CN112414942A - 一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及缆索检测技术领域，尤其为一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，包括左侧系统和右侧系统两个对称系统，所述左侧系统设置有上旋转开闭系统与下旋转开闭系统，所述上旋转开闭系统与下旋转开闭系统之间设置有拍摄距离可调的摄像系统，所述摄像系统与上旋转开闭系统和下旋转开闭系统之间分别设置有压紧机构，对称系统的外侧均设置有遮光结构，对称系统的上下两侧均设置有连接结构。本发明多使用螺栓连接，结构简单，维修保养方便，生产制造成本低，可带来较好地经济效益；螺栓和紧定螺钉等刚性连接，保证了检测装置的检测过程中的稳定性，提高了检测装置的抗外界干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及缆索检测技术领域，具体为一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置。
背景技术
斜拉桥因其造型美观，造价较低，抗震性好等特点，被越来越多地应用于交通运输事业中。缆索是斜拉桥的主要受力构件之一，是整座桥梁的生命线。但由于缆索长期暴露在空气之中，受到风吹日晒、雨水侵蚀的影响，缆索表面保护层甚至缆索内部钢丝会产生不同程度的损伤。严重时将直接影响桥梁的正常使用，危机人民的生命财产安全。为了监督缆索状态，尽早发现损伤，及时干预，降低维修费用，避免因缆索破损引起的更加严重的损失，定期对拉索进行安全监测是十分有必要的。
常见的桥梁缆索检测装置获取的视频与图像难以满足后期处理的需要。并未充分考虑图像采集与后期处理的结合，拍摄的视频图像背景复杂，拍摄过程中由于阳光照射等原因可能存在一些光线问题，并且由于图像采集装置与缆索攀爬装置一体，相机拍摄视频往往受电机振动影响而发生抖动。这些都为后期缆索表面区域提取，多路视频拼接，缺陷定位测量等图像处理操作增加了不必要的负担和未知因素的影响，从而难以提出适用性较强的后期处理算法，难以推进桥梁缆索的智能化检测进程。此外目前缆索检测装置针对不同直径的缆索主要依靠相机自动变焦，缆索直径的有效检测范围较小。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，可以获取背景可控的检测视频，便于后期图像处理，减少人工操作，实现缆索损伤检测的自动化，并且可检测的缆索直径范围较大。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，包括左侧系统和右侧系统两个对称系统，所述左侧系统设置有上旋转开闭系统与下旋转开闭系统，所述上旋转开闭系统与下旋转开闭系统之间设置有拍摄距离可调的摄像系统，所述摄像系统与上旋转开闭系统和下旋转开闭系统之间分别设置有压紧机构，对称系统的外侧均设置有遮光结构，对称系统的上下两侧均设置有连接结构，其中：
所述左侧系统与右侧系统以缆索为中心，结构对称，且结构相同，通过上下四个连接结构相连，组成一个密闭的检测空间；
所述上旋转开闭系统包括上顶板和上旋转弧板，所述上顶板上侧设置有第一电机，所述第一电机通过齿轮与上旋转弧板中设置的齿条相连；所述上旋转弧板上方设置有叶片，所述叶片通过下方矩形突起与上旋转弧板的矩形槽相连，所述叶片上方的圆柱形凸起与上顶板中的环形槽相连；所述上旋转弧板下方设置有滚子，滚子下方设置有上底板，所述上顶板的底部设置有上底板，且上底板通过螺栓与左侧系统和右侧系统可拆卸连接；
所述下旋转开闭系统包括下顶板和下旋转弧板，所述下顶板上侧设置有第二电机，所述第二电机通过齿轮与下旋转弧板中设置的齿条相连，所述下旋转弧板上方设置有叶片，叶片通过下方矩形突起与下旋转弧板上方的矩形槽相连，叶片上方的圆柱形凸起与下顶板中的环形槽相连；所述下旋转弧板下方设置有滚子，滚子下方设置有下底板，所述下顶板的顶部设置有上底板，且上底板通过螺栓与左侧系统和右侧系统可拆卸连接；
所述摄像系统包括支撑架，所述支撑架一侧的中心位置通过螺栓连接设置有相机架，所述相机架下侧设置有调距电机，所述调距电机与相机架通过安装螺栓连接，所述相机架上侧安装有丝杠轴，所述调距电机通过皮带与丝杠轴传动连接，所述丝杠轴固定连接有云台座，所述云台座通过滑槽设置在相机架上，所述云台座上方通过减震橡胶设置有云台架，所述云台架上方设置有相机与照明系统；
