CN110824011B - 用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法，包括车体，其特征在于，车体包括车头和车尾，车头与车尾铰接，车头上设有角度调节组件，角度调节组件能够调节车头与车尾之间形成的夹角，车头和车尾的底部均设有第一电机，第一电机的输出端设有永磁轮；车尾上还设有舵机b，舵机b的输出端设有检测机构，检测机构包括连杆、驱动组件、连接头、限位器以及探测组件，连杆一端与舵机b的输出端连接，另一端与驱动组件连接，连接头的一端与驱动组件连接，另一端分别与限位器和检测组件连接，并且限位器与检测组件之间的夹角能够调节；车头上还设有控制器和超声波测距模块，控制器分别与超声波测距模块、第一电机、舵机b、驱动组件组件连接。

Description

用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及正交异性面板检测技术领域，具体涉及用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法。

背景技术

正交异性板也叫正交异性面板，正交异性板即正交异性钢桥面板，是用纵横向互相垂直的加劲肋（纵肋和横肋）连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构。这种结构由于其刚度在互相垂直的二个方向上有所不同，造成构造上的各向异性。正交异性板是钢桥的重要组成部分，同时也是最容易损坏的部分，由于车辆的反复压载，正交异性板上会出现裂纹，特别是U肋与顶板的焊缝处。现在对于这些损伤采取的办法是人工抽检，人工抽检存在效率低、漏检率大和耗资大等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置，能够实现对正交异性板疲劳裂纹的检测自动检测，提高对正交异性板疲劳裂纹的检测效率，并且能够自动实现对正交异性板内直角的过渡。

本发明通过下述技术方案实现：

用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法，包括车体，所述车体包括车头和车尾，所述车头与车尾铰接，所述车头上设有角度调节组件，角度调节组件能够调节车头与车尾之间形成的夹角大小，所述车头和车尾的底部均设有第一电机，第一电机的输出端设有永磁轮；所述车尾上还设有舵机b，所述舵机b的输出端设有检测机构，检测机构能够绕着与舵机b的连接处转动，所述检测机构包括连杆、驱动组件、连接头、限位器以及探测组件，所述连杆一端与舵机b的输出端连接，另一端与驱动组件连接，所述连接头的一端与驱动组件连接，另一端分别与限位器和检测组件连接，并且限位器与检测组件之间的夹角大小能够调节；所述车头上还设有控制器和超声波测距模块，控制器分别与超声波测距模块、第一电机、舵机b、驱动组件连接。

本技术方案设置的车体采用车体与车尾球接的方式，使得车体与车尾之间形成的夹角能够任意调节，因此，当设置的超声波测距模块监测到车头移动至正交异性板内直角处时，能够将车头和车尾之间形成的夹角调节至与正交异性板内直角相匹配，保证车体能够顺利实现对正交异性板内直角的过渡，而车头与车尾上设置的永磁轮，能够保证车头和车头能够与正交异性面板吸附在一起，避免车体从正交异性面板上脱落；设置的永磁轮产生的磁性与正交异性面板所吸附，保证了本车体能够在正交异性面板进行爬行，对正交异性面板的不同位置进行检查，同时为了保证车体能够顺利通过拐角处，故将车头与车尾通过球铰接的结构，能够适应于不同大小的内角；车尾上设置的检测机构用于对正交异性面板上的疲劳裂纹进行检测，利用检测机构的限位器作用于正交异性板的侧壁上，保证车体在行驶的过程中的稳定性，同时利用检测机构中的探测组件，对正交异性板的疲劳裂纹进行检测，从而实现了对正交异性面板疲劳裂纹的自动检测，实现了对正交异性面板疲劳裂纹的检测；利用设置的舵机b能够调节检测机构相对于车尾的位置，保证检测机构上的限位器能够与正交异性板的肋板贴合在一起，设置的驱动组件能够驱动探测组件与正交异性面板贴合，保证探测组件能够有效对正交异性面板进行检查，在针对不同结构的正交异性面板时，由于正交异性面板与肋板之间存在一定的夹角，为了适应于不同斜度的肋板，固将限位器与驱动组件之间的夹角设置成可调式，使得限位器和驱动组件能够分别能够作用在肋板和面板上，满足不同斜度的正交异性面板的肋板使用；传统的人工对正交异性板的疲劳裂纹进行检查时，作业人员需要先搭建攀爬设施，然后攀爬到正交异性板的焊缝处，对其进行检查，整个过程不仅费力，而且还具有一定的危险性，而本技术方案利用永磁轮产生的磁性与正交异性面板吸附在一起，然后爬行至焊缝处，对高处的正交异性面板裂纹进行检查，相比传统人工检查的方式，省去了搭建攀爬装备所花费的时间，从而达到了提高检测效率的目的，并且整个检测过程只需要作用人员远程进行控制操作，避免了作业人员攀爬至正交异性面板高处发生跌落的情况出现，从而提高了作用人员的安全性。

