CN108254384B - 一种用于桥梁底面裂缝的检测装置 - Google Patents

一种用于桥梁底面裂缝的检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，包括两条行走轨道、支撑组件、检测组件、控制器单元；支撑组件包括支撑架和驱动机构；支撑架设于两条行走轨道之间，由驱动机构驱动沿着行走轨道运动；检测组件包括多个摄像头、爬行支撑台和固定在爬行支撑台上的探地雷达；多个摄像头等间隔设置在支撑架上；爬行支撑台与支撑架活动相连；控制器单元接收并判断所有摄像头拍摄的图像，当判断出桥梁底面出现缝隙时，生成爬行支撑台的行走轨迹；然后控制爬行支撑台沿着前述行走轨迹行走，同时利用探地雷达进行桥梁缝隙的深度和宽度检测，并保存数据。本发明实现了全自动检测，检测精度高，且能够适用于跨度大、不规则的裂缝检测。

Description

一种用于桥梁底面裂缝的检测装置
技术领域
本发明属于桥梁检测技术领域，具体涉及一种用于桥梁底面裂缝的检测装置。
背景技术
桥梁表面出现裂缝意味着桥梁内部出现了结构性的损伤，外界水汽容易进入桥梁内部，从而加速钢筋的腐蚀，进而导致桥梁的承载能力下降，严重影响着人们的安全出行。因此，及时捕捉、检查桥梁表面的裂缝，对于预示或及时发现工程险情，保证桥梁的可靠运营以及延长桥梁的使用寿命具有非常重要的意义。
现有技术中的桥梁检测主要包括人工检测和桥梁检测车检测两种方式。人工检测主要是通过望远镜远距离观察桥底的裂缝，或者通过搭建桥底平台，近距离用肉眼观察桥梁底面的裂缝，记录裂缝的长度、宽度等数值，并通过多次检测来判断裂缝的生长情况，这种检测方式依赖于个人经验，容易受到主观因素的影响，且检测效率低；桥梁检测车主要是沿着桥梁的延伸方向运动，利用摄像头进行拍摄，并判断是否出现裂缝，这种方式的检测精度依赖于图像匹配的精度，且对摄像头的要求很高，并不适用于跨度大、不规则型的裂缝。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，实现了全自动检测，检测精度高，且能够适用于跨度大、不规则的裂缝检测。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，包括：
两条行走轨道，所述两条行走轨道分别设于桥梁底面的相对两端，且延伸方向与桥梁的延伸方向相同；
支撑组件，所述支撑组件包括支撑架和驱动机构；所述支撑架设于两条行走轨道之间，由所述驱动机构驱动沿着行走轨道运动；
检测组件，所述检测组件包括多个摄像头、爬行支撑台和探地雷达；所述多个摄像头等间隔设置在所述支撑架上，对桥梁底面进行图像拍摄；所述爬行支撑台与所述支撑架活动相连；所述探地雷达固定在所述爬行支撑台上；
控制器单元和GPS单元，所述控制器单元接收并根据所有摄像头拍摄的图像进行裂缝判断，当判断出桥梁底面出现缝隙时，生成爬行支撑台的行走轨迹，同时启动GPS单元获取位置信息，并保存该位置信息；控制器单元然后控制爬行支撑台沿着前述行走轨迹行走，同时利用探地雷达进行桥梁缝隙的深度和宽度检测，并保存数据，完成桥梁底面裂缝检测。
作为本发明的进一步改进，所述支撑架的两端均设有第一电磁铁，所述爬行支撑台的底面设有第二电磁铁，所述支撑架与爬行支撑台磁性相连。
作为本发明的进一步改进，所述用于桥梁底面裂缝的检测装置还包括两个距离传感器，所述两个距离传感器分别设置在爬行支撑台上相对的两端，当完成裂缝检测后，两个距离传感器分别发出探测信号，控制器判断出与爬行支撑台距离较近的第一电磁铁，然后控制爬行支撑台运动至该第一电磁铁所在位置，然后启动第一电磁铁和第二电磁铁，实现将爬行支撑台固定在支撑架上。