所述压紧机构分别设置在摄像系统与上旋转开闭系统及摄像系统与下旋转开闭系统之间，其包括压紧架、安装筒，所述安装筒通过螺栓设置在支撑架上，所述压紧架设置在安装筒内，所述压紧架前段安装有圆柱滚轮；
所述遮光机构包括第一遮光板和第二遮光板，所述第一遮光板与第二遮光板呈内外交叉设置，通过上底板与下顶板之间的圆形轨道设置在左侧系统外侧；
所述连接机构包括第一连接块和第二连接块，第一连接块设置在上顶板上侧，第二连接块设置在下底板下侧。
优选的，所述上顶板与上底板和下底板与下顶板之间设置有支撑套，用以保证底板与顶板间距，所述支撑套两侧设置有调隙垫片，便于精确控制间距，保证旋转弧板正常转动。
优选的，所述第一遮光板与第二遮光板通过彼此半径不同及自身厚度变化，配合上底板与下顶板上设置的圆形轨道可实现轴向180°完全遮光及90°开启，即可为检测时提供密闭空间,又可为检测装置的维修养护留出通道。
优选的，所述第一遮光板与第二遮光板内侧可设置专用靶标，便于后期对获取的多路检测视频进行图像拼接，缆索及表面缺陷三维重建等智能化检测所需的操作。
优选的，所述左侧系统与右侧系统共包含六个支撑架，每个支撑架均可安装一个摄像系统，所述检测装置最多支持个摄像系统，增加了缆索直径的检测范围，并为相机和镜头选型提供了较大空间。
优选的，所述支撑架进行了有限元分析，在受力和变形较大的转角处设置筋板，以保证结构强度。
优选的，所述安装筒与压紧架之间设置有弹簧和紧定限位螺钉，所述压紧机构既可以利用弹簧自身弹力适应不同直径的缆索检测，也可以使用紧定限位螺钉固定压紧架伸出安装筒的位置，以避免检测过程中因使用弹性元件而出现晃动，便于获取高质量检测图像。
优选的，所述第一连接块螺栓孔两侧设置有矩形凸起，第二连接块螺栓孔两侧有矩形孔，通过螺栓、矩形凸起与矩形孔的配合实现左侧系统与右侧系统的连接，结构简单，连接精度、强度高，避免了单纯的螺栓连接及弹性连接锁止机构在检测过程中可能出在的连接不稳现象，便于获得高质量检测图像。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明多使用螺栓连接，结构简单，维修保养方便，生产制造成本低，可带来较好地经济效益；螺栓和紧定螺钉等刚性连接，保证了检测装置的检测过程中的稳定性，提高了检测装置的抗外界干扰能力。
2、本发明将检测与爬升分离，可搭配无人机或者专业缆索爬升机器人作为爬升动力，避免检测时因图像采集装置受缆索爬升装置影响而获取质量不佳的检测图像。这种设计方式虽然表面上将检测复杂化，但可以使检测装置获取更高质量的检测图像，并且爬升动力的选择也可以多样化。此外这种设计方式可以极大简化检测装置的设计及加工制造，降低检测成本，实现以最小的加工难度与成本，实现最高精度的检测。使用无人机或者专业缆索爬升机器人作为爬升动力时可以大幅提高检测效率，符合缆索检测发展的趋势。
3、本发明可以提供可控的、密闭的检测环境，可以避免外界环境的干扰，并可根据需求为视觉相机提供标记，实现更高需求的测量，满足缆索检测向智能化发展的需求。
4、本发明设置了调距电机，可以调整拍摄装置与缆索的距离，增加了缆索直径的检测范围；此外，本装置最多可支持六个摄像系统，提高了装置的适用性。
附图说明
图1为本发明整体结构的主视图；
图2为本发明整体结构的俯视图；
图3为本发明左侧系统的结构示意图；
图4为本发明上旋转开闭系统的结构示意图；
图5为本发明摄像系统与压紧机构的结构示意图；
图6为本发明遮光机构部分的结构示意图；
图7为本发明连接机构部分的结构示意图。
图中：1左侧系统，2右侧系统，3缆索，101上旋转开闭系统，102下旋转开闭系统，103摄像系统，104压紧结构，105遮光结构，106连接结构，10101上顶板，10102第一电机，10103上旋转弧板，10104叶片，10105上底板，10106支撑套，10107调隙垫片，10201下顶板，10202第二电机，10203下旋转弧板，10204下底板，10301支撑架，10302相机架，10303调距电机，10304丝杠轴，10305云台座，10306减震橡胶，10307云台架，10308摄像与照明装置，10401压紧架，10402安装筒，10403紧定限位螺钉，10501第一遮光板10502第二遮光板，10601第一连接块，10602第二连接块。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
