CN111005316A - 一种收放式桥梁检测臂及桥梁检测平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁检测技术领域，公开了一种收放式桥梁检测臂及桥梁检测平台，收放式桥梁检测臂包括翻转吊臂、回转架、翻转架及测量臂；翻转吊臂的一端用于连接预检测桥梁上的搭载平台，另一端转动连接回转架；翻转架沿着垂直于回转架回转的中心轴向与其相铰接；测量臂的第一端与翻转架滑动连接，测量臂的第二端设置有沿其滑动方向设置的对接引导结构；本发明可通过两套收放式桥梁检测臂相对接组合，在预检测桥梁的下侧将两个测量臂相对接，以构成了一个稳定的且能自适应调节的“简支梁”结构，不仅减小了单一的悬臂式布置的测量臂的振动，确保了测量臂上相应传感器的检测效果，而且大大提高了对桥梁检测的精度和检测效率。

Description

一种收放式桥梁检测臂及桥梁检测平台

技术领域

本发明涉及桥梁检测技术领域，特别是涉及一种收放式桥梁检测臂及桥梁检测平台。

背景技术

桥梁作为公路及铁路运输的重要组成部分，并对国家经济建设发挥着尤其重要的作用。随着经济的快速发展，桥梁建设的数量也日益增加，但是，大多数桥梁也相应地进入了养护期，从而对桥梁的检测需求逐年增加。在桥梁检测范围中，除了桥面检测、桥墩检测外，根据国标要求，还需要对梁底，即桥面底部进行检测，对其裂缝、脱空、渗水等病害进行检测。

目前，广泛采用桥梁检测车(简称桥检车)搭载专业人员，以进行梁底检测作业。作业时，桥检车位于桥面上，通过一个绕过桥梁侧面的机械臂将检测人员由桥面上转运至梁底，再由检测人员通过目视或检测设备进行检测。然而，无论是采用目视，还是依靠检测设备进行检测的方式，必须要有检测人员处于梁底位置，检测人员的生命安全始终处于危险之中；与此同时，检测人员目视检测结果难以进行事后回溯，无法进行复查，对桥梁的寿命维护支撑作用不足。

为了解决上述问题，国内外少部分科研机构已经开始研发自动化的桥梁检测设备，通过对传统的载人式桥梁检测车进行改装，在载人部位替换或加装包括视觉传感器在内的多种传感器，桥面上的操作人员通过客户端观察梁下状态，从而操纵装备运行。该方法解决了检测人员工作环境危险的问题，然而，现有的桥检车的测量臂只是为单一的悬臂布置形式，该测量臂只能单一地配合一辆桥检车来使用，测量过程中，测量臂在伸出的距离较长时，往往因桥面的振动传导而相应地产生高振幅振动，从而会直接影响到传感器检测效果，造成检测精度下降。

发明内容

本发明实施例的目的之一提供一种收放式桥梁检测臂，用于解决现有桥检车上单一配置的测量臂容易因桥面的振动传导而相应地产生高振幅振动，并直接影响到传感器检测效果的问题。

本发明实施例的目的之二提供一种基于上述收放式桥梁检测臂的桥梁检测平台，用以提高对桥梁检测的精度和检测效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种收放式桥梁检测臂，包括翻转吊臂、回转架、翻转架及测量臂；所述翻转吊臂的一端用于连接预检测桥梁上的搭载平台，另一端转动连接所述回转架；所述翻转架沿着垂直于所述回转架回转的中心轴向与其相铰接；所述测量臂的第一端与所述翻转架滑动连接，所述测量臂的第二端设置有沿其滑动方向设置的对接引导结构。

其中，所述翻转吊臂包括垂直设置的第一连接臂和第二连接臂；所述第一连接臂的一端用于连接预检测桥梁上的搭载平台，另一端与靠近所述第二连接臂其中一端的侧壁转动连接，所述第二连接臂的另一端转动连接所述回转架。

