CN105158276A - 一种用于检测桥梁吊杆的装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测桥梁吊杆的装置及其检测方法，涉及桥梁缆索检测领域，包括机械爬行系统、图像采集系统拉索和信号处理系统，机械爬行系统拉索包括隔板，隔板的中间开有供吊杆穿过的通孔，隔板的顶面设置有夹紧装置，底面设置有两组爬行装置；夹紧装置包括至少两个围绕吊杆设置的夹紧组件，夹紧组件包括推拉构件及安装于推拉构件上的夹紧轮，推拉构件能够调整对应夹紧轮与吊杆之间的距离；两组爬行装置位于吊杆两侧，每组爬行装置均包括两个主动轮拉索和与两个主动轮拉索相连的第二推杆拉索，且两主动轮拉索通过第二推杆拉索调整与吊杆之间的距离。本发明不仅能够在直径小于10cm的吊杆上稳定行走，而且不会损坏吊杆的外部结构。

Description

一种用于检测桥梁吊杆的装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及桥梁缆索检测领域，具体涉及一种用于检测桥梁吊杆的装置及其检测方法。

背景技术

拉索体系桥中，斜拉索和拉杆是主要的承重结构，与传统的梁式桥相比，拉索体系桥具有质量轻，承重能力强、跨越能力大的优点，因此目前的大跨度桥梁通常为拉索体系的斜拉桥、悬索桥和拱桥。

斜拉索和拉杆通常布置在梁体的外部，且长期处于高应力的状态，容易被侵蚀，进而发生腐蚀，腐蚀后的斜拉索和拉杆承重能力较差，容易发生脆段，比较危险，需要重新更换，成本较高。

目前通常采用人工检验的方式检测斜拉索和拉杆的完整性，检验的周期较长，成本较高，比较危险，

专利号为201310115722.7的发明专利公开了一种桥梁缆索的检测系统，包括爬行装置和损伤探测装置，爬行装置包括支撑机构和两个夹紧机构，支撑机构包括两个支撑轮，两个支撑轮通过一个可调推杆控制，每个夹紧机构包括两个沿桥梁缆索的轴向间隔布置的电机，电机轴穿过外壳，电机轴上固定有圆柱形滚轮。每个支撑轮与两个圆柱形滚轮配合，形成三角夹紧力，夹持住桥梁缆索。

该检测装置在使用时，存在以下缺陷：

(1)通过支撑轮与两个滚轮夹持缆索，当缆索的直径较小时，由于支撑轮、滚轮与缆索的接触面积较小，因此摩擦力较小，滚轮与缆索容易发生相对滑动，检测装置难以稳定行走，不能检测直径小于10cm的拉索。

(2)该装置位于同一平面的两个滚轮和支撑轮在索径向的对称性较差，工作时对垂直的缆索段有一个弯矩作用，不仅容易发生卡死，而且容易划伤缆索。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于检测桥梁吊杆的装置及其检测方法，不仅能够稳定行走，而且不会损坏缆索。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于检测桥梁吊杆的装置，包括机械爬行系统、图像采集系统和信号处理系统，所述机械爬行系统和图像采集系统均与信号处理系统无线连接，所述图像采集系统用于拍摄吊杆外表面的图像，所述机械爬行系统包括隔板，所述隔板的中间开有供吊杆穿过的通孔，所述隔板的顶面设置有夹紧装置，底面设置有两组爬行装置；所述夹紧装置包括至少两个围绕吊杆设置的夹紧组件，所述夹紧组件包括推拉构件及安装于推拉构件上的夹紧轮，所述推拉构件能够调整对应夹紧轮与吊杆之间的距离；

所述两组爬行装置位于所述吊杆两侧，每组爬行装置均包括两个主动轮和与所述两个主动轮相连的第二推杆，且所述两主动轮通过第二推杆调整与吊杆之间的距离，每个主动轮均与一台第一电机连接。

在上述技术方案的基础上，所述夹紧装置包括四个沿吊杆均匀分布的夹紧组件，每个夹紧组件包括1个夹紧轮，四个夹紧轮沿吊杆均匀分布。

在上述技术方案的基础上，所述推拉构件包括固定在隔板顶面的安装底座，所述安装底座上转动连接有一个U形支架，所述夹紧轮安装于所述U形支架远离安装底座的一端，且所述U形支架还连接一第一推杆，所述第一推杆驱动所述U形支架转动。

