CN112198167A - 一种伸缩式桥梁缆索检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁领域，提供了一种伸缩式桥梁缆索检测装置，包括：伸缩杆，伸缩杆包括上杆体和下杆体；多个摄像头；两个夹紧机构，两个夹紧机构分别设置在上杆体的上端和下杆体的下端，夹紧机构包括四个夹紧组件，夹紧组件包括转动轴、弧形板、螺杆和导向杆；两个驱动机构，驱动机构包括四个锥齿轮和一个电机，四个锥齿轮分别安装在四个夹紧组件的转动轴上，相邻的两个锥齿轮互相啮合，电机用于驱动其中一根转动轴旋转；至少一个电动推杆，电动推杆的第一端与上杆体的外壁连接，电动推杆的第二端与下杆体的外壁连接；以及控制器、无线通讯模块和电源。本发明提供的一种伸缩式桥梁缆索检测装置，不容易与缆索之间出现打滑现象。

Description

一种伸缩式桥梁缆索检测装置

技术领域

本发明涉及桥梁领域，具体公开了一种伸缩式桥梁缆索检测装置。

背景技术

目前，缆索体系作为现代桥梁的新形式，在世界范围内得到了广泛的应用，我国及其他国家都已经建造了大量的斜拉桥及悬索桥。在使用时，由于缆索长期暴露在空气中，其表面的聚乙烯保护层将出现不同程度的硬化和老化，内部钢丝束也容易因空气中的水分和其他酸性物质而受到腐蚀，严重者甚至出现断丝现象，危及桥梁的安全。因此，定期对桥梁上的缆索进行检测是非常必要的。

专利号为CN103194967B的中国发明专利和专利号为CN201933407U的中国实用新型专利分别公开了一种桥梁缆索的检测系统和一种缆索检测机器人，其都是通过滚轮带动整个检测装置在缆索上爬行，从而完成检测。但是由于滚轮是一种轮体结构，因此其与缆索之间的摩擦系数不会很大，再加上其他零部件的重力起到向下拖拽的作用，因此滚轮很容易与缆索之间出现打滑现象，严重时甚至导致整个检测装置掉落。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种伸缩式桥梁缆索检测装置，使其不容易与缆索之间出现打滑现象。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种伸缩式桥梁缆索检测装置，包括：

伸缩杆，所述伸缩杆包括上杆体和下杆体，所述上杆体和所述下杆体均为横截面为矩形的中空杆状结构，所述上杆体和所述下杆体的一侧的板体均能够打开、以放入缆索，所述下杆体套设在所述上杆体的外侧、且与所述上杆体滑动连接；

多个摄像头，所述多个摄像头沿周向均布在所述上杆体和/或所述下杆体的内壁上；

两个夹紧机构，所述两个夹紧机构分别设置在所述上杆体的上端和所述下杆体的下端，所述夹紧机构用于夹紧所述缆索，所述夹紧机构包括四个夹紧组件，所述四个夹紧组件沿周向均布在所述上杆体或所述下杆体的内壁，所述缆索位于所述四个夹紧组件之间，所述四个夹紧组件能够同时对所述缆索进行压紧，所述夹紧组件包括转动轴、弧形板、螺杆和导向杆，所述转动轴沿横向设置、且与所述上杆体或所述下杆体的内壁转动连接，所述弧形板设置在所述上杆体或所述下杆体的内侧，所述弧形板的内侧形成有与缆索的外周面相适应的弧形面，所述螺杆与所述转动轴同轴设置，所述螺杆的第一端与所述弧形板固定连接，所述螺杆的第二端与所述转动轴螺纹连接，所述导向杆沿横向设置，所述导向杆的第一端与所述弧形板连接，所述导向杆的第二端沿横向穿过所述上杆体或所述下杆体后延伸至外部空间；

两个驱动机构，所述两个驱动机构与所述两个夹紧机构一一对应设置，所述驱动机构包括四个锥齿轮和一个电机，所述四个锥齿轮分别安装在所述四个夹紧组件的转动轴上、且位于所述上杆体或所述下杆体的外侧，相邻的两个所述锥齿轮互相啮合，所述电机安装在所述上杆体或所述下杆体的外壁上、用于驱动其中一根所述转动轴旋转；

至少一个电动推杆，所述电动推杆的第一端与所述上杆体的外壁连接，所述电动推杆的第二端与所述下杆体的外壁连接；以及

控制器、无线通讯模块和电源，所述控制器、所述无线通讯模块和所述电源均安装在所述上杆体和/或所述下杆体上，所述控制器与所述摄像头、所述电机、所述电动推杆、所述无线通讯模块和所述电源均电连接。