进一步地，所述车头的顶部还设有摄像头和蓄电池，摄像头分别与蓄电池和控制器连接。所述永磁轮的圆心处均设有转轴，转轴上设有第一齿轮，并且第一齿轮和永磁轮同轴，所述第一电机的输出端上还设有与第一齿轮啮合着的第二齿轮；所述车头和车尾底部的第一电机均为两个，并且两个第一电机错位设置。

设置的蓄电池用于为车体的各个部件提供工作所需的电能，而摄像头用于在行驶过程中才采集车体的行驶轨迹，当摄像头采集到的图像不能与设定的行驶路径匹配时，即车体的位置发生了偏移，此时，控制器分别控制车体上的四个第一电机，第一电机分别对四个永磁轮进行转动，实现了四个永磁轮的差速运动，实现了对小车的位置矫正。

同时，设置在车头和车尾上的两个第一电机均错位设置，使得车头和车尾上的两个第一电机未在同一条直线上，但是两个永磁轮保持同轴度，由于本技术方案的应用于正交异性板，车体放置在两个U新肋板之间的槽里，为了减小车体的宽度，固将两个第一电机错位设置，节省了车体一定的宽度。

进一步地，所述角度调节组件包括舵机a、转动杆以及从动杆，所述舵机a与控制器连接，舵机a位于车头的顶部，舵机a的输出端与转动杆的一端铰接，转动杆的另一端与从动杆的一端铰接，所述从动杆的另一端与车尾的侧壁铰接。

为了保证车头与车尾之间的夹角能够顺利调节，因此设置了角度调节组件，利用控制器控制舵机a工作，舵机a驱动转动杆沿着竖直方向内转动，转动杆转动时带动从动杆转动，最终使得车尾跟着一起转动，从而实现了对车头与车尾之间夹角的调整，保证车体能够顺利过渡正交异性板的内直角处。

进一步地，所述车头朝向车尾方向的侧壁上还设有球卡连座和球卡，所述球卡连座朝向车尾方向的面板上设有球体连座，球卡通过固定螺栓将球体连座一端与球卡连座连接，另一端与车尾连接。

设置的球体连座与球卡连座实现了车头与车尾之间球接，保证车尾与车头之间形成的夹角能够调节。

进一步地，所述驱动组件包括支座、导轨、第二电机、以及丝杆，所述支座连接位于连杆上，导轨和丝杆均与支座连接，所述第二电机与导轨滑动连接，并且第二电机与丝杆连接，所述第二电机还与连接头连接。

驱动组件用于保证检测组件能够与待检测的正交异性面板相贴合，同时保证限位组件能够与正交异性板的肋板相贴合，具体的，利用控制器控制第二电机工作，由于丝杆与第二电机贯穿式连接，当第二电机转动时，使得第二电机能够在导轨上滑动，推动连接头跟着一起，从而改变了位于连接头上的检测组件和限位器的位置，保证限位器与检测组件能够分别与正交异性板肋板和正交异性板贴合在一起。

进一步地，所述连接头上还设有限位螺栓，并且限位螺栓分别与限位器和检测组件连接。

利用设置的限位螺栓能够将限位器和检测组件固定在连接头上，并且采用螺栓连接的方式便于调节限位器与检测组件之间形成的夹角，保证限位器和检测组件均能够作用在正交异性板上。

进一步地，所述限位器还包括限位杆、限位板以及若干限位球轮，限位杆一端与限位螺栓连接，另一端与限位板垂直连接，所述限位球轮均匀地设置在限位板上。

限位器上设置的限位球轮用于与正交异性板的肋板相接触，保证限位球能够在肋板上进行滚动，即满足了限位器在肋板上的正常，同时又能够在肋板上进行移动。

进一步地，所述检测组件包括固定杆和探头，所述固定杆一端与限位螺栓连接，另一端与探头垂直连接。

检测组件上的探头为现有技术，用于对正交异性板面板上疲劳裂纹检测，当车体带动探头移动时，设置的探头能够监测出正交异性板面板上是否产生有疲劳裂纹，以达到对正交异性板面板上疲劳裂纹检测的目的。

