CN109629412A - 智能桥检车 - Google Patents
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- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
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- E01D19/106—Movable inspection or maintenance platforms, e.g. travelling scaffolding or vehicles specially designed to provide access to the undersides of bridges
Abstract
一种智能桥检车，包括车体、重心调整装置和回转检测装置，所述回转检测装置通过重心调整装置设置于车体上，其包含支撑装置、一级臂、二级臂和三级臂，其中支撑装置的下端装在重心调整装置上，另一端与一级臂一端进行连接，所述一级臂的另一端与二级臂的一端进行连接，所述二级臂的另一端与三级臂的一端进行连接；所述重心调整装置安装在车体上；本发明结构简单，操作方便，保证检测人员的安全，满足城市道路运行要求，重量轻，整体稳定性好，提高了走行稳定性和检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁检测的技术领域，尤其涉及一种智能桥检车。
背景技术
随着国家对交通基础建设的不断投入，公路总里程不断增加，路网结构进一步完善。高架、跨海、跨江等桥梁数量快速增长，桥梁设施的健康检测与维护工作也逐渐加重。
现有市场上的桥梁检测车大致分为两类，传统检测车和智能检测车。传统检测车大多是使用专用工程车，为桥梁检测工作人员提供检测平台，如吊梁式或者桁架式，都需要检测人员下到桥面下面进行检测，并且存在车体庞大、占用交通资源、影响交通通行、成本高效率低、检测人员安全风险高、受城市限高限制、智能化低等缺点；而智能化检测车如蛇颈龙桥梁检测机器人，该型机器人以大卡车作为底盘并搭载机器视觉检测臂架系统，其机械检测臂长度达20米左右，该型机器人可以清楚的查看桥梁底部情况，但是该型机器人臂架系统较为复杂，机器结构体型比较庞大，在城市区域也无法使用，存在一定的使用限制性；还有部分爬壁机器人，重量轻、体积小，能进入一般难以到达的狭窄区域如支座、桥板背面等，因此可以进行连续无间断检测，但是爬壁机器人检测作业速度慢且续航能力有限，只能在单一平面内进行检测作业，效率不高，不适合大规模作业，因此其局限性也较为明显；中铁大桥科学研究院开发的第一代只能桥梁检测车，采用履带式底盘，折叠式臂架，检测臂架长度达到10米，其规格体型小巧，虽然不受城市交通限制，在城市立交桥梁以及常规匝道桥梁检测应用上十分方便，但是需要采用运输车辆对其进行运输，并且采用电气、液压多源驱动方式，动力复杂且液压管路重量对臂架的稳定性造成了较大的影响，容易倾翻，对于变截面箱梁以及斜拉索桥梁检测来说该型机器人的臂架灵活程度也不够，有一定的局限性。综上所述，现有桥梁检测车的不足主要体现在以下几个方面：①需要检测人员下到桥面下进行检测，检测人员安全风险高；②车体庞大、占用交通资源、影响交通通行；③部分检测车辆受城市道路限高限重的限制；④检测结构复杂，重量重，整体稳定性差；⑤重量轻、体积小的爬壁机器人需要专门的运输车辆，并且续航能力有限，只能在单一平面内进行检测作业，效率不高，不适合大规模作业；⑥现有桥梁检测车智能化、自动化程度低。而桥梁的检测和维护可以分属于两项工作，桥梁的检测为维护提供合理的参考和评估，所以如何设计出安全、高效、智能化、便捷的检测车辆及装置，随时掌握桥梁的健康状态对保障桥梁安全至关重要。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种智能桥检车，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能桥检车，其结构简单，操作方便，保证检测人员的安全，满足城市道路运行要求，重量轻，整体稳定性好，提高了走行稳定性和检测效率。
