CN105113403B - 基于智能检测设备的桥梁底部检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能检测设备的桥梁底部检测方法，涉及桥梁检测与维修领域，该设备包括履带行走机构，履带行走机构顶部设有平台，平台上方设有支撑横杆、可折叠的第一伸缩臂和第二伸缩臂；平台顶部设有连接板，支撑横杆一端与连接板的顶部活动连接，另一端与第一伸缩臂一端活动连接，第一伸缩臂另一端设有转动盘，第二伸缩臂一端与转动盘连接，另一端设有图像采集装置；本发明采用图像采集的方式检测桥梁底部，能确定拍摄图像对应的坐标位置，确定损伤部位的实际尺寸，避免检测效果受人的主观因素和知识水平的影响，保障检测人员的安全；该设备体积小，在检测时对交通的干扰较小，自动化程度较高，能有效降低检测成本。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁检测与维修领域，具体是涉及一种基于智能检测设备的桥梁底部检测方法。
背景技术
当前国内外对于桥梁底部的检测方法中，除特大桥梁配备有固定永久性检测车外，大部分是在梁底搭建脚手架、或采用大型桥梁车作为平台搭载工作人员进行人工检测。当前大型桥检车的工作方式是通过机械伸臂机构输送检测人员到达桥梁底部指定的位置，利用肉眼或者检测工具进行检侧。采用大型桥检车对桥梁度部进行检测，存在以下不足：
1、大型桥检车利用肉眼或者检测工具进行检侧时，检测效果受人的主观因素和知识水平的影响较大，检测人员安全没有保障。
2、现在大部分城市环线桥梁都有限高架，大型桥检车因体积庞大基本无法通行，在工作时往往需要中断交通。
3、大型桥检车本身的市场价格就较高，工作时的燃油动力和所需要的劳务成本都很高，从而导致检测成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于智能检测设备的桥梁底部检测方法，采用图像采集的方式对桥梁底部进行检测，能够确定拍摄的图像所对应桥梁底部的坐标位置，并能够确定桥梁底部损伤部位的实际尺寸，有利于对桥梁进行具体维修，避免检测效果受人的主观因素和知识水平的影响，保障检测人员的安全；本发明中的智能检测设备体积小，方便运输，在对桥梁底部进行检测时，不需要中断交通，对交通的干扰较小，与大型桥检车相比，成本较低，自动化程度较高，能够有效降低检测成本。
本发明中一种用于桥梁底部的智能检测设备，该智能检测设备包括履带行走机构，履带行走机构上设置有里程编码器，履带行走机构的顶部设置有平台，平台上方从高至低依次水平设置有支撑横杆、可折叠的第一伸缩臂和第二伸缩臂；
所述平台顶部设置有连接板，支撑横杆的一端与连接板的顶部活动连接，另一端与第一伸缩臂的一端活动连接，第一伸缩臂的另一端设置有转动盘，第二伸缩臂的一端与转动盘连接，另一端设置有图像采集装置；所述图像采集装置包括二维转动云台、工业相机和激光测距仪，工业相机通过二维转动云台设置在第二伸缩臂上，激光测距仪固定在工业相机的顶部；
所述平台顶部还设置有控制系统，控制系统分别与履带行走机构、第一伸缩臂、转动盘、第二伸缩臂、以及二维转动云台连接。
在上述技术方案的基础上，所述平台与履带行走机构之间设置有用于带动平台旋转的回旋支撑结构，回旋支撑结构与控制系统连接。
在上述技术方案的基础上，所述智能检测设备还包括支撑伸缩杆，支撑伸缩杆的一端与连接板连接，另一端与支撑横杆的杆臂连接，支撑伸缩杆还与控制系统连接。