用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置的使用方法，包括以下步骤：

1）利用永磁轮的磁性，将车体放置在正交异性板U型肋板之间的槽里；

2）利用限位螺栓来调节限位器与检测组件之间的夹角，保证限位器和检测组件之间的夹角与正交异性板面板和肋板之间的夹角一致；

3）通过控制器控制第二电机工作，第二电机驱动限位器和检测组件移动，使得限位器上的限位球轮与正交异性板的肋板贴合在一起，检测组件上的探头与正交异性板的面板贴合在一起；

4）利用控制器控制车头和车尾上的第一电机驱动永磁轮转动，迫使车体能够在正交异性板U型肋板之间的槽里行走，车体在行走的过程中，探头对正交异性板的面板疲劳裂纹进行检测；

5）车头在行走的过程中，利用设置的摄像头采集的数据进行图像定位，当小车位置发生偏移时，通过控制器对四个第一电机分别进行控制，实现永磁轮的差速运动，达到对小车位置的归正；

6）当超声波测距模块测得车头与正交异性板的横隔板距离为预先设定的距离时，控制器控制舵机a转动，迫使车头与车尾的重心距离缩小，并且与正交异性板的面板产生相对角度，当车头达到正交异性板内直角时，车头上的永磁轮与要过渡的壁面接触，实现对正交异性板内直角的过渡。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法，利用车头与车尾之间的球铰接，使得车体能够在正交异性板的U型肋板之间的改变车体的行走方向，实现在正交异性本的内直角处进行过渡，拓展了工作的有效区域；

2、本发明用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法，设置的第一电机相互之间交错设置，并且每个第一电机上均设置有独立的永磁轮，保证了每个永磁轮的差速，配合摄像头采集到的图像信息，能够实现对车体位置的矫正；

3、本发明用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法，设置的限位器用于支撑在正交异性板的肋板上，达到对车体进行限位的作用，同时限位器与检测组件之间的夹角可调，满足不同倾斜角度的肋板上使用；

4、本发明用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法，车体在正交异性面板上行走的过程中，利用设置的检测头对正交异性面板上产生的疲劳裂纹进行检测，实现远程对正交异性面板疲劳裂纹检测，提高了检测效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明检测机构的结构示意图；

图3为本发明的主视图；

图4为本发明的仰视图；

图5为本发明在正交异性面板上工作时的结构示意图；

图6为本发明在正交异性面板上的结构示意图；

图7为本发明在正交异性面板的内直角处时的结构示意图；

图8为本发明在正交异性面板的隔板上的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-摄像头，2-车头，3-永磁轮，4-舵机a，5-转动杆，6-固定螺栓，7-从动杆，8-检测机构，10-车尾，11-舵机b，12-控制器，13-球体连座，14-球卡，15-球卡连座，16-蓄电池，17-第一电机，18-超声波测距模块，19-肋板，20-面板，8-1-连杆，8-2-导轨，8-3-限位杆，8-4-限位球轮，8-5-探头，8-6-限位螺栓，8-7-第二电机，8-8-丝杆，8-9-支座，8-10-连接头，8-11-限位板，8-12-固定杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图8所示，本发明用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置及其使用方法，包括车体，所述车体包括车头2和车尾10，所述车头2与车尾10铰接，所述车头2上设有角度调节组件，角度调节组件能够调节车头2与车尾10之间形成的夹角大小，所述车头2和车尾10的底部均设有第一电机17，第一电机17的输出端设有永磁轮3；所述车尾10上还设有舵机b11，所述舵机b11的输出端设有检测机构8，检测机构8能够绕着与舵机b11的连接处转动，所述检测机构8包括连杆8-1、驱动组件、连接头8-10、限位器以及探测组件，所述连杆8-1一端与舵机b11的输出端连接，另一端与驱动组件连接，所述连接头8-10的一端与驱动组件连接，另一端分别与限位器和检测组件连接，并且限位器与检测组件之间的夹角大小能够调节；所述车头2上还设有控制器12和超声波测距模块18，控制器12分别与超声波测距模块18、第一电机17、舵机b11、驱动组件连接。