在上述技术方案的基础上，所述夹紧轮的轮轴轴线与吊杆的轴线垂直，所述两个主动轮的轮轴轴线相互垂直，且两个主动轮的轮轴轴线均与吊杆的轴线垂直。

在上述技术方案的基础上，所述每组爬行装置的顶面均设置有滑轨，所述隔板的底面设置有与滑轨配合的滑块。

在上述技术方案的基础上，所述两个主动轮的轮轴轴线与对应的第二推杆的中轴线之间的夹角均为45°。

在上述技术方案的基础上，所述图像采集系统包括有线阵工业相机、链条和第二电机，所述链条与第二电机啮合，所述链条能够围绕吊杆转动，所述有线阵工业相机固定在链条上，能够随链条转动。

在上述技术方案的基础上，所述信号处理系统包括信号收发器和计算机，所述计算机通过信号收发器与第一电机和第二电机无线连接。

在上述技术方案的基础上，所述机械爬行系统还包括磷酸铁锂电池和编码器，第一电机、第二电机均与磷酸铁锂电池电连接，编码器用于确定爬行系统爬行的距离。

一种使用权利要求1至6任意一项所述的用于检测桥梁吊杆的装置的桥梁吊杆检测方法，该方法包括以下步骤：

A、将所述用于检测桥梁吊杆的装置安装在吊杆的底端，使主动轮和夹紧轮夹紧吊杆，转入步骤B；

B、控制机械爬行系统向上运动，开启图像采集系统，图像采集系统绕吊杆转动并采集吊杆外表面的图像。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明中用于检测桥梁吊杆的装置及其检测方法，包括夹紧装置和爬行装置，夹紧装置包括若干沿吊杆均匀分布的夹紧轮，推拉构件能够控制夹紧轮与吊杆之间的距离；两组爬行装置沿吊杆的中心对称设置，每组爬行装置均包括两个主动轮，夹紧轮和主动轮与吊杆之间的接触面积较大，摩擦力较大，能够夹紧直径小于10cm的吊杆和拉索，能够稳定行走。

(2)本发明中用于检测桥梁吊杆的装置及其检测方法，两组爬行装置沿吊杆的中心呈中心对称，两个主动轮的轮轴轴线相互垂直，且两个主动轮的轮轴轴线均与吊杆的轴线垂直，夹紧轮沿吊杆均匀分布，夹紧轮的轮轴轴线与吊杆的轴线垂直，结构整体轴对称性较好，吊杆受力均匀，装置爬行稳定安全，对吊杆本体不易产生划痕等轻微损伤。

(3)本发明中用于检测桥梁吊杆的装置及其检测方法，包括图像采集系统，该系统包括保护壳体，壳体的内壁固定有卡环，卡环上设置有能够转动的链条，链条上固定有线阵工业相机，保护壳体上设置有第二电机，第二电机通过齿轮和链条啮合，有线阵工业相机绕吊杆转动，能够采集吊杆外观的完整信息，进而能够准确判断吊杆的外表面是否存在损伤，便于及时修复和更换。

附图说明

图1为本发明实施例中用于检测桥梁吊杆的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中机械爬行系统中夹紧装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中推拉构件与夹紧轮的配合示意图；

图4为本发明实施例中爬行装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中爬行装置的立体图；

图6为本发明实施例中夹紧装置与爬行装置配合的结构示意图；

图7为本发明实施例中图像采集系统的结构示意图。

图中：1-吊杆，2-机械爬行系统，3-图像采集系统，4-U形支架，5-第一推杆，6-隔板，7-夹紧轮，8-第一电机，9-外壳，10-主动轮，11-第二推杆，12-滑轨，13-滑块，14-第二电机，15-线阵工业相机，16-卡环，17-链条，18-推拉构件。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种用于检测桥梁吊杆的装置，包括机械爬行系统2、图像采集系统3和信号处理系统，机械爬行系统2和图像采集系统3均与信号处理系统无线连接，图像采集系统3用于拍摄吊杆1外表面的图像。