在上述技术方案的基础上，所述第一伸缩臂与支撑横杆之间设置有用于带动第一伸缩臂旋转的第一伸缩杆，第一伸缩杆与控制系统连接。
本发明提供一种基于智能检测设备的桥梁底部检测方法，包括以下步骤：
S1：将桥梁一侧沿纵桥向分为若干区域，将履带行走机构放置在桥梁的起始区域，通过控制系统将第一伸缩臂、第二伸缩臂打开，转入S2；
S2：通过控制系统控制第二伸缩臂向桥梁底部的中心伸展；第二伸缩臂在伸展过程中，二维转动云台旋转，工业相机对桥梁底部开始拍摄；第二伸缩臂到达设定的桥梁底部位置时，工业相机停止拍摄，第二伸缩臂回位；驱动履带行走机构沿桥梁纵桥向行走至桥梁的下一个区域，里程编码器记录履带行走机构行走的距离s，转入S3；
S3：重复执行S2，完成桥梁底部一侧的图像拍摄；通过控制系统将第一伸缩臂、第二伸缩臂折叠，转入S4；
S4：检查所拍摄的图像，判断是否有图像显示桥梁底部存在损伤，若是，转入S5，否则结束；
S5：设定三维坐标系：智能检测设备工作开始的初始位置为坐标原点，桥梁的纵桥向为x轴，横桥向为y轴，垂直于桥面的方向为z轴，计算显示桥梁底部有损伤的图像所对应桥梁底部的坐标位置：
y＝a-b-dcosθ；
其中，为二维转动云台绕z轴的转角，θ为二维转动云台绕x轴的转角，d为激光测距仪测得桥梁底部拍摄位置与工业相机的距离，a为支撑横杆的长度，b为第二伸缩臂的长度，转入S6；
S6：计算工业相机的标定参数k：
或者
其中，f为工业相机的焦距，v为图像控制器CCD芯片垂直方向的尺寸，h为图像控制器CCD芯片水平方向的尺寸；M为工业相机垂直方向的像素，N为工业相机竖直方向的像素，转入S7；
S7：根据工业相机的标定参数k和图像中显示的桥梁底部损伤部位的像素，计算图像中显示的桥梁底部损伤部位的实际尺寸，结束。
在上述技术方案的基础上，所述智能检测设备的平台与履带行走机构之间设置有用于带动平台旋转的回旋支撑结构；
所述智能检测设备还包括支撑伸缩杆，支撑伸缩杆的一端与连接板连接，另一端与支撑横杆的杆臂连接；
所述第一伸缩臂与支撑横杆之间设置有用于带动第一伸缩臂旋转的第一伸缩杆；
所述回旋支撑结构、支撑伸缩杆、第一伸缩杆均与控制系统连接。
在上述技术方案的基础上，S1中通过控制系统将第一伸缩臂、第二伸缩臂打开，具体包括以下步骤：
旋转回旋支撑结构，使支撑横杆与桥梁的横桥向平行，支撑伸缩杆伸出，使支撑横杆绕连接板顺时针方向旋转45°；第一伸缩杆伸出，使第一伸缩臂与支撑横杆垂直，并使第一伸缩臂向下伸出；支撑伸缩杆缩回，使支撑横杆绕连接板逆时针方向转动45°回到初始位置；转动盘旋转，使第二伸缩臂逆时针方向转动270°后伸入到桥梁底部。
在上述技术方案的基础上，S3中通过控制系统将第一伸缩臂、第二伸缩臂折叠，具体包括以下步骤：
旋转转动盘，使第二伸缩臂顺时针方向转动270°，将第二伸缩臂与第一伸缩臂折叠在一起；支撑伸缩杆伸出，将支撑横杆绕连接板顺时针方向转动45°，第一伸缩杆缩回，使第二伸缩臂、第一伸缩臂均水平位于支撑横杆的下方；支撑伸缩杆缩回，使支撑横杆绕连接板逆时针方向转动45°回到初始位置；旋转回旋支撑结构，使支撑横杆、第一伸缩臂、第二伸缩臂均与桥梁的纵桥向平行，且均位于履带行走机构的平台上。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明采用图像采集的方式对桥梁底部进行检测，能够确定拍摄的图像所对应桥梁底部的坐标位置，并能够确定桥梁底部损伤部位的实际尺寸，有利于对桥梁进行具体维修，避免检测效果受人的主观因素和知识水平的影响，保障检测人员的安全。
