CN113587828A - 一种桥梁墩柱检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种桥梁墩柱检测装置及方法，包括：爬升装置，环绕且可拆卸地设置于墩柱外围，用于沿着墩柱进行上下移动；环绕检测装置，设置于爬升装置的上部，用于对墩柱进行环绕检测；其中，爬升装置上均匀连接有多个托架，环绕检测装置通过托架与爬升装置相连接；托架上连接有多个均匀分布的相机，多个相机共同捕捉墩柱全角度的影像；爬升装置为模块化结构，包括多个爬升组件根据墩柱直径进行适配组装；所诉爬升装置、环绕检测装置、相机均与综合控制设备电连接，以实现对爬升装置的移动控制、对环绕检测装置和相机检测和捕捉的数据进行处理和显示。

Description

一种桥梁墩柱检测装置及方法

技术领域

本发明涉及桥梁检测技术领域，具体涉及一种桥梁墩柱检测装置及方法。

背景技术

目前桥梁墩柱尤其是高墩外观检测需要借助无人机近距离拍照观测、依靠望远镜或远距离观测仪等非接触式量测仪器，检测效率低，受天气影响非常大、仅能在好天气、通视及光线较好的条件下进行观测，同时现有的检测手段和技术对圆形墩柱外观病害观测和识别的准确率及精度低，不能够近距离对圆形圆形高墩外观病害进行识别和检测。

目前桥梁墩柱钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距检测仍然依赖传统的钢筋保护层检测仪，人工检测钢筋保护层、钢筋位置及钢筋间距时仅能对2m左右高度范围内的圆形墩柱进行检测，在借助伸长杠的基础上，也仅能对高度3m-4m范围以内的圆形墩柱钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距进行检测，针对在墩柱临坡侧及较高处的墩柱钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距，目前没有较好的检测手段及设备进行检测，存在圆形墩柱钢筋保护层、钢筋位置及钢筋间距质量控制的盲区。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种桥梁墩柱检测装置及方法，可满足在1200-2400mm等直径圆柱桥梁墩柱上稳定爬升，采用桥墩外观图像影像拼接技术及桥墩外观病害识别技术，近距离对墩柱外观病害进行检测和识别。通过利用钢筋保护层检测仪环绕检测平台装置设备，解决圆形高墩任一高度钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距检测的技术难题。

本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实现的：

一种桥梁墩柱检测装置，包括：

爬升装置，环绕且可拆卸地设置于墩柱外围，用于沿着墩柱进行上下移动；

环绕检测装置，设置于所述爬升装置的上部，用于对墩柱进行环绕检测；

其中，所述爬升装置上均匀连接有多个托架，所述环绕检测装置通过所述托架与所述爬升装置连接；

所述托架上连接有多个均匀分布的相机，多个所述相机共同捕捉墩柱全角度的影像；

所述爬升装置为模块化结构，包括多个爬升组件根据墩柱直径进行适配组装；

所述爬升装置、所述环绕检测装置、所述相机均与综合控制设备电连接，以实现对所述爬升装置的移动控制、对所述环绕检测装置和所述相机检测和捕捉的数据进行处理和显示。

进一步地，所述爬升组件包括横支架、竖支架、以及中间柱；

所述横支架和所述竖支架共同组成所述爬升组件的框架；

相邻的所述爬升组件的相邻的所述竖支架通过所述中间柱相连接，并在连接处设有爬升轮，每个所述爬升轮均配备有独立的动力电机。

进一步地，所述环绕检测装置包括环形轨道、扫描仪、载车、摆臂；

所述载车具有多个槽型轮；所述槽型轮与所述环形轨道相适配；

所述摆臂一端与所述扫描仪相连接，所述扫描仪可围绕连接处进行适配转动；

所述摆臂的另一端与所述载车相连接，所述摆臂可围绕连接处进行适配转动。

进一步地，至少一个所述槽型轮设置为主动轮，设置为主动轮的所述槽型轮被所述载车内部的驱动件驱动，带动所述载车沿所述环形轨道移动；

所述环形轨道为钢铁材质制成，设置为主动轮的所述槽型轮具有磁性，且与所述环形轨道吸附配合。

进一步地，所述环形轨道为模块化结构，包括多个轨道组件进行适配组装；

所述轨道组件的两端为适配结构，一个所述轨道组件的头部与相邻的所述轨道组件的尾部进行适配插接。

进一步地，所述相机通过万向管连接在所述托架上；

所述万向管用于调节所述相机的角度和与墩柱相配合的位置。

进一步地，所述爬升轮为橡胶轮。

一种桥梁墩柱检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：对所述爬升装置、所述环绕检测装置、所述托架、所述相机进行组装调试；

