CN114354746A - 一种桥梁矩形墩柱检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种桥梁矩形墩柱检测系统，包括：设置于矩形墩柱两个短边侧的短边支架，以及，设置于矩形墩柱两个长边侧的长边连杆；其中，短边支架和长边连杆的末端相互连接以环绕在矩形墩柱的外围；长边连杆上设有移动检测装置，对墩柱进行检测；短边支架靠近墩柱的一侧设有爬升装置；短边支架与长边连杆连接处设有夹紧伸缩装置，以实现短边支架对墩柱的夹紧；短边支架的末端设有倾斜传感器，以检测短边支架和长边连杆在爬行的途中的水平状态；爬升装置具有调节模块；调节模块与倾斜传感器相连接，且接收倾斜传感器所检测的水平状态信号，并调整爬升装置的行进速度以确保始终保持水平状态爬升。

Description

一种桥梁矩形墩柱检测系统及方法

技术领域

本发明涉及桥梁墩柱检测技术领域，具体涉及一种桥梁矩形墩柱检测系统及方法。

背景技术

在桥梁矩形薄壁墩柱外观检测方面：桥梁矩形薄壁墩柱高度普遍在20m以上，部分高度甚至可以达到100m及以上，目前其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、仅能在晴好天气、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矩形薄壁墩柱外观病害的观测和识别的准确率及精度低，不能够近距离对矩形薄壁墩柱外观病害进行识别和检测，存在外观检测盲区。

在桥梁矩形薄壁墩柱混凝土内部缺陷检测方面：应用传统的超声法测桥梁矩形薄壁墩柱混凝土内部缺陷的主要原理是：超声法检测混凝土缺陷是利用脉冲波在技术条件相同的混凝土中传播的时间(或速度)、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判断混凝土的缺陷。人工测量时，需要在桥梁矩形薄壁墩柱两侧安排人分别紧贴桥梁混凝土表面，仅能测到高度3m以内的矩形薄壁墩柱。桥梁矩形薄壁墩柱高度普遍在20m以上，部分高度甚至可以达到100m及以上，在高度3m以上，人工无法应用超声法检测矩形薄壁墩柱混凝土缺陷，存在桥梁矩形薄壁墩柱混凝土内部缺陷检测盲区。

在桥梁矩形薄壁墩柱钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距检测方面,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左右高度范围内的矩形薄壁墩柱进行检测，在借助伸长杠的基础上，也仅能对高度3m-4m范围以内的矩形薄壁墩柱钢筋保护层厚度、钢筋位置及钢筋间距进行检测，针对较高处的矩形薄壁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，存在矩形薄壁墩柱钢筋保护层、钢筋位置及钢筋间距质量控制的盲区。

桥梁矩形薄壁墩柱高度普遍在20m以上，部分高度甚至可以达到100m及以上，目前尚缺一种行之有效的能够对矩形的桥梁墩柱进行全面检测的手段。

发明内容

本发明提出一种桥梁矩形墩柱检测系统及方法，以解决上述提到的技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种桥梁矩形墩柱检测系统，包括：