其中，所述翻转吊臂还包括水平固定座和翻转座；所述水平固定座用于连接预检测桥梁上的搭载平台，所述翻转座与所述水平固定座相铰接，所述翻转座的端面上安装所述第一连接臂的一端。

其中，所述测量臂的第一端插装于所述翻转架内侧的导向通道中；所述测量臂与所述翻转架之间通过齿轮齿条驱动机构相连接。

其中，所述测量臂上设有用于检测小车行走的轨道，所述测量臂由多个单元分段首尾依次拼装而成。

其中，所述对接引导结构包括设置在所述测量臂第二端的对接阴头或对接阳头。

其中，所述翻转座的一端与所述水平固定座的一端相铰接，所述翻转座与所述水平固定座之间还通过第一液压缸相连接；

和/或，所述第一连接臂的另一端与靠近所述第二连接臂其中一端的侧壁通过第一回转驱动转动连接，所述第二连接臂的另一端通过第二回转驱动转动连接所述回转架；

和/或，所述回转架的中部与所述翻转架的一端相铰接，所述回转架与所述翻转架之间还通过第二液压缸相连接。

本发明实施例还提供了一种桥梁检测平台，包括相对分设在预检测桥梁两侧的两个搭载平台及如上所述的收放式桥梁检测臂；两套所述收放式桥梁检测臂相对分设在预检测桥梁的两侧；两套所述收放式桥梁检测臂的翻转吊臂的一端与相应侧的所述搭载平台相连接；两套所述收放式桥梁检测臂的测量臂均位于预检测桥梁的下侧，且两个所述测量臂的第二端相对通过所述对接引导结构构成滑动连接。

本发明实施例提供的收放式桥梁检测臂，在对桥梁进行梁底检测时，可将翻转吊臂的一端连接位于预检测桥梁上的搭载平台，另一端伸向预检测桥梁的下侧并与回转架转动连接，由于翻转架与回转架相铰接，翻转架又与测量臂的第一端滑动连接，从而可通过回转架的回转提供测量臂的转动自由度，通过翻转架相对于回转架的翻转提供测量臂的俯仰自由度，通过测量臂相对于翻转架的滑动提供测量臂沿其滑动方向的伸缩自由度；进一步的，由于测量臂的第二端设置有沿其滑动方向设置的对接引导结构，在两套收放式桥梁检测臂可相对分设在预检测桥梁的两侧时，两个相应的测量臂的第二端能够通过对接引导结构相连接并构成桥梁检测平台，在该桥梁检测平台中，两个对接的测量臂在桥梁的下侧构成了一个稳定的“简支梁”结构，大幅度减小了现有的悬臂式布置的测量臂在测量中出现的振动，确保了测量臂上相应传感器的检测效果；另外，由于单个测量臂均能够提供上述的多个自由度，从而在预检测桥梁上对应的两个搭载平台(包括：轨道平板车)行驶中出现位移偏差时，两个测量臂构成的“简支梁”结构也能进行自适应调整，在测量臂上不会出现憋劲，从而整套桥梁检测平台的安全冗余度较高。

本发明实施例提供的桥梁检测平台，由于采用了上述收放式桥梁检测臂，在对桥梁进行梁底检测时，将两个搭载平台相对分设在预检测桥梁的两侧，可十分便捷地将每个搭载平台对应的收放式桥梁检测臂上的测量臂部署在预检测桥梁的下侧，并将两个测量臂相对接以构成了一个稳定的“简支梁”结构，以便由测量臂上的相应传感器进行梁底检测，且两个搭载平台在行驶中出现位移偏差时，也不会过多地影响到“简支梁”结构的稳定性；与此同时，在检测完毕或遇到难以通过的障碍时，也可十分便捷地将两个测量臂相分离，并将两套相应的收放式桥梁检测臂收起至预检测桥梁上侧的搭载平台上，以便下次继续进行检测；由此，本发明所示的桥梁检测平台大大提高了对桥梁检测的精度和检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所示的收放式桥梁检测臂的结构示意图；