步骤2：对所述相机进行位置和焦距的调整；

步骤3：通过所述综合控制设备控制所述爬升装置上行，同时所述相机对墩柱外观进行影像捕捉；

步骤4：所述爬升装置停止上行，所述环绕检测装置环绕墩柱运行并对钢筋保护层进行检测；

步骤5：通过所述综合控制设备控制所述爬升装置下行，拆下各个部件至其他墩柱进行检测或者结束检测并整理部件；

步骤6：通过所述综合控制设备储存并查看所述环绕检测装置和所述相机采集的数据；

其中，步骤3中所述相机设置多个，分别对墩柱不同角度外观进行影像捕捉，经过所述综合控制设备集中并拼接呈现；

步骤4中所述爬升装置停止上行的位置根据检测需求进行适应设定。

本发明的有益效果为：

1、本发明提出的一种桥梁墩柱检测装置能够实现在1200-2400mm等直径圆柱桥梁墩柱工作，在爬升到圆形墩柱的一定的高度后，贴紧圆形桥梁墩柱外表面，完成横向环绕圆形墩柱钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距扫描检测工作。

2、本发明提出的一种桥梁墩柱检测装置在爬升过程中采用高清环形矩阵相机，通过360度无死角设计，全面捕捉全范围圆形桥墩外观影像。

3、设置地面综合控制设备，地面工作人员通过无线遥控控制装置爬升及钢筋扫描仪载车环绕扫描，显示屏幕可实时显示机器人高度位置、环形矩阵相机拍摄的图像与钢保检测仪检测图像。

4、本发明的爬升装置为模块化的可拆卸装置，能够根据不同直径的墩柱进行适配的调整。本发明的环形轨道为模块化结构，包括多个轨道组件进行适配组装，头部与尾部可适配插接，携带方便，拆装方便。

5、本发明的环绕检测装置通过设置载车在环形轨道上环绕墩柱进行检测，并且载车的槽型轮具备磁性能够与环形轨道吸附配合，主动轮由于环形轨道的磁吸力一来可以提供载车移动稳定的摩擦力，不受轨道表面粗糙度影响，二来可以在环绕车停止的情况下，使环绕车紧紧贴合环形轨道，保证载车的稳定性。通过设置摆臂与载车和扫描仪进行转动连接，让扫描仪能够针对不同直径的墩柱，通过控制摆臂摆动使扫描仪自动贴紧圆形桥墩表面。

附图说明

图1为一种桥梁墩柱检测装置与墩柱配合示意图；

图2为一种桥梁墩柱检测装置结构示意图；

图3为环绕检测装置与墩柱配合图；

图4为环绕检测装置与另一种直径的墩柱配合图；

图5为环绕检测装置结构示意图；

图6为环形轨道拆分成轨道组件示意图；

图7为一种桥梁墩柱检测装置的检测方法的步骤图；

图8为综合控制设备与桥梁墩柱检测装置各部件电连接及控制关系示意图。

1、爬升装置；2、环绕检测装置；3、托架；4、相机；11、爬升组件；21、环形轨道；22、扫描仪；23、载车；24、摆臂；41、万向管；111、横支架；112、竖支架；113、爬升轮；114、动力电机；211、轨道组件；231、槽型轮。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，也可以是电连接；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。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-8所示，一种桥梁墩柱检测装置，包括：

爬升装置1，环绕且可拆卸地设置于墩柱外围，用于沿着墩柱进行上下移动；

环绕检测装置2，设置于爬升装置1的上部，用于对墩柱进行环绕检测；

其中，爬升装置1上均匀连接有多个托架3，环绕检测装置2通过托架3与爬升装置1连接；

托架3上连接有多个均匀分布的相机4，多个相机4共同捕捉墩柱全角度的影像；

爬升装置1为模块化结构，包括多个爬升组件11根据墩柱直径进行适配组装；

爬升装置1、环绕检测装置2、相机4均与综合控制设备电连接，以实现对爬升装置1的移动控制、对环绕检测装置2和相机4检测和捕捉的数据进行处理和显示。

具体而言，爬升装置1可根据墩柱直径进行适配组装，多个相机4呈均匀的阵列分布在爬升装置1上方，在爬升装置1爬升的过程中360度全方位捕捉墩柱的外观影像；在需要检测钢筋层的高度，爬升装置1停止爬升，环绕检测装置2环绕墩柱移动并开启钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距检测装置环绕扫描模式，完成圆形墩柱任一高度钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距检测。综合控制设备可对爬升装置1和环绕检测装置2的启停进行控制，环绕检测装置2检测的数据和相机4捕捉的影像均可通过综合控制设备进行储存和呈现。

