

6.根据权利要求5所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置，其特征在于，所述水下构建物裂缝探伤清洗装置还包括：超声波回波装置，通过该超声波回波装置探测水下构建物内部的裂缝，并通过所述图像信息采集单元对裂缝大小和/或数量进行识别、定位；

所述控制模块适于在发现裂缝后控制相应液哨子单元对裂缝进行清洗；

即若裂缝较大，则汇聚各液哨子单元，合股液哨射流进行清洗；

若有若干裂缝，则分散各液哨子单元，分别对相应的裂缝进行清洗；以及

所述控制模块控制所液哨子单元的喷嘴角度与裂缝开口相匹配，使液哨射流喷至裂缝深处。

7.一种如权利要求1所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置的工作方法，其特征在于，

根据探测的水下构建物内部的裂缝的大小和/或数量控制液哨及清洗刷阵列单元相应的工作方式。

8.根据权利要求7所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置的工作方法，其特征在于，

所述控制模块探测水下构建物内部的裂缝的大小和/或数量的方法包括：

通过超声波回波装置探测水下构建物内部的裂缝；并通过所述图像信息采集单元对裂缝大小和/或数量进行识别、定位。

9.根据权利要求8所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置的工作方法，其特征在于，

所述液哨及清洗刷阵列单元中的各清洗刷和液哨子单元呈相间环状均匀分布，即各清洗刷和/或液哨子单元分别安装在位于工作面的相应导轨丝杠上，且通过各导轨丝杠使各清洗刷和/或液哨子单元汇聚或分散；所述各导轨丝杠的驱动模块分别有所述控制模块控制；

所述液哨及清洗刷阵列单元的工作方式包括：

若裂缝较大，则汇聚各液哨子单元，合股液哨射流进行清洗；

若有若干裂缝，则分散各液哨子单元，分别对相应的裂缝进行清洗；以及

所述液哨子单元与导轨丝杠的连接底座上设有角度调节装置，该角度调节装置适于调节所液哨子单元的工作角度，即所液哨子单元的喷嘴角度与裂缝开口相匹配，使液哨射流喷至裂缝深处。

10.根据权利要求9所述的水下构建物裂缝探伤清洗装置的工作方法，其特征在于，

所述液哨及清洗刷阵列单元的工作方式还包括：所述图像信息采集单元还适于采集水下构建物表面结构，并且根据该表面结构调节各清洗刷的工作角度，即

若所述水下构建物表面存在凸起物，则控制各清洗刷调整成与凸起物表面相贴合的工作角度。