设置于矩形墩柱两个短边侧的短边支架，以及，设置于矩形墩柱两个长边侧的长边连杆；

其中，所述短边支架和所述长边连杆的末端相互连接以环绕在矩形墩柱的外围；

所述长边连杆上设有移动检测装置，对墩柱进行检测；

所述短边支架靠近墩柱的一侧设有爬升装置；

所述短边支架与所述长边连杆连接处设有夹紧伸缩装置，以实现所述短边支架对墩柱的夹紧；

所述短边支架的末端设有倾斜传感器，以检测所述短边支架和所述长边连杆在爬行的途中的水平状态；

所述爬升装置具有调节模块；所述调节模块与所述倾斜传感器相连接，且接收所述倾斜传感器所检测的水平状态信号，并调整所述爬升装置的行进速度。

进一步地，所述短边支架的两端具有套杆；所述夹紧伸缩装置设于所述套杆内部，且端部与所述长边连杆的端部相连接。

进一步地，所述短边支架的中部设有套筒机构，所述套筒机构内部设置驱动电机，所述套筒机构两端分别连接所述短边支架。

进一步地，所述爬升装置还包括固定架、摆动轮架、爬升轮、爬升电机，摆动轴；

所述固定架一端连接所述短边支架，一端通过所述摆动轴连接所述摆动轮架的中部；

每个所述爬升轮设有相对应的所述爬升电机。

进一步地，所述移动检测装置包括小车、钢保主机、超声检测主机、超声检测探头；

所述钢保主机通过摆臂连接在所述小车的上端；

所述超声检测主机设置于所述小车上端；

所述超声检测探头设置于所述钢保主机的上端，且检测端相持平；

所述小车下端设有多个槽型轮，所述槽型轮与所述长边连杆适配。

进一步地，短边支架和所述长边连杆均匀分布设有多个相机。

一种桥梁矩形墩柱检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

组装机器；

控制夹紧伸缩装置将短边支架抱紧墩柱；

机器向上爬升；

倾斜传感器检测机器的水平状态；

爬升装置接收倾斜传感器所检测的水平状态信号，并调整爬升装置的行进速度；

爬升装置检测机器与墩柱之间的夹紧程度；

夹紧伸缩装置调整夹紧程度，以确保机器爬升到指定高度；

到达指定高度后机器驻留，移动检测装置沿长边连杆移动对墩柱进行检测；

检测结束，机器下行。

进一步地，当倾斜传感器检测到机器发生倾斜，处于低处的爬升装置提高行进速度，处于高出的爬升装置降低行进速度。

进一步地，当爬升装置检测到机器与墩柱之间夹紧程度发生松动，夹紧伸缩装置将两侧短边支架进一步靠近，以增强对墩柱的夹紧力度。

本发明的有益效果为：

通过将短边支架与长边连杆组装成完整的爬升机器，并通过夹紧伸缩装置实现对矩形墩柱的抱紧，爬升机器能够沿着矩形墩柱往上爬升，并通过移动检测装置沿着长边连杆移动，对墩柱进行全面的检测，由于矩形的墩柱长边与短边的长度存在差异，爬升装置设在短边，移动检测装置沿着长边进行检测，爬升装置在行进的过程中以及移动检测装置在移动的过程中，整个爬升机器重心会发生偏移，通过倾斜传感器实时检测爬升机器的水平状态，并通过爬升装置的调整模块对行进速度进行调整，从而让爬升机器处于水平行进状态。

附图说明

图1为桥梁矩形墩柱检测系统与墩柱配合的结构示意图；

图2为桥梁矩形墩柱检测系统与墩柱配合的俯视图示意图；

图3为短边支架结构示意图；

图4为短边支架的局部结构示意图；

图5为移动检测装置结构示意图；

图6为桥梁矩形墩柱检测方法的步骤图；

图7为爬升装置、夹紧伸缩装置、倾斜传感器的连接关系图；

图8为检测过程中控制策略图。

1、短边支架；2、长边连杆；3、爬升装置；4、夹紧伸缩装置；5、移动检测装置；6、倾斜传感器；7、相机；11、套杆；12、套筒机构；31、固定架；32、摆动轮架；33、爬升轮；34、爬升电机；35、摆动轴；51、小车；52、钢保主机；53、超声检测主机；54、超声检测探头；55、摆臂；56、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1-5所示，一种桥梁矩形墩柱检测系统，包括：

设置于矩形墩柱两个短边侧的短边支架1，以及，设置于矩形墩柱两个长边侧的长边连杆2；

其中，短边支架1和长边连杆2的末端相互连接以环绕在矩形墩柱的外围；

长边连杆2上设有移动检测装置5，对墩柱进行检测；

短边支架1靠近墩柱的一侧设有爬升装置3；

短边支架1与长边连杆2连接处设有夹紧伸缩装置4，以实现短边支架1对墩柱的夹紧；

短边支架1的末端设有倾斜传感器6，以检测短边支架1和长边连杆2在爬行的途中的水平状态；

爬升装置3具有调节模块；调节模块与倾斜传感器6相连接，且接收倾斜传感器6所检测的水平状态信号，并调整爬升装置3的行进速度。

具体而言，短边支架1与长边连杆2的末端相互连接将矩形墩柱抱紧在中间，组装后的机器与地面的综合控制设备相连接并可远程遥控，在组装完成后，通过地面的综合控制设备控制夹紧伸缩装置4将两侧短边支架1靠近墩柱将墩柱夹紧，之后控制爬升装置3向上行进，行进达到指定高度后机器驻留，移动检测装置5沿着长边连杆2移动对墩柱进行全面检测。由于矩形墩柱的跨度较大，在行进的过程中两个短边侧的短边支架1会发生倾斜，而且移动检测装置5在移动的过程中重心容易发生偏移，因此通过倾斜传感器6实时检测机器在行进过程中的水平状态。

需要说明的是，倾斜传感器6设置在两个短边支架1的两端，处于整个机器的四角，爬升装置3在每个短边支架1设置两个且对称设置。倾斜传感器6将所检测到的水平状态的信号传至爬升装置3的调节模块，调节模块根据水平状态的信号判断倾斜方向。调节模块控制处于偏低位置的爬升装置3提高行进速度，控制处于偏高位置的爬升装置3降低行进速度，从而达到机器保持相对水平行进的目的。