参见图1和图2所示，机械爬行系统2包括外罩，外罩的顶面设置有测距雷达，外罩的内部设置有隔板6，隔板6的中间开有供吊杆1穿过的通孔，通孔的直径大于等于吊杆1的直径，隔板6由两块可拆卸的活动板组成，活动板的连接缝隙穿过通孔，隔板6的顶面设置有夹紧装置，底面设置有两组爬行装置。

夹紧装置包括至少两个夹紧组件，参见图3所示，每个夹紧组件均包括推拉构件18及安装于推拉构件18上的夹紧轮7，推拉构件18能够调整对应夹紧轮7与吊杆1之间的距离，推拉构件18包括固定在隔板6顶面的安装底座，安装底座上转动连接有一个U形支架4，且U形支架4还连接一第一推杆5，夹紧轮7安装在U形支架4远离安装底座的一端，每个夹紧轮7均与一根第一推杆5连接，第一推杆5用于驱动U形支架4转动。本发明实施例中，夹紧组件的数量为四个，夹紧轮7的数量为四个，四个夹紧轮沿吊杆1均匀分布。第一推杆5向远离安装底座方向运动时，U形支架4的底面向第一推杆5方向运动，夹紧轮7向靠近吊杆1方向运动并夹紧吊杆1，所有夹紧轮7均为圆柱形滚轮，与吊杆1的接触面积较大，沿吊杆1上爬时，夹紧轮7与吊杆1之间的摩擦力较大，能够夹紧吊杆1，防止掉落。同时，夹紧轮7与吊杆1接触面积较大，能够避免擦伤吊杆1。

参见图4、图5和图6所示，两组爬行装置沿吊杆1的中轴线对称设置，每组爬行装置均包括外壳9和第二推杆11，第二推杆11固定在外壳9的外部，外壳9的内部设置有两个上下布置的主动轮10，两个主动轮10的轮轴轴线相互垂直，且两个主动轮10的轮轴轴线均与吊杆1的轴线垂直，每个主动轮10均通过一个第一电机8提供动力，第一电机8设置在外壳9的外部，外壳9的顶面设置有滑轨12，滑轨12上设置有滑块13，滑块13的顶面固定在隔板6的底面，第二推杆11的中轴线与滑轨12平行，两个主动轮10的轮轴轴线与第二推杆11的中轴线之间的夹角均为45°。

外罩的内部设置有用于确定爬行系统爬行距离的编码器，外罩的内部还设置有为磷酸铁锂电池，第一电机4、第二电机14均与磷酸铁锂电池电连接。

信号处理系统包括信号收发器和计算机，信号收发器与计算机无线连接。

参见图7所示，图像采集系统3包括保护壳体，壳体的内壁固定有卡环16，卡环16上设置有能够转动的链条17，链条17上固定有线阵工业相机15，保护壳体上设置有第二电机14，第二电机14通过齿轮和链条17啮合，第二电机14转动时，在齿轮的带动下，链条17绕吊杆1转动，线阵工业相机15随着链条17绕吊杆1转动，从不同角度拍摄吊杆1外表面是否存在破损和锈迹。

本发明中用于检测桥梁吊杆的装置，同样适用于直径小于10cm的拉索。

本发明实施例中用于检测桥梁吊杆的装置检测吊杆1的方法如下：

S1、将用于检测桥梁吊杆的装置安装在吊杆1的底端，开启信号处理系统，计算机发送指令控制所有第一推杆5和第二推杆11运行，其中向远离吊杆1的方向运行，使得夹紧轮7夹紧吊杆1；第二推杆11向靠近吊杆1的方向运行，使得主动轮10夹紧吊杆1。