图2为本发明实施例所示的收放式桥梁检测臂对应拼装构成桥梁检测平台的结构示意图(不包含搭载平台)；

图3为本发明实施例所示的两个测量臂的第二端通过对接引导结构相连接的结构示意图；

图4为本发明实施例所示的在两个搭载平台行驶中错开一定的距离时，两套收放式桥梁检测臂的对接状态进行自调整的结构示意图；

图5为本发明实施例所示的在两个搭载平台行驶中出现高度差时，两套收放式桥梁检测臂的对接状态进行自调整的结构示意图。

附图标记说明：1、水平固定座；2、翻转座；3、第一液压缸；4、第一连接臂；5、第一回转驱动；6、第二连接臂；7、第二回转驱动；8、回转架；9、翻转架；10、第二液压缸；11、测量臂；12、检测小车；13、对接阴头；14、对接阳头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本实施例提供了一种收放式桥梁检测臂，包括翻转吊臂、回转架8、翻转架9及测量臂11；翻转吊臂的一端用于连接预检测桥梁上的搭载平台，另一端转动连接回转架8；翻转架9沿着垂直于回转架8回转的中心轴向与其相铰接；测量臂11的第一端与翻转架9滑动连接，测量臂11的第二端设置有沿其滑动方向设置的对接引导结构。

具体的，本实施例中翻转吊臂具备折叠和展开的功能，其可以为本领域所公知的三自由度机械臂，也可为多个关节臂相连接以具备多个自由度的组合结构，但不限于此，只要能够将回转架8从预检测桥梁的上侧送至预检测桥梁的底部的相应结构均满足设计要求。搭载平台可包括轨道平板车及其它具有一定配重的移动平台，在此不作限制，而本实施例为了描述方便，在下述方案中统一采用轨道平板车来描述搭载平台。

在对桥梁进行梁底检测时，可将两个轨道平板车置于预检测桥梁两侧应急车道中的相同位置，每个轨道平板车上均配置一套本实施例所示的收放式桥梁检测臂，对于每套收放式桥梁检测臂而言，可将翻转吊臂的一端连接相应的轨道平板车，另一端伸向预检测桥梁的下侧并与回转架8转动连接，由于翻转架9与回转架8相铰接，翻转架9又与测量臂11的第一端滑动连接，从而可通过回转架8的回转提供测量臂11的转动自由度，通过翻转架9相对于回转架8的翻转提供测量臂11的俯仰自由度，通过测量臂11相对于翻转架9的滑动提供测量臂11沿其滑动方向的伸缩自由度。

参见图2，由于测量臂11的第二端设置有沿其滑动方向设置的对接引导结构，在两套收放式桥梁检测臂相对分设在预检测桥梁的两侧时，两个相应的测量臂11的第二端能够通过对接引导结构相连接并构成本实施例所示的桥梁检测平台，在该桥梁检测平台中，两个对接的测量臂11在桥梁的下侧构成了一个稳定的“简支梁”结构，大幅度减小了现有的悬臂式布置的测量臂在测量中出现的振动，确保了测量臂11上相应传感器的检测效果；另外，由于单个测量臂11均能够提供上述的多个自由度，从而在预检测桥梁上对应的两个轨道平板车行驶中出现位移偏差时，两个测量臂11构成的“简支梁”结构也能进行自适应调整，在测量臂11上不会出现憋劲，从而整套桥梁检测平台的安全冗余度较高。

优选地，本实施例中翻转吊臂包括垂直设置的第一连接臂4和第二连接臂6；第一连接臂4的一端用于连接预检测桥梁上的轨道平板车，另一端与靠近第二连接臂6其中一端的侧壁转动连接，第二连接臂6的另一端转动连接回转架8。

具体的，第一连接臂4的另一端与靠近第二连接臂6其中一端的侧壁通过第一回转驱动5转动连接，第二连接臂6可设计为由液压驱动的伸缩结构，以适用于预检测桥梁的不同桥面厚度；第二连接臂6的另一端通过第二回转驱动7转动连接回转架8。第一回转驱动5与第二回转驱动7可采用本领域所公知的齿式回转驱动或蜗轮蜗杆式回转驱动。