另外，爬升装置3还具有夹紧检测模块，能够对爬升装置3与墩柱之间的夹紧程度进行识别，当识别到与墩柱之间的夹紧程度变松，能反馈至夹紧伸缩装置4，夹紧伸缩装置4将两侧短边支架1靠近墩柱进行夹紧。

可选的，短边支架1的两端具有套杆11；夹紧伸缩装置4设于套杆11内部，且端部与长边连杆2的端部相连接。

在对墩柱进行夹紧的过程中夹紧伸缩装置4可将长边连杆2拉进套杆11中，非常便捷。

可选的，短边支架1的中部设有套筒机构12，套筒机构12内部设置驱动电机，套筒机构12两端分别连接短边支架1。

套筒机构12可以让短边支架1的长度变得可以调节，以适应墩柱，并且可以让长边连杆2往靠近墩柱进行移动，在进行检测时，让移动检测装置5能够更好地贴近墩柱对墩柱进行检测。通过套筒机构12能够实现长边连杆2与墩柱之间距离的调整。

可选的，爬升装置3还包括固定架31、摆动轮架32、爬升轮33、爬升电机34，摆动轴35；

固定架31一端连接短边支架1，一端通过摆动轴35连接摆动轮架32的中部；

每个爬升轮33设有相对应的爬升电机34。

需要说明的是，摆动轮架32的左右两侧均设置多个爬升轮33，当将两侧短边支架1靠近墩柱将墩柱夹紧时，摆动轮架32可绕摆动轴35转动，使得摆动轮架32的左右两侧的爬升轮33能够自动适应贴紧墩柱表面。

可选的，移动检测装置5包括小车51、钢保主机52、超声检测主机53、超声检测探头54；

钢保主机52通过摆臂55连接在小车51的上端；

超声检测主机53设置于小车51上端；

超声检测探头54设置于钢保主机52的上端，且检测端相持平；

小车51下端设有多个槽型轮56，槽型轮56与长边连杆2适配。

小车51通过槽型轮56与长边连杆2进行配合移动，小车51内置驱动装置，驱动装置可带动槽型轮56转动，驱动装置与地面的综合控制设备相连接，能够通过综合控制设备控制小车51进行移动。超声检测探头54设置于钢保主机52的上端，且检测端相持平能够随着摆臂55贴近墩柱表面时，超声检测探头54设置于钢保主机52同时贴近墩柱表面。需要说明的是，机器驻留，移动检测装置5开始检测时，可通过综合控制设备控制摆臂55对墩柱的表面进行贴近。

可选的，短边支架1和长边连杆2均匀分布设有多个相机7。

多台相机7环绕墩柱进行设置，能够全面捕捉桥墩外观影像，并将所扑捉到的影像上传至地面的综合控制设备。综合控制设备能够墩相机捕捉到的外观影像以及超声检测主机53、钢保主机52所检测的数据进行处理和展示。

一种桥梁矩形墩柱检测方法，检测方法包括以下步骤：

组装机器；

控制夹紧伸缩装置将短边支架抱紧墩柱；

机器向上爬升；

倾斜传感器检测机器的水平状态；

爬升装置接收倾斜传感器所检测的水平状态信号，并调整爬升装置的行进速度；

爬升装置检测机器与墩柱之间的夹紧程度；

夹紧伸缩装置调整夹紧程度以确保机器爬升到指定高度；

到达指定高度后机器驻留，移动检测装置沿长边连杆移动对墩柱进行检测；

检测结束，机器下行。

可选的，当倾斜传感器检测到机器发生倾斜，处于低处的爬升装置提高行进速度，处于高出的爬升装置降低行进速度。

可选的，当爬升装置检测到机器与墩柱之间夹紧程度发生松动，夹紧伸缩装置将两侧短边支架进一步靠近，以增强对墩柱的夹紧力度。

在一些具体的实施过程中，先将机器的各个部件进行拼装，在矩形墩柱上将短边支架1与长边连杆2的末端相互连接将矩形墩柱抱紧在中间，其余部件进行适应安装并调试，通过地面的综合控制设备控制夹紧伸缩装置4将两侧短边支架1靠近墩柱将墩柱夹紧，之后控制爬升装置3向上行进，行进达到指定高度后机器驻留，移动检测装置5沿着长边连杆2移动对墩柱进行全面检测。由于矩形墩柱的跨度较大，在行进的过程中两个短边侧的短边支架1会发生倾斜，而且移动检测装置5在移动的过程中重心容易发生偏移，因此通过倾斜传感器6实时检测机器在行进过程中的水平状态。

需要说明的是，倾斜传感器6设置在两个短边支架1的两端，处于整个机器的四角，爬升装置3在每个短边支架1设置两个且对称设置。倾斜传感器6将所检测到的水平状态的信号传至爬升装置3的调节模块，调节模块根据水平状态的信号判断倾斜方向。调节模块控制处于偏低位置的爬升装置3提高行进速度，控制处于偏高位置的爬升装置3降低行进速度，从而达到机器保持相对水平行进的目的。