S2：计算机发送指令控制所有电机运行，带动主动轮10滚动，使得机械爬行系统2向上运动，电机运行时触动编码器和测距雷达运行；同时计算机发送指令开启图像采集系统3。

S3：计算机控制电机的转速，使得机械爬行系统2爬行的速度为v、线阵工业相机15转动的角速度为ω，线阵工业相机15扫描的线宽度d为：d＝v×2π/ω。

S4：当测距雷达检测到上方距离1m处有障碍物时，发送报警信息，提醒工作人员控制电机减速；当测距雷达检测到上方距离0.5m处有障碍物时，控制电机停止工作。

S5：计算机发送指令使用于检测桥梁吊杆1的装置后退返回至吊杆1底端，将用于检测桥梁吊杆1的装置拆下，并安装至另外一根吊杆1的底端，重复执行步骤S1至S5。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于检测桥梁吊杆的装置，包括机械爬行系统（2）、图像采集系统（3）和信号处理系统，所述机械爬行系统（2）和图像采集系统（3）均与信号处理系统无线连接，所述图像采集系统（3）用于拍摄吊杆（1）外表面的图像，其特征在于：所述机械爬行系统（2）包括隔板（6），所述隔板（6）的中间开有供吊杆（1）穿过的通孔，所述隔板（6）的顶面设置有夹紧装置，底面设置有两组爬行装置；所述夹紧装置包括至少两个围绕吊杆（1）设置的夹紧组件，所述夹紧组件包括推拉构件（18）及安装于推拉构件（18）上的夹紧轮（7），所述推拉构件（18）能够调整对应夹紧轮（7）与吊杆（1）之间的距离；

所述两组爬行装置位于所述吊杆（1）两侧，每组爬行装置均包括两个主动轮（10）和与所述两个主动轮（10）相连的第二推杆（11），且所述两主动轮（10）通过第二推杆（11）调整与吊杆（1）之间的距离，每个主动轮（10）均与一台第一电机（8）连接。

2.如权利要求1所述的用于检测桥梁吊杆的装置，其特征在于：所述夹紧装置包括四个沿吊杆（1）均匀分布的夹紧组件，每个夹紧组件包括1个夹紧轮（7），四个夹紧轮（7）沿吊杆（1）均匀分布。

3.如权利要求1所述的用于检测桥梁吊杆的装置，其特征在于：所述推拉构件（18）包括固定在隔板（6）顶面的安装底座，所述安装底座上转动连接有一个U形支架（4），所述夹紧轮（7）安装于所述U形支架（4）远离安装底座的一端，且所述U形支架（4）还连接一第一推杆（5），所述第一推杆（5）驱动所述U形支架（4）转动。

4.如权利要求1所述的用于检测桥梁吊杆的装置，其特征在于：所述夹紧轮（7）的轮轴轴线与吊杆（1）的轴线垂直，所述两个主动轮（10）的轮轴轴线相互垂直，且两个主动轮（10）的轮轴轴线均与吊杆（1）的轴线垂直。

5.如权利要求1所述的用于检测桥梁吊杆的装置，其特征在于：所述每组爬行装置的顶面均设置有滑轨（12），所述隔板（6）的底面设置有与滑轨（12）配合的滑块（13）。

6.如权利要求1所述的用于检测桥梁吊杆的装置，其特征在于：所述两个主动轮（10）的轮轴轴线与对应的第二推杆（11）的中轴线之间的夹角均为45°。

7.如权利要求1至6中任一项所述的用于检测桥梁吊杆的装置，其特征在于：所述图像采集系统（3）包括有线阵工业相机（15）、链条（17）和第二电机（14），所述链条（17）与第二电机（14）啮合，所述链条（17）能够围绕吊杆（1）转动，所述有线阵工业相机（15）固定在链条（17）上，能够随链条（17）转动。

8.如权利要求7所述的用于检测桥梁吊杆的装置，其特征在于：所述信号处理系统包括信号收发器和计算机，所述计算机通过信号收发器与第一电机（8）和第二电机（14）无线连接。

9.如权利要求7所述的用于检测桥梁吊杆的装置，其特征在于：所述机械爬行系统（2）还包括磷酸铁锂电池和编码器，第一电机（4）、第二电机（14）均与磷酸铁锂电池电连接，编码器用于确定爬行系统爬行的距离。

10.一种使用权利要求1至6任意一项所述的用于检测桥梁吊杆的装置的桥梁吊杆检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

A、将所述用于检测桥梁吊杆的装置安装在吊杆（1）的底端，使主动轮（10）和夹紧轮（7）夹紧吊杆（1），转入步骤B；

B、控制机械爬行系统（2）向上运动，开启图像采集系统（3），图像采集系统（3）绕吊杆（1）转动并采集吊杆（1）外表面的图像。