优选地，本实施例中翻转吊臂还包括水平固定座1和翻转座2；水平固定座1用于连接预检测桥梁上的轨道平板车，翻转座2与水平固定座1相铰接，翻转座2的端面上安装第一连接臂4的一端。

具体的，翻转座2一端的侧边与水平固定座1一端的侧边相铰接，翻转座2与水平固定座1之间还通过第一液压缸3相连接，并且第一液压缸3的底座与水平固定座1另一端的侧边相铰接，第一液压缸3的伸缩端与翻转座2的侧边或翻转座2上相对于第一连接臂4另一侧的端面相铰接，以使得在第一液压缸3的驱动下，翻转座2能够收纳在水平固定座1的上侧并保持水平状态，翻转座2也能够翻转呈竖直状态并与水平固定座1相垂直。

优选地，本实施例中测量臂11的第一端插装于翻转架9内侧的导向通道中；测量臂11与翻转架9之间通过齿轮齿条驱动机构相连接。

具体的，导向通道用于对测量臂11的滑动方向进行引导，并且测量臂11在齿轮齿条驱动机构的驱动下，沿着该滑动方向相对于翻转架9进行伸缩自由度的运动，其中，齿轮齿条驱动机构包括驱动电机、齿轮和齿条，驱动电机安装在翻转架9上，驱动电机的输出端安装齿轮，齿轮与齿条相啮合，齿条沿着所述滑动方向安装在测量臂11上。

与此同时，对于翻转架9的安装结构而言，翻转架9的一端与回转架8的中部相铰接，回转架8与翻转架9之间还通过第二液压缸10相连接，即第二液压缸10的底座与回转架8相铰接，第二液压缸10的伸缩端与翻转架9相铰接，从而在第二液压缸10的驱动下，翻转架9相对于回转架8可从相平行状态偏摆至相垂直状态。

优选地，本实施例中，在测量臂11上设有用于检测小车12行走的轨道，测量臂11由多个单元分段首尾依次拼装而成。

具体的，测量臂11可由1m、2m和4m这三种规格的单元分段进行拼装，由此，在实际对测量臂11进行运输时，可采用分开转运方法。在工程使用中，测量臂11可根据现场的桥段选择合适的组成方式，再通过分段转运的方式前往现场，在现场使用人力或小型吊车进行组装。

优选地，本实施例中对接引导结构包括设置在测量臂11第二端的对接阴头13或对接阳头14。

具体的，如图3所示，可在其中一个测量臂11第二端设置对接阴头13，在另一个测量臂11第二端设置对接阳头14，由此，对接阳头14与对接阴头13相插装为一体构成了对接引导结构，以便于两个测量臂11之间的对接。

进一步的，本实施例中对接阳头14可采用插杆，而对接阴头13可采用插管，在插管与插杆相对的一端设置喇叭口，以在插杆往插管插装的过程中通过喇叭口进行引导，从而确保了对接阳头14与对接阴头13能够较好地组装为一体。

基于对收放式桥梁检测臂如上结构的介绍，下面对其安装使用的过程进行具体说明。

如图1所示，在对桥梁进行梁底检测前，收放式桥梁检测臂的各个部件位于轨道平板车的上侧并处于折叠状态。由于在实际进行检测时，需要两套收放式桥梁检测臂相配合，这两套收放式桥梁检测臂的结构相同，其中一套可作为主动部分，另一套可作为从动部分，下面结合其中一套收放式桥梁检测臂的展开过程进行具体说明。

首先，启动第一液压缸3，翻转座2在第一液压缸3顶杆的驱动下，相对于水平固定座1进行90°翻转，这使得翻转吊臂、回转架8、翻转架9及测量臂11从行车状态时的载车上方位置转运至桥面以外。

然后，启动第一回转驱动5，使得第二连接臂6由水平状态转换成竖直状态，此时测量臂11与第二连接臂6相平行，均呈竖直布置，且垂直于预检测桥梁的桥面。考虑到预检测桥梁的桥面厚度的不同，可与此同时控制第二连接臂6沿竖直方向的伸缩长度。