为解决上述问题，本发明公开了一种智能桥检车，包括车体、重心调整装置和回转检测装置，其特征在于：
所述回转检测装置通过重心调整装置设置于车体上，其包含支撑装置、一级臂、二级臂和三级臂，其中支撑装置的下端装在重心调整装置上，另一端与一级臂一端进行连接，所述一级臂的另一端与二级臂的一端进行连接，所述二级臂的另一端与三级臂的一端进行连接；所述重心调整装置安装在车体上。
其中：所述车体为新能源车体。
其中：所述支撑装置包括底座、回转装置和立柱，其中底座的下端面与重心调整装置固定，上端面通过法兰与回转装置的下端面进行连接；回转装置的上端面与立柱的下端面进行固定连接。
其中：所述回转装置包括蜗轮、回转电机、回转减速机和蜗杆，所述回转电机通过回转减速机连接至蜗杆，所述蜗杆啮合于蜗轮。
其中：所述一级臂包括一级臂架，所述一级臂架的一端通过一级驱动装置连接至立柱，所述一级驱动装置包含第一减速机、第一联轴器、第一伺服电机、减速机连接体、轴支撑固定装置和第一轴，其中第一减速机的输出轴与第一轴的一端进行连接，且第一减速机的输出一侧端面固定在减速机连接体上，所述第一减速机的输入轴通过第一联轴器与第一伺服电机进行连接；所述减速机连接体的一端与第一减速机连接，另一端通过法兰固定在轴支撑固定装置上，所述轴支撑固定装置固定在立柱上，所述第一轴另一端的端面法兰与一级臂架具有方形开孔的一端从而实现一级驱动装置对一级臂架的旋转驱动。
其中：所述一级臂架的另一端通过二级驱动装置连接至二级臂，所述二级驱动装置包含第二伺服电机、第一RV减速机、第一关节总成和第二轴，所述第二伺服电机与第一RV减速机进行连接，所述RV减速机的输出端面和第二轴进行连接；所述第二轴通过第一关节总成和一级臂架连接固定，且所述第二轴的一端与第一RV减速机的输出端进行连接，另一端固定于二级臂的一端。
其中：所述二级臂包括固定臂架、移动臂架和电动推杆，其中固定臂架具有方形开孔的一端与第二轴进行连接，且固定臂架的内部通过电动推杆与移动臂架进行连接。
其中：所述移动臂架的末端设有第三驱动装置，所述第三驱动装置包含第三伺服电机和第二RV减速机，所述第三伺服电机的输出端与第二RV减速机的输入端进行连接，第二RV减速机的输出端与三级臂连接。
其中：所述三级臂包括直角连接体、固定筒、五级伸缩杆和检测装置，所述直角连接体的一直角面与第二RV减速机进行连接，另一直角面与固定筒进行连接；五级伸缩杆的一级杆装入固定筒内进行固定，且检测装置安装在五级伸缩杆的杆端。
其中：所述重心调整装置包括调整伺服电机、调整联轴器、丝杆、下连接板、丝母和上连接板，其中调整伺服电机通过调整联轴器与丝杆连接，所述下连接板与车体连接；丝母的中心开有与丝杆配合的螺纹孔，并且固定连接在上连接板上；所述上连接板连接在支撑装置的下端面；所述下连接板的上表面平行设有两燕尾槽导轨，且所述上连接板的下表面对应设有四个凸起，所述各凸起设有配合燕尾槽导轨滑动的燕尾槽。
通过上述结构可知，本发明的智能桥检车具有如下效果：
1、以二元锂电池新能源汽车作为基础，不需要额外运输装置，绿色环保，而且车型常规，车长、宽、高和载重均满足一般城市行走需求；
2、以一套灵活运动的机械臂系统作为工作机构，机械臂主体采用铝合金材质和碳纤维材质，其机械臂工作方式与传统桥检车相比具有重大革新，结构的轻量化程度对比现有技术的桥检车具有重大突破，机械臂安全性大幅提升，提升了智能检测车的运行稳定性；