(2)本发明中的支撑横杆、第一伸缩臂、第二伸缩臂可以折叠在履带行走机构上，智能检测设备体积小，可收纳在普通面包车或小型货车内，方便运输，在对桥梁底部进行检测时，不需要中断交通，对交通的干扰较小。
(3)本发明中的智能检测设备与大型桥检车相比，成本较低，自动化程度较高，能够有效降低检测成本。
附图说明
图1是本发明实施例中智能检测设备的结构示意图。
图2是本发明实施例中图像采集装置的结构示意图。
图3是本发明实施例中智能检测设备检测桥梁底部的示意图。
附图标记：1-支撑横杆，2-第一伸缩臂，3-图像采集装置，3a-激光测距仪，3b-工业相机，3c-二维转动云台，4-第二伸缩臂，5-连接板，6-转动盘，7-平台，8-履带行走机构，9-回旋支撑结构，10-支撑伸缩杆，11-第一伸缩杆。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
参见图1所示，本发明实施例中一种用于桥梁底部的智能检测设备，包括履带行走机构8，履带行走机构8上设置有里程编码器，履带行走机构8的顶部设置有平台7，平台7上方从高至低依次水平设置有支撑横杆1、可折叠的第一伸缩臂2和第二伸缩臂4。
平台7顶部设置有连接板5，支撑横杆1的一端与连接板5的顶部活动连接，另一端与第一伸缩臂2的一端活动连接，第一伸缩臂2的另一端设置有转动盘6，第二伸缩臂4的一端与转动盘6连接，另一端设置有图像采集装置3。
参见图2所示，图像采集装置3包括二维转动云台3c、工业相机3b和激光测距仪3a，工业相机3b通过二维转动云台3c设置在第二伸缩臂4上，激光测距仪3a固定在工业相机3b的顶部。
平台7与履带行走机构8之间设置有用于带动平台7旋转的回旋支撑结构9，该智能检测设备还包括支撑伸缩杆10，支撑伸缩杆10的一端与连接板5连接，另一端与支撑横杆1的杆臂连接；第一伸缩臂2与支撑横杆1之间设置有用于带动第一伸缩臂2旋转的第一伸缩杆11。
平台7的顶部还设置有控制系统(图未示)，控制系统分别与履带行走机构8、回旋支撑结构9、支撑伸缩杆10、第一伸缩杆11、第一伸缩臂2、转动盘6、第二伸缩臂4、以及二维转动云台3c连接。
本发明实施例提供一种基于智能检测设备的桥梁底部检测方法，具体包括以下步骤：
S1：参见图3所示，将桥梁一侧沿纵桥向分为若干区域，将履带行走机构8放置在桥梁的起始区域，通过控制系统实现如下动作，将第一伸缩臂2、第二伸缩臂4打开：旋转回旋支撑结构9，使支撑横杆1与桥梁的横桥向平行，支撑伸缩杆10伸出，使支撑横杆1绕连接板5顺时针方向旋转45°；第一伸缩杆11伸出，使第一伸缩臂2与支撑横杆1垂直，并使第一伸缩臂2向下伸出；支撑伸缩杆10缩回，使支撑横杆1绕连接板5逆时针方向转动45°回到初始位置；转动盘6旋转，使第二伸缩臂4逆时针方向转动270°后伸入到桥梁底部，转入S2。
S2：通过控制系统控制第二伸缩臂4向桥梁底部的中心伸展；第二伸缩臂4在伸展过程中，二维转动云台3c旋转，工业相机3b对桥梁底部开始拍摄；第二伸缩臂4到达设定的桥梁底部位置时，工业相机3b停止拍摄，第二伸缩臂4回位；驱动履带行走机构8沿桥梁纵桥向方向行走至桥梁的下一个区域，里程编码器记录履带行走机构8行走的距离s，转入S3。