接着，启动第二液压缸10，翻转架9在第二液压缸10的驱动下，相对于回转架8进行90°翻转，从而测量臂11由竖直状态转换成水平状态。

接着，启动第二回转驱动7，使得回转架8相对于第二连接臂6转动(具体可转动90°)，以使得测量臂11由平行于行车方向转换成垂直于行车方向。

同理，另一套收放式桥梁检测臂也可采用上述展开过程进行展开操作，在两套收放式桥梁检测臂均完成上述展开操作后，测量臂11可在翻转架9内的导向通道的约束下进行滑动，并依托该滑动方向的伸缩自由度，在两个测量臂11的第二端相对通过对接引导结构完成对接。

在检测完毕或遇到难以通过的障碍时，需对上述所示的两套收放式桥梁检测臂进行收起折叠，其收起折叠过程与展开过程相反，在此不再予以详细说明。

在检测过程中，分别作为主动部分和从动部分对应的轨道平板车的位置需控制在一定的范围的变化内，否则，两个测量臂11的对接部分会因位移过大而相分离，但对于本实施例所示的方案而言，允许分别作为主动部分和从动部分对应的轨道平板车在行驶过程中存在一定的位移偏差。

由于两套收放式桥梁检测臂在完成对接后，第二液压缸10处于泄压状态、第二回转驱动7中的液压驱动部件也处于泄压状态，测量臂11与翻转架9之间设置的齿轮齿条驱动机构只是起到齿轮与齿条的锁定状态，其驱动电机也处于非工作状态，以主动部分的轨道平板车超前于从动部分的其轨道平板车为例，在两辆轨道平板车均沿相同的方向前进，但存在一定的位移差距时，如图4所示，两套收放式桥梁检测臂中的第二回转驱动7均会在相应牵引作用下被动的开始旋转，以保持两个对接的测量臂11处于直线状态。两个对接的测量臂11会在相应的对接引导结构处进行一定程度的相对移动，实现对主动部分和从动部分相应轨道平板车错开而造成距离变远的补偿，其中，在图4中，双向箭头表示两个对接的测量臂11发生相对移动的方向，弧形箭头分别表示第二回转驱动7的旋转方向。

当在检测过程中，主动部分和从动部分对应的轨道平板车到达桥梁转弯处时，会发生两辆相应的轨道平板车不等高的现象，如图5所示，以主动部分的轨道平板车高于从动部分的轨道平板车一定距离为例。需要说明的是，当主动部分和从动部分高度差过大时，系统会从安全角度出发断开两个测量臂11之间的连接。当第二液压缸10和第二回转驱动7中的液压驱动部件泄压后，第二连接臂6与回转架8之间、及回转架8与翻转架9之间均呈自由转动状态，此时，主动部分对应的测量臂11会相对于竖直方向会被动沿顺时针转动一个角度，从动部分对应的测量臂11会相对于竖直方向也会被动沿顺时针转动一个角度，以保持两个对接的测量臂11处于直线状态。显然，两个测量臂11保持水平状态时，其总长最小，当发生高度差后，两个测量臂11的总长增长，两个对接的测量臂11会在相应的对接引导结构处进行一定程度的相对移动，实现对主动部分和从动部分相应轨道平板车错开而造成距离变远的补偿，其中，在图5中，双向箭头表示两个对接的测量臂11发生相对移动的方向，弧形箭头分别表示测量臂11沿其相应的翻转架9的铰接轴的旋转方向，竖直向上指示的箭头表示主动部分的轨道平板车高于从动部分轨道平板车的状态。

优选地，参见图2，本实施例还提供了一种桥梁检测平台，包括相对分设在预检测桥梁两侧的两个搭载平台(图2中未示意出)，还包括如上实施例所述的收放式桥梁检测臂；两套收放式桥梁检测臂相对分设在预检测桥梁的两侧；两套收放式桥梁检测臂的翻转吊臂的一端与相应侧的搭载平台相连接；两套收放式桥梁检测臂的测量臂11均位于预检测桥梁的下侧，且两个测量臂11的第二端相对通过对接引导结构构成滑动连接。