3、机械臂执行元件采用精密RV减速机和伺服电机驱动，实现精准控制，提高了机械臂灵活度和自动化程度，结构简单；检测方式为在机械臂末端搭载现代检测装置，可以对桥梁、道路路面进行检测，同时采用实时数据驱动的可视化仿真程序，可同步和监控机械臂当前工作状态；同时配有重心调整装置，可以根据动作过程来实施重心的调整，实现整体重心根据动作流程调整在车体中心位置，保证车体的稳定性。
4、充分保证检测人员的安全，不需要检测人员下到桥面下进行检测；车体采用二元锂电池新能源车体，检测过程不影响正常交通通行，检测效率高；车体长宽高以及整体重量满足城市道路运行要求；结构简单，重量轻，整体稳定性好；检测范围广，不需要专门的运输车辆，续航能力强；自动化、智能化程度高。
5、整体实现桥梁检测车的轻量化、智能化、自动化，提高了走行稳定性和检测效率，能够在城市内运行，并且充分保证了人员安全以及不影响任何交通通勤等优点。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本发明的智能桥检车的结构示意图。
图2显示了本发明中回转检测装置的主视图。
图3显示了本发明中回转检测装置的右视图。
图4显示了本发明中回转检测装置二级臂的剖视图。
图5显示了本发明中回转检测装置俯视图。
图6显示了本发明中一级臂的转动装置的局部视图。
图7显示了本发明中重心调整装置的结构示意图。
图8显示了本发明中重心调整装置的右剖视图。
图9显示了本发明中重心调整装置的俯视图。
具体实施方式
参见图1至图9，显示了本发明的智能桥检车。
所述智能桥检车包括车体1、重心调整装置6和回转检测装置，所述回转检测装置通过重心调整装置6设置于车体1上，其可包含支撑装置2、一级臂3、二级臂4和三级臂5，其中支撑装置2的下端可通过螺栓安装在重心调整装置6上，另一端通过法兰与一级臂3一端进行连接，所述一级臂3的另一端与二级臂4的一端进行轴连接，所述二级臂4的另一端与三级臂5的一端进行轴连接；所述重心调整装置6安装在车体1上。
其中，所述车体1为新能源车体1，可选用小型化纯电动物流车底盘作为桥检车底盘，进行车体结构的二次开发设计，以满足机械臂的安装承载及工作要求，同时满足桥检车运行工作状态下的稳定性需求。
同时参见图2，所述支撑装置2包括底座2-1、回转装置2-2和立柱2-3，其中底座2-1的下端面与重心调整装置6通过螺栓进行连接固定，上端面通过法兰与回转装置2-2的下端面进行连接；回转装置2-2的上端面与立柱2-3的下端面通过螺栓进行固定连接，同时参见图5，所述回转装置2-2的一个实施例中可包括蜗轮2-2-1、回转电机2-2-2、回转减速机2-2-3和蜗杆2-2-4，所述回转电机2-2-2通过回转减速机2-2-3连接至蜗杆2-2-4，所述蜗杆2-2-4啮合于蜗轮2-2-1，由此，通过控制电机以及蜗轮蜗杆传动来实现立柱2-3的回转转动。
参见图5、图6、图2和图3，所述一级臂3可包括一级臂架3-8，所述一级臂架3-8的一端通过一级驱动装置连接至立柱2-3，所述一级驱动装置包含第一减速机3-1、第一联轴器3-2、第一伺服电机3-3、减速机连接体3-4、轴支撑固定装置3-5和第一轴3-6，其中第一减速机3-1的输出轴与第一轴3-6的一端进行连接，且第一减速机3-1的输出一侧端面通过法兰固定在减速机连接体3-4上，所述第一减速机3-1的输入轴通过第一联轴器3-2与第一伺服电机3-3进行连接；所述减速机连接体3-4的一端与第一减速机3-1连接，另一端通过法兰固定在轴支撑固定装置3-5上，所述轴支撑固定装置3-5通过法兰固定在立柱2-3上，且通过内部轴承等组件对第一轴3-6起固定和支撑作用；所述第一轴3-6另一端的端面法兰与一级臂架3-8具有方形开孔的一端法兰进行连接，从而实现一级驱动装置对一级臂架3-8的旋转驱动，其中，还可设有方形贴板3-7，所述方形贴板3-7焊接在一级臂架3-8的方形孔外侧，以便于维护和更换。