进一步地，还包括设置在所述弧形板两侧的两块侧板，每块所述侧板的第一侧均与所述弧形板通过旋转轴转动连接，所述旋转轴上套设有扭簧，所述扭簧使得所述侧板的第二侧具有远离所述上杆体或所述下杆体的趋势。

进一步地，所述弧形板的外侧安装有固定块，所述固定块的内部形成有腔体，所述腔体内设置有两个牵引机构，所述两个牵引机构分别设置在所述腔体内部的两端、且与所述两块侧板一一对应设置，所述牵引机构包括导向块、钢丝绳和电磁铁，所述导向块可在所述腔体内滑动，钢丝绳的第一端与所述导向块连接，所述钢丝绳的第二端穿过所述固定块后与对应的所述侧板连接，所述电磁铁安装在所述导向块的靠近所述腔体中部的一侧、且与所述控制器电连接。

进一步地，每个所述弧形板和所述侧板的外侧表面均开有容纳槽，所有的所述容纳槽形成环形槽，所述环形槽内套设有橡胶圈。

进一步地，其中一个所述容纳槽内设置有第一螺钉和第二螺钉，所述第一螺钉和所述第二螺钉均与所述容纳槽的槽壁螺纹连接，所述橡胶圈拉伸后的第一端套设在所述第一螺钉上，所述胶圈拉伸后的第二端套设在所述第二螺钉上，所述第一螺钉的螺钉头和所述第二螺钉的螺钉头分别用于防止所述橡胶圈从所述容纳槽内脱离。

进一步地，每块所述弧形板和所述侧板的内侧均安装有柔性垫层，所述柔性垫层由摩擦系数较大的弹性材料制成。

进一步地，所述电动推杆具有两个、且分别设置在所述伸缩杆的两侧。

本方案的工作原理及有益效果在于：

1.本发明提供的一种伸缩式桥梁缆索检测装置，通过四个夹紧组件实现对缆索的夹紧。当电机工作时，会带动一根转动轴旋转。当这根转动轴旋转时，由于导向杆的作用，螺杆会逐渐从转动轴的螺纹孔内伸出，并推动对应的弧形板向着靠近缆索的方向移动，直到弧形板压紧缆索。同时这根转动轴的旋转会被四个互相啮合锥齿轮传递给其它三个转动轴，进而使得四个夹紧组件的弧形板同时压紧缆索，从而实现对缆索的夹紧。这种夹紧方式与传统的轮体结构相比，与缆索之间的摩擦力更大，因此对缆索的夹紧效果更好，不容易出现打滑现象。

2.本发明提供的一种伸缩式桥梁缆索检测装置，在弧形板的两侧还增设了两块侧板。当需要对较粗的缆索进行夹紧时，弧形板的弧形面与缆索的圆周面就会不相适应，而此时增设的两块侧板在扭簧的作用下也会夹紧缆索，从而增加了整个夹紧机构与缆索的摩擦力，使得夹紧机构能够夹紧大小不同的缆索，提高了整个夹紧机构的适应性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视结构示意图；

图3为图2中沿A-A方向的剖面结构示意图；

图4为夹紧机构的结构示意图；

图5为夹紧机构的正视结构示意图；

图6为图5中B部的放大结构示意图；

图7为图5中C部的放大结构示意图；

图8为夹紧机构的俯视结构示意图。

附图中标记如下：10-伸缩杆、11-上杆体、12-下杆体、13-锁紧螺钉、14-板体、20-摄像头、30-夹紧机构、31-夹紧组件、32-转动轴、321-螺纹孔、33-弧形板、331-弧形面、332-容纳槽、333-橡胶圈、334-第一螺钉、335-第二螺钉、34-螺杆、35-导向杆、36-侧板、37-柔性垫层、38-扭簧、39-固定块、391-腔体、40-驱动机构、41-锥齿轮、42-电机、50-电动推杆、60-控制器、70-无线通讯模块、80-电源、90-牵引机构、91-导向块、92-钢丝绳、93-电磁铁。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：如图1-8所示，本发明提供一种伸缩式桥梁缆索检测装置，包括伸缩杆10、摄像头20、夹紧机构30、驱动机构40、电动推杆50、控制器60、无线通讯模块70和电源80。

伸缩杆10包括上杆体11和下杆体12，上杆体11和下杆体12均为横截面为矩形的中空杆状结构。下杆体12套设在上杆体11的外侧、且与上杆体11滑动连接。上杆体11和下杆体12的一侧的板体14均能够打开、以便于将缆索放入伸缩杆10的内部，缆索被放入伸缩杆10后再通过锁紧螺钉13对板体14进行锁定复位，这样缆索就被限制在了伸缩杆10的内部。优选地，锁紧螺钉13是沿纵向对板体14进行锁定的，以免对伸缩杆10的伸缩造成影响。