S3：重复执行S2，完成桥梁底部一侧的图像拍摄；通过控制系统实现以下动作，将第一伸缩臂2、第二伸缩臂4折叠：旋转转动盘6，使第二伸缩臂4顺时针方向转动270°，将第二伸缩臂4与第一伸缩臂2折叠在一起；支撑伸缩杆10伸出，将支撑横杆1绕连接板5顺时针方向转动45°，第一伸缩杆11缩回，使第二伸缩臂4、第一伸缩臂2均水平位于支撑横杆1的下方；支撑伸缩杆10缩回，使支撑横杆1绕连接板5逆时针方向转动45°回到初始位置；旋转回旋支撑结构9，使支撑横杆1、第一伸缩臂2、第二伸缩臂4均与桥梁的纵桥向平行，且均位于履带行走机构8的平台7上，转入S4。
S4：检查所拍摄的图像，判断是否有图像显示桥梁底部存在损伤，若是，转入S5，否则结束。
S5：设定三维坐标系：智能检测设备工作开始的初始位置为坐标原点，桥梁的纵桥向为x轴，横桥向为y轴，垂直于桥面的方向为z轴，计算显示桥梁底部有损伤的图像所对应桥梁底部的坐标位置：
y＝a-b-dcosθ；
其中，为二维转动云台3c绕z轴的转角，θ为二维转动云台3c绕x轴的转角，d为激光测距仪3a测得桥梁底部拍摄位置与工业相机3b的距离，a为支撑横杆1的长度，b为第二伸缩臂4的长度，转入S6。
S6：计算工业相机3b的标定参数k：
或者
其中，f为工业相机3b的焦距，v为CCD(Charge-coupled Device，图像控制器)芯片垂直方向的尺寸，h为CCD芯片水平方向的尺寸；M为工业相机3b垂直方向的像素，N为工业相机3b竖直方向的像素，转入S7。
S7：根据工业相机3b的标定参数k和图像中显示的桥梁底部损伤部位的像素，计算图像中显示的桥梁底部损伤部位的实际尺寸，结束。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (3)
1.一种基于智能检测设备的桥梁底部检测方法，其特征在于：该智能检测设备包括履带行走机构(8)，履带行走机构(8)上设置有里程编码器，履带行走机构(8)的顶部设置有平台(7)，平台(7)上方从高至低依次水平设置有支撑横杆(1)、可折叠的第一伸缩臂(2)和第二伸缩臂(4)；
所述平台(7)顶部设置有连接板(5)，支撑横杆(1)的一端与连接板(5)的顶部活动连接，另一端与第一伸缩臂(2)的一端活动连接，第一伸缩臂(2)的另一端设置有转动盘(6)，第二伸缩臂(4)的一端与转动盘(6)连接，另一端设置有图像采集装置(3)；所述图像采集装置(3)包括二维转动云台(3c)、工业相机(3b)和激光测距仪(3a)，工业相机(3b)通过二维转动云台(3c)设置在第二伸缩臂(4)上，激光测距仪(3a)固定在工业相机(3b)的顶部；
所述平台(7)顶部还设置有控制系统，控制系统分别与履带行走机构(8)、第一伸缩臂(2)、转动盘(6)、第二伸缩臂(4)、以及二维转动云台(3c)连接；
所述平台(7)与履带行走机构(8)之间设置有用于带动平台(7)旋转的回旋支撑结构(9)，回旋支撑结构(9)与控制系统连接；
所述智能检测设备还包括支撑伸缩杆(10)，支撑伸缩杆(10)的一端与连接板(5)连接，另一端与支撑横杆(1)的杆臂连接，支撑伸缩杆(10)还与控制系统连接；
所述第一伸缩臂(2)与支撑横杆(1)之间设置有用于带动第一伸缩臂(2)旋转的第一伸缩杆(11)，第一伸缩杆(11)与控制系统连接；
所述基于智能检测设备的桥梁底部检测方法，包括以下步骤：