作为本发明的进一步改进，所述当判断出桥梁底面出现缝隙时，生成爬行支撑台的行走轨迹，具体过程为：
设定相邻摄像头的拍摄范围相互邻接，互补干扰；
当裂缝为不连续裂缝时，控制器单元按照各摄像头的排列顺序，顺次找出存在裂缝的图像，分别确定出与各图像中裂缝轨迹相同的行走轨迹，形成多个分立的第一行走轨迹，再将相邻的分立的第一行走轨迹之间利用直线进行首尾相连，形成一个完整的行走轨迹，驱动爬行支撑台顺次按照前述的完整的行走轨迹行走。
作为本发明的进一步改进，所述当判断出桥梁底面出现缝隙时，生成爬行支撑台的行走轨迹，具体过程为：
设定相邻摄像头的拍摄范围相互邻接，互补干扰；
当裂缝为连续裂缝时，控制器单元根据顺次设置的各个摄像头的拍摄图像，分别确定出与各图像中裂缝轨迹相同的行走轨迹，然后将这些行走轨迹顺次首尾连接形成一个完整的行走轨迹，驱动爬行支撑台顺次按照前述的行走轨迹行走。
作为本发明的进一步改进，各摄像头分别通过自动伸缩杆与支撑架相连，其工作面正对于桥梁底面。
作为本发明的进一步改进，所述爬行支撑台为吸附式爬行机器人。
作为本发明的进一步改进，所述探地雷达包括发射机、连接于发射机的发射天线、接收机和连接于接收机的接收天线。
作为本发明的进一步改进，所述用于桥梁底面裂缝的检测装置还包括若干个照明灯，所述照明灯的数量为摄像头数量的两倍，每两个照明灯分别安装在一个摄像头的两侧。
作为本发明的进一步改进，所述用于桥梁底面裂缝的检测装置还包括无线传输单元，所述无线传输单元与控制器单元相连，用于将本地数据发送至远程控制中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明中的检测组件包括若干个摄像头和探地雷达，利用摄像头进行裂缝的初步检测；当检测到裂缝后，控制器单元首先根据摄像头拍摄出来的图像生成爬行支撑台的行走轨迹，然后驱动爬行支撑台沿着该行走轨迹运动至裂缝处进行裂缝的宽度和深度检测，不仅能够适用于跨度大、不规则的裂缝检测，还大大提高了检测精度，为桥梁路面灾害的预测提供了有力保障；全程自动化处理，无需人工参与，大大节约了人力成本。由于本申请的摄像头只是用于实现裂缝的有无检测，因此，对摄像头的精度不做过高的要求，能将裂缝拍摄出来即可，从而降低了拍摄成本。
进一步地，为了提高检测效率，在爬行支撑台的两侧分别设置了距离传感器，用于检测出与爬行支撑台距离最近的第一电磁铁，然后驱动爬行支撑台运动至该第一电磁铁，然后启动第一电磁铁和第二电磁铁，实现爬行支撑台的固定，且能够实现节电，延长整个装置的使用时间。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为本发明一种实施例的原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
现有技术中的裂缝检测手段大多存在检测精度低、适应性差等问题，本发明提出一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其中的检测组件包括若干个摄像头和探地雷达，利用摄像头进行裂缝的初步检测；当检测到裂缝后，控制器单元首先根据摄像头拍摄出来的图像生成爬行支撑台的行走轨迹，然后驱动爬行支撑台沿着该行走轨迹运动至裂缝处进行裂缝的宽度和深度检测，不仅能够适用于跨度大、不规则的裂缝检测，还大大提高了检测精度，为桥梁路面灾害的预测提供了有力保障；全程自动化处理，无需人工参与，大大节约了人力成本。