摄像头20具有多个，多个摄像头20沿周向均布在上杆体11和/或下杆体12的内壁上。

夹紧机构30具有两个，两个夹紧机构30分别设置在上杆体11的上端和下杆体12的下端，夹紧机构30用于夹紧缆索。夹紧机构30包括四个夹紧组件31，四个夹紧组件31沿周向均布在上杆体11或下杆体12的内壁，缆索位于四个夹紧组件31之间，四个夹紧组件31能够同时对缆索进行压紧。

具体地，夹紧组件31包括转动轴32、弧形板33、螺杆34和导向杆35。转动轴32沿横向设置、且与上杆体11或下杆体12的内壁通过轴承转动连接，转动轴32的靠近缆索的一端开有螺纹孔321。弧形板33设置在上杆体11或下杆体12的内侧，弧形板33的内侧形成有与缆索的外周面相适应的弧形面331。螺杆34与转动轴32同轴设置，螺杆34的第一端与弧形板33固定连接，螺杆34的第二端与转动轴32的螺纹孔321螺纹连接。导向杆35沿横向设置，导向杆35的第一端与弧形板33连接，导向杆35的第二端沿横向穿过上杆体11或下杆体12后延伸至外部空间。

当转动轴32旋转时，由于导向杆35的作用，螺杆34会逐渐从转动轴32的螺纹孔321内伸出，并推动对应的弧形板33向着靠近缆索的方向移动，直到弧形板33压紧缆索。因此只要以合适的方向同时转动四个夹紧组件31的转动轴32，那么四个夹紧组件31的弧形板33就能够同时对缆索进行压紧，从而实现对缆索的夹紧。

驱动机构40具有两个，两个驱动机构40分别设置在上杆体11的上端和下杆体12的下端、与两个夹紧机构30一一对应。具体地，驱动机构40包括四个锥齿轮41和一个电机42。四个锥齿轮41分别安装在四个夹紧组件31的转动轴32上、且位于上杆体11或下杆体12的外侧，相邻的两个锥齿轮41互相啮合，电机42安装在上杆体11或下杆体12的外壁上、用于驱动其中一根转动轴32旋转。

夹紧机构30的工作过程为：当电机42工作时，会带动一根转动轴32旋转。当这根转动轴32旋转时，在四个互相啮合的锥齿轮41的传递作用下，其它三个转动轴32也会同步旋转，这样四个夹紧组件31的转动轴32就会同时旋转，进而使得四个夹紧组件31的弧形板33同时压紧缆索，从而实现对缆索的夹紧。当电机42反转时，四个夹紧组件31的弧形板33就会同时远离缆索，夹紧机构30就会复位。这种夹紧方式与传统的轮体结构相比，与缆索之间的摩擦力更大，因此对缆索的夹紧效果更好，不容易出现打滑现象。

值得说明的是，每个夹紧组件31中的转动轴32的螺纹孔321和螺杆34的螺旋方向并不完全相同，以在四个锥齿轮41的传递作用下，四个夹紧组件31的弧形板33能够同步运动为准。

电动推杆50至少具有一个，电动推杆50的第一端与上杆体11的外壁连接，电动推杆50的第二端与下杆体12的外壁连接。

控制器60、无线通讯模块70和电源80。控制器60、无线通讯模块70和电源80均安装在上杆体11和/或下杆体12上。控制器60与摄像头20、电机42、电动推杆50、无线通讯模块70和电源80均电连接，用于这些器件工作。

检测装置的工作过程为：首先，工作人员打开上杆体11和下杆体12上的板体14，将缆索放入伸缩杆10的内部、并调整位置使其位于四个夹紧组件31之间。再通过锁紧螺钉13将板体14锁定复位。

然后，位于上杆体11上端的夹紧机构30工作，对缆索进行夹紧。电动推杆50收缩，拉动下杆体12向上滑动。

接着，位于下杆体12下端的夹紧机构30工作，对缆索进行夹紧。位于上杆体11上端的夹紧机构30复位。电动推杆50伸长，推动上杆体11向上滑动，上杆体11在向上滑动的过程中，多个摄像头20能够全方位的拍摄缆索的表面图像，并将图像信息通过控制器60和无线通讯模块70实时传递给外部接收设备。工作人员通过外部接收设备就能够实时观看到缆索的表面图像视频，从而判断缆索是否需要维修。