如附图1至附图7所示：本发明提供一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，包括左侧系统1和右侧系统2两个对称系统，左侧系统1设置有上旋转开闭系统101与下旋转开闭系统102，上旋转开闭系统101与下旋转开闭系统102之间设置有拍摄距离可调的摄像系统103，摄像系统103与上旋转开闭系统101和下旋转开闭系统102之间分别设置有压紧机构104，对称系统的外侧均设置有遮光结构105，对称系统的上下两侧均设置有连接结构106。
本发明的检测装置整体安装在缆索3上，如图1、图2所示，左侧系统1与右侧系统2通过连接机构106相连，组成一个密闭整体，检测装置的爬升动力可灵活选择，即可使用无人机连接检测装置，也可使用专业缆索爬升机器人带动检测装置,下面结合附图对本发明的各部分进行详细说明。
如图3所示，左侧系统1包括上旋转开闭系统101、下旋转开闭系统102、摄像系统103、压紧机构104、遮光机构105和连接机构106；上旋转开闭系统101与下旋转开闭系统102通过支撑架10301相连，支撑架10301设置有3个，相邻支撑架之间间隔60°；摄像系统103通过螺栓连接在支撑架10301中部；压紧机构104通过螺栓连接设置在摄像系统103与上旋转开闭系统101和摄像系统103与下旋转开闭系统102之间；遮光机构105通过安装槽设置在对称系统的外侧；连接机构106设置在上旋转开闭系统101上部及下旋转开闭系统102下部。
如图3、图4所示，上旋转开闭系统101包括包括上顶板10101和上旋转弧板10103，上顶板10101上侧设置有第一电机10102，第一电机10102通过安装螺栓固定在上顶板10101上侧，并通过齿轮齿条传动，带动上旋转弧板10103旋转；上旋转弧板10103上方设置有叶片10104，叶片10104通过下方矩形突起与上旋转弧板10103上方的矩形槽相连，叶片10104上方的圆柱形凸起与上顶板10101中的环形槽相连；上旋转弧板10103上方的矩形槽成正六边形布置，通过矩形槽与环形槽的共同限制，将上旋转弧板10103的转动，变为叶片10104的开合运动；上旋转弧板10103下方设置有滚子，减少上旋转弧板10103的转动时的阻力，滚子下方设置有上底板10105,上底板10105上侧设置有弧形槽，限制滚子运动路径，便于润滑，上底板10105与上顶板10101通过螺栓连接，上底板10105与上顶板10101之间设置有支撑套10106，以保证底板与顶板间距，支撑套10106两侧设置有调隙垫片10107，便于精确控制间距，保证上旋转弧板10103正常转动。如图3所示，下旋转开闭系统102与上旋转开闭系统101的具体零部件结构有所差异，实施方式相同；
如图5所示，摄像系统103包括支撑架10301，支撑架10301中部通过螺栓连接设置有相机架10302，相机架10302下侧设置有调距电机10303，调距电机10303与相机架10302通过安装螺栓连接，调距电机10303通过皮带传动带动安装在相机架10302上侧的丝杠轴10304转动，丝杠轴10304与云台座10305相连，云台座10305通过滑槽与相机架10302相连，从而将丝杠轴10304的转动，变为云台座10305的前后滑动，云台架10307通过减震橡胶10306设置在云台座10305上，以缓解运动过程的振动对拍摄质量的影响，云台架10307上方设置有相机与照明系统10308。
如图3、图5所示，压紧机构104分别设置在摄像系统103与上旋转开闭系统101及摄像系统103与下旋转开闭系统102之间，包括压紧架10401、安装筒10402；安装筒10402通过螺栓连接设置在支撑架10301上，安装筒10402与压紧架10401之间设置有弹簧和紧定限位螺钉10403，从而使检测装置既可以利用弹簧自身弹力适应不同直径的缆索检测，也可以使用紧定限位螺钉10403固定压紧架10401伸出压紧筒10402的位置，从而避免检测过程中因使用弹性元件出现的晃动，便于获取高质量检测图像；压紧架10401前段设置有圆柱滚子，圆柱滚子表面为塑胶材质，可以减少检测过程中的振动，同时防止检测过程中对缆索造成二次伤害。