具体地，如图1-2所示，本发明实施例的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置包括：
两条行走轨道1，所述两条行走轨道1分别设于桥梁底面的相对两端，且延伸方向与桥梁的延伸方向相同；
支撑组件，所述支撑组件包括支撑架2和驱动机构3；所述支撑架2设于两条行走轨道1之间，由所述驱动机构3驱动沿着行走轨道1运动，优选地，所述支撑架2的长度等于桥梁的宽度，或者略小于桥梁宽度；由于支撑架2上要设置爬行支撑台5和探地雷达6，因此，本发明实施例中的支撑架2与桥梁底面之间存在一定的距离；所述的驱动机构3可以采用现有技术中任意一种能够驱动所述支撑架2沿着行走轨道1运动的驱动机构3，本发明实施例中不做限制性说明；
检测组件，所述检测组件包括多个摄像头4、爬行支撑台5和探地雷达6；所述多个摄像头4等间隔设置在所述支撑架2上（如图1所示，在本发明实施例中，各个摄像头4分别通过一个垂直于支撑架2的自动伸缩杆与支撑架2相连，且各个摄像头4的工作面正对着桥梁底面，利用自动伸缩杆能够实现降低对摄像头4拍摄广度的要求，可以根据摄像头4的拍摄广度调整自动伸缩杆的长度，即使得自动伸缩杆的伸展长度等于摄像头4的辐射半径），对桥梁底面进行图像拍摄，本发明中的所有摄像头4的拍摄广度相同，且相邻摄像头4的拍摄范围相互邻接，互补干扰，摄像头4的个数可以根据实际需要进行调整；本发明实施例中的爬行支撑台5可以选用吸附式爬行机器人，其与所述支撑架2活动相连，具体地：所述支撑架2的两端均设有第一电磁铁7，所述爬行支撑台5的底面设有第二电磁铁（图中未示出），所述支撑架2与爬行支撑台5磁性相连，正常情况下，第一电磁铁7和第二电磁铁均通电，实现爬行支撑台5的固定，当需要用探地雷达6进行裂缝深度和宽度检测时，则通电爬行支撑台5，爬行支撑台5与桥梁表面吸附在一起，然后将第一电磁铁7和第二电磁铁断电；所述探地雷达6固定在所述爬行支撑台5上，探地雷达6的工作面正对着桥梁底面，本发明实施例中采用的探地雷达6为现有技术中的探地雷达，可以从市面上直接采购获得，主要包括发射机、连接于发射机的发射天线、接收机和连接于接收机的接收天线；
控制器单元8和GPS单元9，所述控制器单元8接收并根据所有摄像头4拍摄的图像进行裂缝判断，当判断出桥梁底面出现缝隙时，生成爬行支撑台5的行走轨迹，同时启动GPS单元9获取位置信息，并保存该位置信息；然后控制爬行支撑台5沿着前述行走轨迹行走，同时利用探地雷达6进行桥梁缝隙的深度和宽度检测，并保存数据，完成桥梁底面裂缝检测。
本发明实施例中的检测装置的工作过程为：
（1）利用驱动机构驱动支撑架沿着行走轨道匀速运动，同时启动所有的摄像头进行桥梁表面拍摄，控制器单元实时接收摄像头传送过来的图像；
（2）当控制器单元判断出图像中出现裂缝，则控制驱动机构停止运动；前述的控制器单元根据拍摄图像进行裂缝判断采用的是现有技术，因此，在本发明中不做过多赘述；
（3）当裂缝为不连续裂缝时，控制器单元按照各摄像头的排列顺序，顺次找出存在裂缝的图像，分别确定出与各图像中裂缝轨迹相同的行走轨迹，形成多个分立的第一行走轨迹，相邻的分立的第一行走轨迹之间利用直线进行首尾相连，形成一个完整的行走轨迹，驱动爬行支撑台顺次按照前述的完整的行走轨迹行走，同时利用探地雷达进行桥梁缝隙的深度和宽度检测，并保存数据，还利用GPS单元获取位置信息，并保存该位置信息；当裂缝为连续裂缝时，控制器单元根据顺次设置的各个摄像头的拍摄图像，分别确定出与各图像对应的行走轨迹，然后将这些行走轨迹顺次连接形成一个完整的行走轨迹，驱动爬行支撑台顺次按照前述的行走轨迹行走，同时利用探地雷达进行桥梁缝隙的深度和宽度检测，并保存数据，还利用GPS单元获取位置信息，并保存该位置信息。