最后，位于上杆体11上端的夹紧机构30再次工作，对缆索进行夹紧。位于下杆体12下端的夹紧机构30复位。电动推杆50再次收缩，拉动下杆体12再次向上滑动。

如此循环进行，整个检测装置就能够逐渐向上移动，从而检测完整根缆索。

在一个实施例中，还包括设置在弧形板33两侧的两块侧板36。每块侧板36的第一侧均与弧形板33通过旋转轴转动连接。旋转轴上套设有扭簧38，扭簧38的第一端与侧板36连接，扭簧38的第二端与弧形板33连接，扭簧38使得侧板36的第二侧具有远离上杆体11或下杆体12的趋势。

当需要对较粗的缆索进行夹紧时，这时弧形板33的弧形面331与缆索的圆周面就会不相适应。而此时增设的两块侧板36在扭簧38的作用下也会夹紧缆索，从而增加了整个夹紧机构30与缆索的摩擦力，使得夹紧机构30能够夹紧大小不同的缆索，提高了整个夹紧机构30的适应性。

在一个实施例中，弧形板33的外侧安装有固定块39。固定块39的内部形成有腔体391，为了便于理解，图6将腔体391的内部敞开画出。腔体391内设置有两个牵引机构90，两个牵引机构90分别设置在腔体391内部的两端、且与两块侧板36一一对应设置。

具体地，牵引机构90包括导向块91、钢丝绳92和电磁铁93。导向块91可在腔体391内滑动，钢丝绳92的第一端与导向块91连接，钢丝绳92的第二端穿过固定块39后与对应的侧板36连接。电磁铁93安装在导向块91的靠近腔体391中部的一侧、且与控制器60电连接。

初始状态下，两个牵引机构90的电磁铁93均通电，此时钢丝绳92对对应的侧板36产生拉力，避免侧板36在扭簧38的作用下翻转到弧形板33的内侧，便于后续检测装置的工作。

当需要夹紧缆索时，待弧形板33压紧缆索后，两个牵引机构90电磁铁93同时断电，此时侧板36就会在扭簧38的作用下进一步压紧缆索，从而增加了整个夹紧机构30与缆索的摩擦力。

当夹紧机构30需要复位时，两个牵引机构90的电磁铁93先同时通电，此时钢丝绳92对对应的侧板36产生拉力，使得侧板36先离开缆索。

在一个实施例中，每个弧形板33和侧板36的外侧表面均开有容纳槽332。所有的容纳槽332形成环形槽，环形槽内套设有橡胶圈333。橡胶圈333为具有弹性的环状橡胶制品。

值得说明的是不论夹紧机构30是处于工作状态还是复位状态，橡胶圈333始终都处于被撑大的状态，即橡胶圈333始终都使得四个夹紧组件31的弧形板33具有靠近缆索的趋势。从而使得夹紧机构30工作时，弧形板33对缆索的压力更大，进一步增大了整个夹紧机构30与缆索的摩擦力。

在一个实施例中，其中一个容纳槽332内设置有第一螺钉334和第二螺钉335。第一螺钉334和第二螺钉335均与容纳槽332的槽壁螺纹连接。

橡胶圈333的安装过程为：首先工作人员将第一螺钉334和第二螺钉335旋出一部分。再拉伸橡胶圈333的两端，将拉伸后的橡胶圈333的第一端套设在第一螺钉334上、第二端套设在第二螺钉335上。最后再将第一螺钉334和第二螺钉335旋进容纳槽332，直至第一螺钉334的螺钉头和第二螺钉335的螺钉头抵触到弧形板33或侧板36的外侧。第一螺钉334的螺钉头和第二螺钉335的螺钉头分别用于防止橡胶圈333从容纳槽332内脱离。

这种设计能够避免将缆索放入伸缩杆10和从伸缩杆10取出缆索时，出现先剪断橡胶圈333，再打结，然后再剪断橡胶圈333的情况。有利于橡胶圈333的重复使用。

在一个实施例中，每块弧形板33和侧板36的内侧均安装有柔性垫层37，柔性垫层37由摩擦系数较大的弹性材料制成。柔性垫层37一方面能够避免弧形板33和侧板36与缆索之间的刚性接触，从而保缆索；另一方面还能进一步增加整个夹紧机构30与缆索的摩擦力。

在一个实施例中，电动推杆50具有两个、且分别设置在伸缩杆10的两侧。两个电动推杆50同步工作有利于使得整个检测装置在工作时保持平稳。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (7)