可选的，爬升组件11包括横支架111、竖支架112、以及中间柱115；横支架111和竖支架112共同组成爬升组件11的框架；相邻的爬升组件11的相邻的竖支架112通过中间柱115相连接，并在连接处设有爬升轮113，每个爬升轮113均配备有独立的动力电机114。

横支架111和竖支架112作为框架通过中间柱115连接成整体，能够更好地根据墩柱的直径进行适配调整，中间柱15的爬升轮113均配备有独立的动力电机114为爬升提供足够稳定的动力。动力电机114与综合控制设备电连接，综合控制设备可控制动力电机114来控制爬升装置1的移动和启停。

可选的，环绕检测装置2包括环形轨道21、扫描仪22、载车23、摆臂24；载车23具有多个槽型轮231；槽型轮231与环形轨道21相适配；摆臂24一端与扫描仪22相连接，扫描仪22可围绕连接处进行适配转动；摆臂24的另一端与载车23相连接，摆臂24可围绕连接处进行适配转动。

针对不同直径的圆形墩柱，可通过控制摆臂24摆动使扫描仪22自动贴紧墩柱表面，结合综合控制设备控制爬升装置1爬升，在到达墩柱指定高度后停机驻留，开启钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距检测环绕扫描模式，完成墩柱任一高度钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距检测。

可选的，至少一个槽型轮231设置为主动轮，设置为主动轮的槽型轮231被载车23内部的驱动件驱动，带动载车23沿环形轨道21移动；环形轨道21为钢铁材质制成，设置为主动轮的槽型轮231具有磁性，且与环形轨道21吸附配合。

载车23沿环形轨道21移动，通过槽型轮231组合，从内外两侧包覆轨道截面，以便使载车23可以稳定沿环形轨道21移动而不脱落，其中至少一个槽型轮231为主动轮，通过该主动轮的转动，带动载车23绕环形轨道21移动。环形轨道21材料选用钢铁材质，载车的主动轮为磁性轮，主动轮由于环形轨道21的磁吸力一来可以提供载车23移动稳定的摩擦力，不受轨道表面粗糙度影响，二来可以在载车23停止的情况下，使载车23紧紧贴合环形轨道21，保证载车23的稳定性。

可选的，环形轨道21为模块化结构，包括多个轨道组件211进行适配组装；轨道组件211的两端为适配结构，一个轨道组件211的头部与相邻的轨道组件211的尾部进行适配插接。头部与尾部可适配插接，携带方便，拆装方便，以便于运输和快速组装。

可选的，相机4通过万向管41连接在托架3上；万向管41用于调节相机4的角度和与墩柱相配合的位置。在对墩柱进行检测时，需要对相机进行位置和焦距的调整，而万向管41可以方便调节。

可选的，爬升轮113为橡胶轮。橡胶轮能够为爬升过程提供足够的摩擦力，使得检测过程更加稳定。

一种桥梁墩柱检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：对爬升装置1、环绕检测装置2、托架3、相机4进行组装调试；

步骤2：对相机4进行位置和焦距的调整；

步骤3：通过综合控制设备控制爬升装置1上行，同时相机4对墩柱外观进行影像捕捉；

步骤4：爬升装置1停止上行，环绕检测装置2环绕墩柱运行并对钢筋保护层进行检测；

步骤5：通过综合控制设备控制爬升装置1下行，拆下各个部件至其他墩柱进行检测或者结束检测并整理部件；

步骤6：通过综合控制设备储存并查看环绕检测装置2和相机4采集的数据；

其中，步骤3中相机4设置多个，分别对墩柱不同角度外观进行影像捕捉，经过综合控制设备集中并拼接呈现；

步骤4中爬升装置1停止上行的位置根据检测需求进行适应设定。

需要说明的是，如图8所示，综合控制设备与爬升装置1、环绕检测装置2、相机4进行电连接且可对他们进行控制，可控制爬升装置1的上行和下行，可控制载车23沿着环形轨道21环绕移动，可控制摆臂24进行适应转动，以适应不同直径的墩柱。多个相机4所采集的影像均可在综合控制设备进行集中呈现，综合控制设备可将影像拼接成一个整体，将墩柱完整的外形全方位捕捉。在一个具体的检测过程中，先将部件清单进行核查，将部件运输至待检测墩柱处进行组装并调试，将相机4进行适应的位置和焦距的调整，以保证对墩柱全方位观察，准备就绪后通过综合控制设备控制爬升装置1上行，在上行的过程中，相机4对墩柱不同的高度进行全方位观察并将捕捉的影像在综合控制设备上进行呈现，每个相机4捕捉的影像分别呈现，并且综合控制设备可将影像拼接成整体进行呈现。在需要对墩柱的钢筋层进行检测时，综合控制设备可控制爬升装置1停止上行并控制环绕检测装置2中的载车23沿环形轨道21移动，扫描仪22贴在墩柱的表面环绕着墩柱运行并检测，完成墩柱任一高度钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距检测。检测完成后通过综合控制设备控制爬升装置1下行，将各个零部件从墩柱上拆下至其他墩柱进行检测或者整理并结束检测。综合控制设备会对检测的数据进行储存。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种桥梁墩柱检测装置，其特征在于，包括：