S1：将桥梁一侧沿纵桥向分为若干区域，将履带行走机构(8)放置在桥梁的起始区域，通过控制系统将第一伸缩臂(2)、第二伸缩臂(4)打开，转入S2；
S2：通过控制系统控制第二伸缩臂(4)向桥梁底部的中心伸展；第二伸缩臂(4)在伸展过程中，二维转动云台(3c)旋转，工业相机(3b)对桥梁底部开始拍摄；第二伸缩臂(4)到达设定的桥梁底部位置时，工业相机(3b)停止拍摄，第二伸缩臂(4)回位；驱动履带行走机构(8)沿桥梁纵桥向行走至桥梁的下一个区域，里程编码器记录履带行走机构(8)行走的距离s，转入S3；
S3：重复执行S2，完成桥梁底部一侧的图像拍摄；通过控制系统将第一伸缩臂(2)、第二伸缩臂(4)折叠，转入S4；
S4：检查所拍摄的图像，判断是否有图像显示桥梁底部存在损伤，若是，转入S5，否则结束；
S5：设定三维坐标系：智能检测设备工作开始的初始位置为坐标原点，桥梁的纵桥向为x轴，横桥向为y轴，垂直于桥面的方向为z轴，计算显示桥梁底部有损伤的图像所对应桥梁底部的坐标位置：
y＝a-b-dcosθ；
其中，为二维转动云台(3c)绕z轴的转角，θ为二维转动云台(3c)绕x轴的转角，d为激光测距仪(3a)测得桥梁底部拍摄位置与工业相机(3b)的距离，a为支撑横杆(1)的长度，b为第二伸缩臂(4)的长度，转入S6；
S6：计算工业相机(3b)的标定参数k：
或者
其中，f为工业相机(3b)的焦距，v为图像控制器CCD芯片垂直方向的尺寸，h为图像控制器CCD芯片水平方向的尺寸；M为工业相机(3b)垂直方向的像素，N为工业相机(3b)竖直方向的像素，转入S7；
S7：根据工业相机(3b)的标定参数k和图像中显示的桥梁底部损伤部位的像素，计算图像中显示的桥梁底部损伤部位的实际尺寸，结束。
2.如权利要求1所述的基于智能检测设备的桥梁底部检测方法，其特征在于：S1中通过控制系统将第一伸缩臂(2)、第二伸缩臂(4)打开，具体包括以下步骤：
旋转回旋支撑结构(9)，使支撑横杆(1)与桥梁的横桥向平行，支撑伸缩杆(10)伸出，使支撑横杆(1)绕连接板(5)顺时针方向旋转45°；第一伸缩杆(11)伸出，使第一伸缩臂(2)与支撑横杆(1)垂直，并使第一伸缩臂(2)向下伸出；支撑伸缩杆(10)缩回，使支撑横杆(1)绕连接板(5)逆时针方向转动45°回到初始位置；转动盘(6)旋转，使第二伸缩臂(4)逆时针方向转动270°后伸入到桥梁底部。
3.如权利要求1所述的基于智能检测设备的桥梁底部检测方法，其特征在于：S3中通过控制系统将第一伸缩臂(2)、第二伸缩臂(4)折叠，具体包括以下步骤：
旋转转动盘(6)，使第二伸缩臂(4)顺时针方向转动270°，将第二伸缩臂(4)与第一伸缩臂(2)折叠在一起；支撑伸缩杆(10)伸出，将支撑横杆(1)绕连接板(5)顺时针方向转动45°，第一伸缩杆(11)缩回，使第二伸缩臂(4)、第一伸缩臂(2)均水平位于支撑横杆(1)的下方；支撑伸缩杆(10)缩回，使支撑横杆(1)绕连接板(5)逆时针方向转动45°回到初始位置；旋转回旋支撑结构(9)，使支撑横杆(1)、第一伸缩臂(2)、第二伸缩臂(4)均与桥梁的纵桥向平行，且均位于履带行走机构(8)的平台(7)上。
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|---|---|---|---|---|
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