实施例2
基于实施例1，为了提高检测效率，减低检测功耗，延长检测时间，所述用于桥梁底面裂缝的检测装置还包括两个距离传感器10，所述两个距离传感器10分别设置在爬行支撑台5上相对的两端，当完成裂缝检测后，两个距离传感器10分别发出探测信号，控制器单元8判断出与爬行支撑台5距离较近的第一电磁铁7，然后控制爬行支撑台5运动至该第一电磁铁7所在位置，然后启动第一电磁铁7和第二电磁铁，实现将爬行支撑台5固定在支撑架2上。
实施例3
基于实施例1或者实施例2，为了能够在夜间进行检测，所述用于桥梁底面裂缝的检测装置还包括若干个照明灯（图中未示出），所述照明灯的数量为摄像头4数量的两倍，每两个照明灯分别安装在一个摄像头4的两侧。
实施例4
基于实施例1-3中的任意一个，所述用于桥梁底面裂缝的检测装置还包括无线传输单元11，所述无线传输单元11与控制器单元8相连，用于将本地数据发送至远程控制中心，便于远程控制中心及时获得裂缝信息，可以在第一时间进行桥梁维护和修缮。
综上所述：
本发明中的检测组件包括若干个摄像头和探地雷达，利用摄像头进行裂缝的初步检测；当检测到裂缝后，控制器单元首先根据摄像头拍摄出来的图像生成爬行支撑台的行走轨迹，然后驱动爬行支撑台沿着该行走轨迹运动至裂缝处进行裂缝的宽度和深度检测，不仅能够适用于跨度大、不规则的裂缝检测，还大大提高了检测精度，为桥梁路面灾害的预测提供了有力保障；全程自动化处理，无需人工参与，大大节约了人力成本。由于本申请的摄像头只是用于实现裂缝的有无检测，因此，对摄像头的精度不做过高的要求，能将裂缝拍摄出来即可，从而降低了拍摄成本。
进一步地，为了提高检测效率，在爬行支撑台的两侧分别设置了距离传感器，用于检测出与爬行支撑台距离最近的第一电磁铁，然后驱动爬行支撑台运动至该第一电磁铁，然后启动第一电磁铁和第二电磁铁，实现爬行支撑台的固定，且能够实现节电，延长整个装置的使用时间。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于包括：
两条行走轨道，所述两条行走轨道分别设于桥梁底面的相对两端，且延伸方向与桥梁的延伸方向相同；
支撑组件，所述支撑组件包括支撑架和驱动机构；所述支撑架设于两条行走轨道之间，由所述驱动机构驱动沿着行走轨道运动；
检测组件，所述检测组件包括多个摄像头、爬行支撑台和探地雷达；所述多个摄像头等间隔设置在所述支撑架上，对桥梁底面进行图像拍摄；所述爬行支撑台与所述支撑架活动相连；所述探地雷达固定在所述爬行支撑台上；
控制器单元和GPS单元，所述控制器单元接收并根据所有摄像头拍摄的图像进行裂缝判断，当判断出桥梁底面出现缝隙时，生成爬行支撑台的行走轨迹，同时启动GPS单元获取位置信息，并保存该位置信息；然后控制器单元控制爬行支撑台沿着前述行走轨迹行走，同时启动探地雷达进行桥梁缝隙的深度和宽度检测，并保存数据，完成桥梁底面的裂缝检测；