所述一级臂架3-8的另一端通过二级驱动装置连接至二级臂4，所述二级驱动装置包含第二伺服电机3-9、第一RV减速机3-10、第一RV减速机护罩3-11、第一关节总成3-12和第二轴3-13，所述一级臂架3-8另一端对第二轴3-13进行支撑与轴向定位，所述第二伺服电机3-9与第一RV减速机3-10进行连接，所述RV减速机3-10的输出端面和第二轴3-13进行连接；所述第二轴3-13通过第一关节总成3-12和一级臂架3-8连接固定，且所述第二轴3-13的一端与第一RV减速机的输出端进行连接，另一端固定于二级臂4的一端，所述第一RV减速机护罩3-11对第一RV减速机进行密封防护，从而第二驱动装置实现二级臂4的转动。
参见图2至图4，所述二级臂4包括固定臂架4-1、移动臂架4-3和电动推杆，其中固定臂架4-1具有方形开孔4-2的一端与第二轴3-13进行连接，且固定臂架4-1的内部通过电动推杆与移动臂架4-3进行连接，所述电动推杆包含电动推杆固定杆4-4、电动推杆固定连接体4-5、电动推杆移动杆4-6和电动推杆移动杆连接体4-7，所述电动推杆固定杆4-4通过电动推杆固定连接体4-5与固定臂架4-1连接，所述电动推杆移动杆4-6通过电动推杆移动杆连接体4-7与移动臂架4-3连接，从而实现移动臂架4-3相对固定臂架4-1的伸缩移动。
所述移动臂架4-3的末端设有第三驱动装置，所述第三驱动装置包含第三伺服电机4-8和第二RV减速机4-9，所述第三伺服电机4-8的输出端与第二RV减速机4-9的输入端进行连接，第二RV减速机4-9的输出端与三级臂5连接，通过第三伺服电机4-8和第二RV减速机4-9带动三级臂5转动。
参见图5，所述三级臂5包括直角连接体5-1、固定筒5-2、五级伸缩杆5-3和检测装置5-4，所述直角连接体5-1的一直角面与第二RV减速机4-9进行连接，另一直角面与固定筒5-2进行连接；五级伸缩杆5-3的一级杆装入固定筒5-2内进行固定，且检测装置5-4安装在五级伸缩杆5-3的杆端。
参见图7至图9，所述重心调整装置6包括调整伺服电机6-1、调整联轴器6-2、丝杆6-3、下连接板6-4、丝母6-5、上连接板6-6和丝杆支撑体6-9，其中调整伺服电机6-1通过调整联轴器6-2与丝杆6-3连接，所述下连接板6-4与车体1通过螺栓进行连接固定；丝母6-5的中心开有与丝杆6-3配合的螺纹孔，并且固定连接在上连接板6-6上；所述上连接板6-6通过螺栓连接在支撑装置2的下端面；所述下连接板6-4的上表面平行设有两燕尾槽导轨6-8，且所述上连接板6-6的下表面对应设有四个凸起，所述各凸起设有配合燕尾槽导轨6-8的滑动燕尾槽6-7，所述丝杆支撑体6-9焊接在下连接板6-4上，其中间开有孔，孔内安装轴承以与丝杆配合，对丝杆起支撑和轴向固定，使其可以转动。通过调整伺服电机带动丝杆转动，从而推动上连接板6-6沿丝杆6-3轴向移动，实现重心的调整。
其中，所述支撑装置2中的底座2-1和立柱2-3的材质选用轻量化材质的铝合金进行加工制造。
其中，所述一级臂3中的电机连接体3-2、减速机连接体3-5、方型贴板3-7、一级臂架3-8材质采用轻量化材质的铝合金进行加工制造。
其中，所述二级臂4中的固定臂架4-1、伸缩臂架4-3材质采用轻量化材质的铝合金进行加工制造。
其中，所述三级臂5中的五级伸缩杆5-3材质采用轻量化材质的碳纤维进行加工制造。
其中，所述支撑装置2、一级臂3、二级臂4和三级臂5中非标准件材料没有特别指明时均采用Q235材质进行加工制造。
由此，本发明使用时，检测人员坐在车内即可对桥梁进行检测，安全性高；采用二元锂电池新能源汽车作为基础，不需要额外运输装置，绿色环保，检测过程不影响交通的正常通行；车型常规，车长、宽、高和载重均满足一般城市行走需求；机械臂结构简单，主体采用铝合金材质和碳纤维材质，重量小，并且具有重心调整装置，稳定性高；检测结构转动灵活，检测范围大，所需能源采用新能源车体电池，续航能力强；转动和驱动采用精密RV减速机和伺服电机，能够实现精准控制，机械臂末端搭载现代检测装置，智能化自动化程度高。实现桥梁检测车的绿色环保、轻量化、智能化，提高了检测效率和检测稳定性，能够在城市内运行，并且充分保证了人员安全以及不影响任何交通通勤等优点。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