实施例2

在实施例1的基础上，所述车头2的顶部还设有摄像头1和蓄电池16，摄像头1分别与蓄电池16和控制器12连接。

实施例3

在实施例1的基础上，所述永磁轮3的圆心处均设有转轴，转轴上设有第一齿轮，并且第一齿轮和永磁轮3同轴，所述第一电机17的输出端上还设有与第一齿轮啮合着的第二齿轮；所述车头2和车尾10底部的第一电机17均为两个，并且两个第一电机17错位设置。

实施例4

在实施例1的基础上，所述角度调节组件包括舵机a4、转动杆5以及从动杆7，所述舵机a4与控制器12连接，舵机a4位于车头2的顶部，舵机a4的输出端与转动杆5的一端铰接，转动杆5的另一端与从动杆7的一端铰接，所述从动杆7的另一端与车尾10的侧壁铰接。

实施例5，

在实施例1的基础上，所述车头2朝向车尾10方向的侧壁上还设有球卡连座15和球卡14，所述球卡连座15朝向车尾10方向的面板上设有球体连座13，球卡14通过固定螺栓6将球体连座13一端与球卡连座15连接，另一端与车尾10连接。

实施例6

在实施例1的基础上，所述驱动组件还包括支座8-9、导轨8-2、第二电机8-7、以及丝杆8-8，所述支座8-9连接位于连杆8-1上，导轨8-2和丝杆8-8均与支座8-9连接，所述第二电机8-7与导轨8-2滑动连接，并且第二电机8-7与丝杆8-8连接，所述第二电机8-7还与连接头8-10连接。

实施例7

在实施例6的基础上，所述连接头8-10上还设有限位螺栓8-6，并且限位螺栓8-6分别与限位器和检测组件连接。

实施例8

在实施例7的基础上，所述限位器还包括限位杆8-3、限位板8-11以及若干限位球轮8-4，限位杆8-3一端与螺栓8-6连接，另一端与限位板8-11垂直连接，所述限位球轮8-4均匀地设置在限位板（8-11）上。

实施例9

在实施例8的基础上，所述检测组件包括固定杆8-12和探头8-5，所述固定杆8-12一端与螺栓8-6连接，另一端与探头8-5垂直连接。

实施例10

用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置的使用方法，包括以下步骤：

1）利用永磁轮3的磁性，将车体放置在正交异性板U型肋板之间的槽里；

2）利用限位螺栓8-6来调节限位器与检测组件之间的夹角，保证限位器和检测组件之间的夹角与正交异性板的面板和槽壁的夹角一致；

3）通过控制器12控制第二电机8-7工作，第二电机8-7驱动限位器和检测组件移动，使得限位器上的限位球轮8-4与正交异性板的槽壁贴合在一起，检测组件上的探头8-5与正交异性板的面板贴合在一起；

4）利用控制器12控制车头2和车尾10上的第一电机17驱动永磁轮3转动，迫使车体能够在正交异性板U型肋板之间的槽里行走，车体在行走的过程中，探头对正交异性板的面板疲劳裂纹进行检测；

5）车头在行走的过程中，利用设置的摄像头1采集的数据进行图像定位，当小车位置发生偏移时，通过控制器12对四个第一电机17分别进行控制，实现永磁轮3的差速运动，达到对小车位置的归正；

6）当超声波测距模块18测得车头2与正交异性板的横隔板距离为预先设定的距离时，控制器12控制舵机a4转动，迫使车头2与车尾10的重心距离缩小，并且与正交异性板的面板产生相对角度，当车头2达到正交异性板内直角时，车头2上的永磁轮3与要过渡的壁面接触，实现对正交异性板内直角的过渡。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置，包括车体，其特征在于，所述车体包括车头（2）和车尾（10），所述车头（2）与车尾（10）铰接，所述车头（2）上设有角度调节组件，角度调节组件能够调节车头（2）与车尾（10）之间形成的夹角大小，所述车头（2）和车尾（10）的底部均设有第一电机（17），第一电机（17）的输出端设有永磁轮（3）；

所述车尾（10）上还设有舵机b（11），所述舵机b（11）的输出端设有检测机构（8），检测机构（8）能够绕着与舵机b（11）的连接处转动，所述检测机构（8）包括连杆（8-1）、驱动组件、连接头（8-10）、限位器以及探测组件，所述连杆（8-1）一端与舵机b（11）的输出端连接，另一端与驱动组件连接，所述连接头（8-10）的一端与驱动组件连接，另一端分别与限位器和检测组件连接，并且限位器与检测组件之间的夹角大小能够调节；