如图6所示，遮光机构105包括第一遮光板10501和第二遮光板10502；第二遮光板10502与第一遮光板10501内外交叉布置，通过上底板10105与下顶板10201之间的圆形轨道设置在左侧系统1外侧。第一遮光板10501与第二遮光板10502通过彼此半径不同及自身厚度变化，结合上底板10105与下顶板10201上设置的圆形轨道可实现轴向180°完全遮光及90°开启，即可为检测时提供密闭空间又可为检测装置的维修养护留出通道；第一遮光板10501与第二遮光板10502内侧可设置专用靶标，便于后期对获取的多路检测视频进行图像拼接，缆索及表面缺陷三维重建等智能化检测所需的操作。
如图7所示，连接机构106包括第一连接块10601和第二连接块10602，分别设置在左侧系统1与右侧系统2。第一连接块10601的螺栓孔两侧设置有矩形凸起，第二连接块10602的螺栓孔两侧有与矩形孔，通过螺栓及矩形凸起与矩形孔的配合实现左侧系统1与右侧系统2的连接，结构简单，连接精度、强度高，避免了单纯的螺栓连接及弹性连接锁止机构在检测过程中可能出在的连接不稳现象，便于获得高质量检测图像。
具体的，本发明的检测装置检测缆索时，首先确认检测装置中上旋转开闭系统101与下旋转开闭系统102中的叶片10104处在最大打开位置，摄像系统103中的云台座10305处在滑槽末端，压紧机构104中的紧定限位螺钉10403未处于紧定状态，遮光机构105中遮光板处于90°开启；然后通过连接机构106使用螺栓完成左侧系统1与右侧系统3的连接；接着使用电机调节叶片10104开口至合适大小，使用调距电机10303将摄像与照明装置10308移动至合适位置，调节紧定限位螺钉10403至紧定状态，根据实际需求在遮光板内侧设置相机靶标；最后确认检测装置正常运行后，关闭遮光机构105，使用无人机或专业缆索爬升机构提升检测装置，完成缆索检测。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，其特征在于：包括左侧系统(1)和右侧系统(2)两个对称系统，所述左侧系统(1)设置有上旋转开闭系统(101)与下旋转开闭系统(102)，所述上旋转开闭系统(101)与下旋转开闭系统(102)之间设置有拍摄距离可调的摄像系统(103)，所述摄像系统(103)与上旋转开闭系统(101)和下旋转开闭系统(102)之间分别设置有压紧机构(104)，对称系统的外侧均设置有遮光结构(105)，对称系统的上下两侧均设置有连接结构(106)，其中：
所述左侧系统(1)与右侧系统(2)以缆索(3)为中心，结构对称，且结构相同，通过上下四个连接结构(106)相连，组成一个密闭的检测空间；
所述上旋转开闭系统(101)包括上顶板(10101)和上旋转弧板(10103)，所述上顶板(10101)上侧设置有第一电机(10102)，所述第一电机(10102)通过齿轮与上旋转弧板(10103)中设置的齿条相连；所述上旋转弧板(10103)上方设置有叶片(10104)，所述叶片(10104)通过下方矩形突起与上旋转弧板(10103)的矩形槽相连，所述叶片(10104)上方的圆柱形凸起与上顶板(10101)中的环形槽相连；所述上旋转弧板(10103)下方设置有滚子，滚子下方设置有上底板(10105)，所述上顶板(10101)的底部设置有上底板(101015)，且上底板(10105)通过螺栓与左侧系统(1)和右侧系统(2)可拆卸连接；
所述下旋转开闭系统(102)包括下顶板(10201)和下旋转弧板(10203)，所述下顶板(10201)上侧设置有第二电机(10202)，所述第二电机(10202)通过齿轮与下旋转弧板(10203)中设置的齿条相连，所述下旋转弧板(10203)上方设置有叶片(10104)，叶片(10104)通过下方矩形突起与下旋转弧板(10203)上方的矩形槽相连，叶片(10104)上方的圆柱形凸起与下顶板(10201)中的环形槽相连；所述下旋转弧板(10203)下方设置有滚子，滚子下方设置有下底板(10204)，所述下顶板(10201)的顶部设置有上底板(10204)，且上底板(10204)通过螺栓与左侧系统(1)和右侧系统(2)可拆卸连接；