当裂缝为不连续裂缝时，控制器单元按照各摄像头的排列顺序，顺次找出存在裂缝的图像，分别确定出与各图像中裂缝轨迹相同的行走轨迹，形成多个分立的第一行走轨迹，相邻的分立的第一行走轨迹之间利用直线进行首尾相连，形成一个完整的行走轨迹，驱动爬行支撑台顺次按照前述的完整的行走轨迹行走，同时利用探地雷达进行桥梁缝隙的深度和宽度检测，并保存数据，还利用GPS单元获取位置信息，并保存该位置信息；当裂缝为连续裂缝时，控制器单元根据顺次设置的各个摄像头的拍摄图像，分别确定出与各图像对应的行走轨迹，然后将这些行走轨迹顺次连接形成一个完整的行走轨迹，驱动爬行支撑台顺次按照前述的行走轨迹行走，同时利用探地雷达进行桥梁缝隙的深度和宽度检测，并保存数据，还利用GPS单元获取位置信息，并保存该位置信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于：所述支撑架的两端均设有第一电磁铁，所述爬行支撑台的底面设有第二电磁铁，所述支撑架与爬行支撑台磁性相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于：所述用于桥梁底面裂缝的检测装置还包括两个距离传感器，所述两个距离传感器分别设置在爬行支撑台上相对的两端，当完成裂缝检测后，两个距离传感器分别向支撑架两端的第一电磁铁发出测距信号，控制器单元判断出与爬行支撑台距离较近的第一电磁铁，然后控制爬行支撑台运动至该第一电磁铁所在位置，再然后启动第一电磁铁和第二电磁铁，实现将爬行支撑台固定在支撑架上。
4.根据权利要求1所述的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于：所述当判断出桥梁底面出现缝隙时，生成爬行支撑台的行走轨迹，具体过程为：
设定相邻摄像头的拍摄范围相互邻接，互补干扰；
当裂缝为不连续裂缝时，控制器单元按照各摄像头的排列顺序，顺次找出存在裂缝的图像，分别确定出与各图像中裂缝轨迹相同的行走轨迹，形成多个分立的第一行走轨迹，再将相邻的分立的第一行走轨迹之间利用直线进行首尾相连，形成一个完整的行走轨迹，驱动爬行支撑台顺次按照前述的完整的行走轨迹行走。
5.根据权利要求1所述的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于：所述当判断出桥梁底面出现缝隙时，生成爬行支撑台的行走轨迹，具体过程为：
设定相邻摄像头的拍摄范围相互邻接，互补干扰；
当裂缝为连续裂缝时，控制器单元根据顺次设置的各个摄像头的拍摄图像，分别确定出与各图像中裂缝轨迹相同的行走轨迹，然后将这些行走轨迹顺次首尾连接形成一个完整的行走轨迹，驱动爬行支撑台顺次按照前述的行走轨迹行走。
6.根据权利要求1所述的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于：各摄像头分别通过自动伸缩杆与支撑架相连，其工作面正对于桥梁底面。
7.根据权利要求1所述的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于：所述爬行支撑台为吸附式爬行机器人。
8.根据权利要求1所述的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于：所述探地雷达包括发射机、连接于发射机的发射天线、接收机和连接于接收机的接收天线。
9.根据权利要求1所述的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于：所述用于桥梁底面裂缝的检测装置还包括若干个照明灯，所述照明灯的数量为摄像头数量的两倍，每两个照明灯分别安装在一个摄像头的两侧。
10.根据权利要求1所述的一种用于桥梁底面裂缝的检测装置，其特征在于：所述用于桥梁底面裂缝的检测装置还包括无线传输单元，所述无线传输单元与控制器单元相连，用于将本地数据发送至远程控制中心。
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