1.一种伸缩式桥梁缆索检测装置，其特征在于：包括：

伸缩杆，所述伸缩杆包括上杆体和下杆体，所述上杆体和所述下杆体均为横截面为矩形的中空杆状结构，所述上杆体和所述下杆体的一侧的板体均能够打开、以放入缆索，所述下杆体套设在所述上杆体的外侧、且与所述上杆体滑动连接；

多个摄像头，所述多个摄像头沿周向均布在所述上杆体和/或所述下杆体的内壁上；

两个夹紧机构，所述两个夹紧机构分别设置在所述上杆体的上端和所述下杆体的下端，所述夹紧机构用于夹紧所述缆索，所述夹紧机构包括四个夹紧组件，所述四个夹紧组件沿周向均布在所述上杆体或所述下杆体的内壁，所述缆索位于所述四个夹紧组件之间，所述四个夹紧组件能够同时对所述缆索进行压紧，所述夹紧组件包括转动轴、弧形板、螺杆和导向杆，所述转动轴沿横向设置、且与所述上杆体或所述下杆体的内壁转动连接，所述弧形板设置在所述上杆体或所述下杆体的内侧，所述弧形板的内侧形成有与缆索的外周面相适应的弧形面，所述螺杆与所述转动轴同轴设置，所述螺杆的第一端与所述弧形板固定连接，所述螺杆的第二端与所述转动轴螺纹连接，所述导向杆沿横向设置，所述导向杆的第一端与所述弧形板连接，所述导向杆的第二端沿横向穿过所述上杆体或所述下杆体后延伸至外部空间；

两个驱动机构，所述两个驱动机构与所述两个夹紧机构一一对应设置，所述驱动机构包括四个锥齿轮和一个电机，所述四个锥齿轮分别安装在所述四个夹紧组件的转动轴上、且位于所述上杆体或所述下杆体的外侧，相邻的两个所述锥齿轮互相啮合，所述电机安装在所述上杆体或所述下杆体的外壁上、用于驱动其中一根所述转动轴旋转；

至少一个电动推杆，所述电动推杆的第一端与所述上杆体的外壁连接，所述电动推杆的第二端与所述下杆体的外壁连接；以及

控制器、无线通讯模块和电源，所述控制器、所述无线通讯模块和所述电源均安装在所述上杆体和/或所述下杆体上，所述控制器与所述摄像头、所述电机、所述电动推杆、所述无线通讯模块和所述电源均电连接。

2.根据权利要求1所述的伸缩式桥梁缆索检测装置，其特征在于：还包括设置在所述弧形板两侧的两块侧板，每块所述侧板的第一侧均与所述弧形板通过转动轴转动连接，所述转动轴上套设有扭簧，所述扭簧使得所述侧板的第二侧具有远离所述上杆体或所述下杆体的趋势。

3.根据权利要求1所述的伸缩式桥梁缆索检测装置，其特征在于：所述弧形板的外侧安装有固定块，所述固定块的内部形成有腔体，所述腔体内设置有两个牵引机构，所述两个牵引机构分别设置在所述腔体内部的两端、且与所述两块侧板一一对应设置，所述牵引机构包括导向块、钢丝绳和电磁铁，所述导向块可在所述腔体内滑动，钢丝绳的第一端与所述导向块连接，所述钢丝绳的第二端穿过所述固定块后与对应的所述侧板连接，所述电磁铁安装在所述导向块的靠近所述腔体中部的一侧、且与所述控制器电连接。

4.根据权利要求2所述的伸缩式桥梁缆索检测装置，其特征在于：每个所述弧形板和所述侧板的外侧表面均开有容纳槽，所有的所述容纳槽形成环形槽，所述环形槽内套设有橡胶圈。

5.根据权利要求4所述的伸缩式桥梁缆索检测装置，其特征在于：其中一个所述容纳槽内设置有第一螺钉和第二螺钉，所述第一螺钉和所述第二螺钉均与所述容纳槽的槽壁螺纹连接，所述橡胶圈拉伸后的第一端套设在所述第一螺钉上，所述胶圈拉伸后的第二端套设在所述第二螺钉上，所述第一螺钉的螺钉头和所述第二螺钉的螺钉头分别用于防止所述橡胶圈从所述容纳槽内脱离。

6.根据权利要求2所述的伸缩式桥梁缆索检测装置，其特征在于：每块所述弧形板和所述侧板的内侧均安装有柔性垫层，所述柔性垫层由摩擦系数较大的弹性材料制成。

7.根据权利要求1所述的伸缩式桥梁缆索检测装置，其特征在于：所述电动推杆具有两个、且分别设置在所述伸缩杆的两侧。

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