具体的，本实施例中搭载平台可包括轨道平板车及其它具有一定配重的移动平台，在此不作限制。

通过如上实施例的描述可知，本实施例提供的桥梁检测平台由于采用了上述收放式桥梁检测臂，在对桥梁进行梁底检测时，将两个搭载平台相对分设在预检测桥梁的两侧，可十分便捷地将每个搭载平台对应的收放式桥梁检测臂上的测量臂11部署在预检测桥梁的下侧，并将两个测量臂11相对接以构成了一个稳定的“简支梁”结构，以便由测量臂11上的相应传感器进行梁底检测，且两个搭载平台行驶中出现位移偏差时，也不会过多地影响到“简支梁”结构的稳定性；与此同时，在检测完毕或遇到难以通过的障碍时，也可十分便捷地将两个测量臂11相分离，并将两套相应的收放式桥梁检测臂收起至预检测桥梁上侧的搭载平台上，以便下次继续进行检测；由此，本实施例所示的桥梁检测平台大大提高了对桥梁检测的精度和检测效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种收放式桥梁检测臂，其特征在于，

包括翻转吊臂、回转架、翻转架及测量臂；

所述翻转吊臂的一端用于连接预检测桥梁上的搭载平台，另一端转动连接所述回转架；

所述翻转架沿着垂直于所述回转架回转的中心轴向与其相铰接；

所述测量臂的第一端与所述翻转架滑动连接，所述测量臂的第二端设置有沿其滑动方向设置的对接引导结构。

2.根据权利要求1所述的收放式桥梁检测臂，其特征在于，

所述翻转吊臂包括垂直设置的第一连接臂和第二连接臂；

所述第一连接臂的一端用于连接预检测桥梁上的搭载平台，另一端与靠近所述第二连接臂其中一端的侧壁转动连接，所述第二连接臂的另一端转动连接所述回转架。

3.根据权利要求2所述的收放式桥梁检测臂，其特征在于，

所述翻转吊臂还包括水平固定座和翻转座；

所述水平固定座用于连接预检测桥梁上的搭载平台，所述翻转座与所述水平固定座相铰接，所述翻转座的端面上安装所述第一连接臂的一端。

4.根据权利要求1所述的收放式桥梁检测臂，其特征在于，

所述测量臂的第一端插装于所述翻转架内侧的导向通道中；

所述测量臂与所述翻转架之间通过齿轮齿条驱动机构相连接。

5.根据权利要求1所述的收放式桥梁检测臂，其特征在于，

所述测量臂上设有用于检测小车行走的轨道，所述测量臂由多个单元分段首尾依次拼装而成。

6.根据权利要求1所述的收放式桥梁检测臂，其特征在于，

所述对接引导结构包括设置在所述测量臂第二端的对接阴头或对接阳头。

7.根据权利要求3所述的收放式桥梁检测臂，其特征在于，

所述翻转座的一端与所述水平固定座的一端相铰接，所述翻转座与所述水平固定座之间还通过第一液压缸相连接；

和/或，所述第一连接臂的另一端与靠近所述第二连接臂其中一端的侧壁通过第一回转驱动转动连接，所述第二连接臂的另一端通过第二回转驱动转动连接所述回转架；

和/或，所述回转架的中部与所述翻转架的一端相铰接，所述回转架与所述翻转架之间还通过第二液压缸相连接。

8.一种桥梁检测平台，包括相对分设在预检测桥梁两侧的两个搭载平台，其特征在于，

还包括权利要求1-7中任意一项所述的收放式桥梁检测臂；

两套所述收放式桥梁检测臂的翻转吊臂的一端与相应侧的所述搭载平台相连接；

两套所述收放式桥梁检测臂的测量臂均位于预检测桥梁的下侧，且两个所述测量臂的第二端相对通过所述对接引导结构构成滑动连接。

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