另外，爬升装置3还具有夹紧检测模块，能够对爬升装置3与墩柱之间的夹紧程度进行识别，当识别到与墩柱之间的夹紧程度变松，能反馈至夹紧伸缩装置4，夹紧伸缩装置4将两侧短边支架1靠近墩柱进行夹紧。若在行进的过程中，与墩柱之间的夹紧程度变紧，爬升装置3以及夹紧伸缩装置4会自适应向外扩松，墩柱不同高度之间的外径并不会相差太大，因此若遇到行进过程中墩柱变厚夹紧程度变大，爬升装置3以及夹紧伸缩装置4完全能够自适应外扩而保持稳定行进。而若发生松动，则可能影响行进所需的摩擦力，因此需要在松动时，增大夹紧力度。

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 (9)

1.一种桥梁矩形墩柱检测系统，其特征在于，包括：

设置于矩形墩柱两个短边侧的短边支架(1)，以及，设置于矩形墩柱两个长边侧的长边连杆(2)；

其中，所述短边支架(1)和所述长边连杆(2)的末端相互连接以环绕在矩形墩柱的外围；

所述长边连杆(2)上设有移动检测装置(5)，对墩柱进行检测；

所述短边支架(1)靠近墩柱的一侧设有爬升装置(3)；

所述短边支架(1)与所述长边连杆(2)连接处设有夹紧伸缩装置(4)，以实现所述短边支架(1)对墩柱的夹紧；

所述短边支架(1)的末端设有倾斜传感器(6)，以检测所述短边支架(1)和所述长边连杆(2)在爬行的途中的水平状态；

所述爬升装置(3)具有调节模块；所述调节模块与所述倾斜传感器(6)相连接，且接收所述倾斜传感器(6)所检测的水平状态信号，并调整所述爬升装置(3)的行进速度。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁矩形墩柱检测系统，其特征在于：

所述短边支架(1)的两端具有套杆(11)；所述夹紧伸缩装置(4)设于所述套杆(11)内部，且端部与所述长边连杆(2)的端部相连接。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁矩形墩柱检测系统，其特征在于：

所述短边支架(1)的中部设有套筒机构(12)，所述套筒机构(12)内部设置驱动电机，所述套筒机构(12)两端分别连接所述短边支架(1)。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁矩形墩柱检测系统，其特征在于：

所述爬升装置(3)还包括固定架(31)、摆动轮架(32)、爬升轮(33)、爬升电机(34)，摆动轴(35)；

所述固定架(31)一端连接所述短边支架(1)，一端通过所述摆动轴(35)连接所述摆动轮架(32)的中部；

每个所述爬升轮(33)设有相对应的所述爬升电机(34)。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁矩形墩柱检测系统，其特征在于：

所述移动检测装置(5)包括小车(51)、钢保主机(52)、超声检测主机(53)、超声检测探头(54)；

所述钢保主机(52)通过摆臂(55)连接在所述小车(51)的上端；

所述超声检测主机(53)设置于所述小车(51)上端；

所述超声检测探头(54)设置于所述钢保主机(52)的上端，且检测端相持平；

所述小车(51)下端设有多个槽型轮(56)，所述槽型轮(56)与所述长边连杆(2)适配。

6.根据权利要求1所述的一种桥梁矩形墩柱检测系统，其特征在于：

短边支架(1)和所述长边连杆(2)均匀分布设有多个相机(7)。

7.一种桥梁矩形墩柱检测方法，应用于如权利要求1至6任一项所述的桥梁矩形墩柱检测系统，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

组装机器；

控制夹紧伸缩装置将短边支架抱紧墩柱；

机器向上爬升；

倾斜传感器检测机器的水平状态；

爬升装置接收倾斜传感器所检测的水平状态信号，并调整爬升装置的行进速度；

爬升装置检测机器与墩柱之间的夹紧程度；

夹紧伸缩装置调整夹紧程度，以确保机器爬升到指定高度；

到达指定高度后机器驻留，移动检测装置沿长边连杆移动对墩柱进行检测；

检测结束，机器下行。

8.根据权利要求7所述的一种桥梁矩形墩柱检测方法，其特征在于：

当倾斜传感器检测到机器发生倾斜，处于低处的爬升装置提高行进速度，处于高出的爬升装置降低行进速度。

9.根据权利要求7所述的一种桥梁矩形墩柱检测方法，其特征在于：

当爬升装置检测到机器与墩柱之间夹紧程度发生松动，夹紧伸缩装置将两侧短边支架进一步靠近，以增强对墩柱的夹紧力度。

Images