Claims (10)
1.一种智能桥检车，包括车体、重心调整装置和回转检测装置，其特征在于：
所述回转检测装置通过重心调整装置设置于车体上，其包含支撑装置、一级臂、二级臂和三级臂，其中支撑装置的下端装在重心调整装置上，另一端与一级臂一端进行连接，所述一级臂的另一端与二级臂的一端进行连接，所述二级臂的另一端与三级臂的一端进行连接；所述重心调整装置安装在车体上。
2.如权利要求1所述的智能桥检车，其特征在于：所述车体为新能源车体。
3.如权利要求1所述的智能桥检车，其特征在于：所述支撑装置包括底座、回转装置和立柱，其中底座的下端面与重心调整装置固定，上端面通过法兰与回转装置的下端面进行连接；回转装置的上端面与立柱的下端面进行固定连接。
4.如权利要求3所述的智能桥检车，其特征在于：所述回转装置包括蜗轮、回转电机、回转减速机和蜗杆，所述回转电机通过回转减速机连接至蜗杆，所述蜗杆啮合于蜗轮。
5.如权利要求3所述的智能桥检车，其特征在于：所述一级臂包括一级臂架，所述一级臂架的一端通过一级驱动装置连接至立柱，所述一级驱动装置包含第一减速机、第一联轴器、第一伺服电机、减速机连接体、轴支撑固定装置和第一轴，其中第一减速机的输出轴与第一轴的一端进行连接，且第一减速机的输出一侧端面固定在减速机连接体上，所述第一减速机的输入轴通过第一联轴器与第一伺服电机进行连接；所述减速机连接体的一端与第一减速机连接，另一端通过法兰固定在轴支撑固定装置上，所述轴支撑固定装置固定在立柱上，所述第一轴另一端的端面法兰与一级臂架具有方形开孔的一端从而实现一级驱动装置对一级臂架的旋转驱动。
6.如权利要求5所述的智能桥检车，其特征在于：所述一级臂架的另一端通过二级驱动装置连接至二级臂，所述二级驱动装置包含第二伺服电机、第一RV减速机、第一关节总成和第二轴，所述第二伺服电机与第一RV减速机进行连接，所述RV减速机的输出端面和第二轴进行连接；所述第二轴通过第一关节总成和一级臂架连接固定，且所述第二轴的一端与第一RV减速机的输出端进行连接，另一端固定于二级臂的一端。
7.如权利要求6所述的智能桥检车，其特征在于：所述二级臂包括固定臂架、移动臂架和电动推杆，其中固定臂架具有方形开孔的一端与第二轴进行连接，且固定臂架的内部通过电动推杆与移动臂架进行连接。
8.如权利要求7所述的智能桥检车，其特征在于：所述移动臂架的末端设有第三驱动装置，所述第三驱动装置包含第三伺服电机和第二RV减速机，所述第三伺服电机的输出端与第二RV减速机的输入端进行连接，第二RV减速机的输出端与三级臂连接。
9.如权利要求8所述的智能桥检车，其特征在于：所述三级臂包括直角连接体、固定筒、五级伸缩杆和检测装置，所述直角连接体的一直角面与第二RV减速机进行连接，另一直角面与固定筒进行连接；五级伸缩杆的一级杆装入固定筒内进行固定，且检测装置安装在五级伸缩杆的杆端。
10.如权利要求1-9中任一所述的智能桥检车，其特征在于：所述重心调整装置包括调整伺服电机、调整联轴器、丝杆、下连接板、丝母和上连接板，其中调整伺服电机通过调整联轴器与丝杆连接，所述下连接板与车体连接；丝母的中心开有与丝杆配合的螺纹孔，并且固定连接在上连接板上；所述上连接板连接在支撑装置的下端面；所述下连接板的上表面平行设有两燕尾槽导轨，且所述上连接板的下表面对应设有四个凸起，所述各凸起设有配合燕尾槽导轨滑动的燕尾槽。
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