所述车头（2）上还设有控制器（12）和超声波测距模块（18），控制器（12）分别与超声波测距模块（18）、第一电机（17）、舵机b（11）、驱动组件连接；

所述驱动组件包括支座（8-9）、导轨（8-2）、第二电机（8-7）、以及丝杆（8-8），所述支座（8-9）连接位于连杆（8-1）上，导轨（8-2）和丝杆（8-8）均与支座（8-9）连接，所述第二电机（8-7）与导轨（8-2）滑动连接，并且第二电机（8-7）与丝杆（8-8）连接，所述第二电机（8-7）还与连接头（8-10）连接；

所述角度调节组件包括舵机a（4）、转动杆（5）以及从动杆（7），所述舵机a（4）与控制器（12）连接，舵机a（4）位于车头（2）的顶部，舵机a（4）的输出端与转动杆（5）的一端铰接，转动杆（5）的另一端与从动杆（7）的一端铰接，所述从动杆（7）的另一端与车尾（10）的侧壁铰接。

2.根据权利要求1所述的用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置，其特征在于，所述车头（2）的顶部还设有摄像头（1）和蓄电池（16），摄像头（1）分别与蓄电池（16）和控制器（12）连接。

3.根据权利要求1所述的用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置，其特征在于，所述永磁轮（3）的圆心处均设有转轴，转轴上设有第一齿轮，并且第一齿轮和永磁轮（3）同轴，所述第一电机（17）的输出端上还设有与第一齿轮啮合着的第二齿轮；

所述车头（2）和车尾（10）底部的第一电机（17）均为两个，并且两个第一电机（17）错位设置。

4.根据权利要求1所述的用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置，其特征在于，所述车头（2）朝向车尾（10）方向的侧壁上还设有球卡连座（15）和球卡（14），所述球卡连座（15）朝向车尾（10）方向的面板上设有球体连座（13），球卡（14）通过固定螺栓（6）将球体连座（13）一端与球卡连座（15）连接，另一端与车尾（10）连接。

5.根据权利要求1所述的用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置，其特征在于，所述连接头（8-10）上还设有限位螺栓（8-6），并且限位螺栓（8-6）分别与限位器和检测组件连接。

6.根据权利要求5所述的用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置，其特征在于，所述限位器还包括限位杆（8-3）、限位板（8-11）以及若干限位球轮（8-4），限位杆（8-3）一端与限位螺栓（8-6）连接，另一端与限位板（8-11）垂直连接，所述限位球轮（8-4）均匀地设置在限位板（8-11）上。

7.根据权利要求5所述的用于正交异性面板疲劳裂纹检测的装置，其特征在于，所述检测组件包括固定杆（8-12）和探头（8-5），所述固定杆（8-12）一端与限位螺栓（8-6）连接，另一端与探头（8-5）垂直连接。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的用于正交异性面板疲劳裂纹检测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）利用永磁轮（3）的磁性，将车体放置在正交异性板U型肋板之间的槽里；

2）利用限位螺栓（8-6）来调节限位器与检测组件之间的夹角，保证限位器和检测组件之间的夹角与正交异性板面板和肋板的夹角一致；

3）通过控制器（12）控制第二电机（8-7）工作，第二电机（8-7）驱动限位器和检测组件移动，使得限位器上的限位球轮（8-4）与正交异性板的肋板贴合在一起，检测组件上的探头（8-5）与正交异性板的面板贴合在一起；

4）利用控制器（12）控制车头（2）和车尾（10）上的第一电机（17）驱动永磁轮（3）转动，迫使车体能够在正交异性板U型肋板之间的槽里行走，车体在行走的过程中，探头对正交异性板的面板疲劳裂纹进行检测；

5）车头在行走的过程中，利用设置的摄像头（1）采集的数据进行图像定位，当小车位置发生偏移时，通过控制器（12）对四个第一电机（17）分别进行控制，实现永磁轮（3）的差速运动，达到对小车位置的归正；

6）当超声波测距模块（18）测得车头（2）与正交异性板的横隔板距离为预先设定的距离时，控制器（12）控制舵机a（4）转动，迫使车头（2）与车尾（10）的重心距离缩小，并且与正交异性板的面板产生相对角度，当车头（2）达到正交异性板内直角时，车头（2）上的永磁轮（3）与要过渡的壁面接触，实现对正交异性板内直角的过渡。

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