所述摄像系统(103)包括支撑架(10301)，所述支撑架(10301)一侧的中心位置通过螺栓连接设置有相机架(10302)，所述相机架(10302)下侧设置有调距电机(10303)，所述调距电机(10303)与相机架(10302)通过安装螺栓连接，所述相机架(10302)上侧安装有丝杠轴(10304)，所述调距电机(10303)通过皮带与丝杠轴(10304)传动连接，所述丝杠轴(10304)固定连接有云台座(10305)，所述云台座(10305)通过滑槽设置在相机架(10302)上，所述云台座(10305)上方通过减震橡胶(10306)设置有云台架(10307)，所述云台架(10307)上方设置有相机与照明系统(10308)；
所述压紧机构(104)分别设置在摄像系统(103)与上旋转开闭系统(101)及摄像系统(103)与下旋转开闭系统(102)之间，其包括压紧架(10401)、安装筒(10402)，所述安装筒(10402)通过螺栓设置在支撑架(10301)上，所述压紧架(10401)设置在安装筒(10402)内，所述压紧架(10401)前段安装有圆柱滚轮；
所述遮光机构(105)包括第一遮光板(10501)和第二遮光板(10502)，所述第一遮光板(10501)与第二遮光板(10502)呈内外交叉设置，通过上底板(10105)与下顶板(10201)之间的圆形轨道设置在左侧系统(1)外侧；
所述连接机构(106)包括第一连接块(10601)和第二连接块(10602)，第一连接块(10601)设置在上顶板(10101)上侧，第二连接块(10602)设置在下底板(10204)下侧。
2.根据权利要求1所述一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，其特征在于：所述上顶板(10101)与上底板(10105)和下底板(10204)与下顶板(10201)之间设置有支撑套(10106)，用以保证底板与顶板间距，所述支撑套(10106)两侧设置有调隙垫片(10107)，便于精确控制间距，保证旋转弧板正常转动。
3.根据权利要求1所述一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，其特征在于：所述第一遮光板(10501)与第二遮光板(10502)通过彼此半径不同及自身厚度变化，配合上底板(10105)与下顶板(10201)上设置的圆形轨道可实现轴向180°完全遮光及90°开启。
4.根据权利要求1所述一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，其特征在于：所述第一遮光板(10501)与第二遮光板(10502)内侧可设置专用靶标。
5.根据权利要求1所述一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，其特征在于：所述左侧系统(1)与右侧系统(2)共包含六个支撑架(10301)，每个支撑架(10301)均可安装一个摄像系统(103)，所述检测装置最多支持6个摄像系统(103)，增加了缆索直径的检测范围，并为相机和镜头选型提供了较大空间。
6.根据权利要求1所述一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，其特征在于：所述支撑架(10301)进行了有限元分析，在受力和变形较大的转角处设置筋板，以保证结构强度。
7.根据权利要求1所述一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，其特征在于：所述安装筒(10402)与压紧架(10401)之间设置有弹簧和紧定限位螺钉(10403)。
8.根据权利要求1所述一种检测空间密闭拍摄距离可调的可视化缆索检测装置，其特征在于：所述第一连接块(10601)螺栓孔两侧设置有矩形凸起，第二连接块(10602)螺栓孔两侧有矩形孔，通过螺栓、矩形凸起与矩形孔的配合实现左侧系统(1)与右侧系统(2)的连接。
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