爬升装置(1)，环绕且可拆卸地设置于墩柱外围，用于沿着墩柱进行上下移动；

环绕检测装置(2)，设置于所述爬升装置(1)的上部，用于对墩柱进行环绕检测；

其中，所述爬升装置(1)上均匀连接有多个托架(3)，所述环绕检测装置(2)通过所述托架(3)与所述爬升装置(1)连接；

所述托架(3)上连接有多个均匀分布的相机(4)，多个所述相机(4)共同捕捉墩柱全角度的影像；

所述爬升装置(1)为模块化结构，包括多个爬升组件(11)根据墩柱直径进行适配组装；

所述爬升装置(1)、所述环绕检测装置(2)、所述相机(4)均与综合控制设备电连接，以实现对所述爬升装置(1)的移动控制、对所述环绕检测装置(2)和所述相机(4)检测和捕捉的数据进行处理和显示。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱检测装置，其特征在于：

所述爬升组件(11)包括横支架(111)、竖支架(112)、以及中间柱(115)；

所述横支架(111)和所述竖支架(112)共同组成所述爬升组件(11)的框架；

相邻的所述爬升组件(11)的相邻的所述竖支架(112)通过所述中间柱(115)相连接，并在连接处设有爬升轮(113)，每个所述爬升轮(113)均配备有独立的动力电机(114)。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱检测装置，其特征在于：

所述环绕检测装置(2)包括环形轨道(21)、扫描仪(22)、载车(23)、摆臂(24)；

所述载车(23)具有多个槽型轮(231)；所述槽型轮(231)与所述环形轨道(21)相适配；

所述摆臂(24)一端与所述扫描仪(22)相连接，所述扫描仪(22)可围绕连接处进行适配转动；

所述摆臂(24)的另一端与所述载车(23)相连接，所述摆臂(24)可围绕连接处进行适配转动。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁墩柱检测装置，其特征在于：

至少一个所述槽型轮(231)设置为主动轮，设置为主动轮的所述槽型轮(231)被所述载车(23)内部的驱动件驱动，带动所述载车(23)沿所述环形轨道(21)移动；

所述环形轨道(21)为钢铁材质制成，设置为主动轮的所述槽型轮(231)具有磁性，且与所述环形轨道(21)吸附配合。

5.根据权利要求3所述的一种桥梁墩柱检测装置，其特征在于：

所述环形轨道(21)为模块化结构，包括多个轨道组件(211)进行适配组装；

所述轨道组件(211)的两端为适配结构，一个所述轨道组件(211)的头部与相邻的所述轨道组件(211)的尾部进行适配插接。

6.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱检测装置，其特征在于：

所述相机(4)通过万向管(41)连接在所述托架(3)上；

所述万向管(41)用于调节所述相机(4)的角度和与墩柱相配合的位置。

7.根据权利要求2所述的一种桥梁墩柱检测装置，其特征在于：

所述爬升轮(113)为橡胶轮。

8.一种桥梁墩柱检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对所述爬升装置(1)、所述环绕检测装置(2)、所述托架(3)、所述相机(4)进行组装调试；

步骤2：对所述相机(4)进行位置和焦距的调整；

步骤3：通过所述综合控制设备控制所述爬升装置(1)上行，同时所述相机(4)对墩柱外观进行影像捕捉；

步骤4：所述爬升装置(1)停止上行，所述环绕检测装置(2)环绕墩柱运行并对钢筋保护层进行检测；

步骤5：通过所述综合控制设备控制所述爬升装置(1)下行，拆下各个部件至其他墩柱进行检测或者结束检测并整理部件；

步骤6：通过所述综合控制设备储存并查看所述环绕检测装置(2)和所述相机(4)采集的数据；

其中，步骤3中所述相机(4)设置多个，分别对墩柱不同角度外观进行影像捕捉，经过所述综合控制设备集中并拼接呈现；

步骤4中所述爬升装置(1)停止上行的位置根据检测需求进行适应设定。

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