CN114525730A - 一种非接触式主缆检查装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式主缆检查装置，属于主缆检查技术领域，解决现有主缆检查装置抗风稳定性差、容易脱离扶手绳及适用主缆变化有局限性的问题。该检查装置包括检测系统和用于带动检测系统沿主缆延伸方向移动的行走机构，所述的行走机构包括至少三对行走单元和用于带动所有的行走单元同步行走的联动机构，且每对所述的行走单元均连接有用于控制该对行走单元同步伸缩垮杆的双向同步驱动机构。本发明的检查装置实现在检查过程中，不损伤主缆外防护层，对原结构受力影响较小。本发明还公开了一种非接触式主缆检查方法。本发明的检查方法可实现自适应空间主缆纵向倾角和横向倾角变化，可跨越检修道立杆障碍。

Description

一种非接触式主缆检查装置及方法

技术领域

本发明涉及主缆检查技术领域，更具体地说，它涉及一种非接触式主缆检查装置及方法。

背景技术

目前，一类悬索桥空间主缆设置检修道，为保障桥梁运营过程安全，需对主要承重部件主缆进行定期检查，主要通过大型汽吊吊挂载人挂篮或大型桥检车载人方式抵近主缆实现人工检查，现有技术主要依赖人工目测检查，存在诸多不足：工作效率慢、检查强度高、高空作业隐患大、需占用部分车道及中断交通、检查周期长、大型机械台班消耗多和成本高。

专利号为：CN202110215556.2的专利文献公开了一种用于悬索桥主缆无损检测的机器人，但是该专利文献仍然存在以下方面不足：

(1)无法适用空间主缆平面缆形变化，只能适用空间主缆纵向缆形变化。

(2)立杆与扶手绳高差较大时，无法越过立杆障碍及容易脱离扶手绳情况；

(3)对于现场恶劣风环境下作业，抗风稳定性不容易保证。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种非接触式主缆检查装置，实现在检查过程中，不损伤主缆外防护层，对原结构受力影响较小。

本发明的目的二是提供一种非接触式主缆检查方法，可实现自适应空间主缆纵向倾角和横向倾角变化，可跨越检修道立杆障碍。

为了实现上述目的一，本发明提供一种非接触式主缆检查装置，包括检测系统和用于带动检测系统沿主缆延伸方向移动的行走机构，所述的行走机构包括至少三对行走单元和用于带动所有的行走单元同步行走的联动机构，且每对所述的行走单元均连接有用于控制该对行走单元同步伸缩垮杆的双向同步驱动机构。

进一步地，所述的行走单元包括至少一个驱动轮和从动轮，所述的驱动轮和从动轮对称设置在扶手绳外围，所述的驱动轮与联动机构连接。

进一步地，所述的驱动轮与从动轮之间设有用于夹持扶手绳的夹持腔。

进一步地，所述的驱动轮与从动轮之间还设有可带动从动轮相对扶手绳往复运动的驱动件。

进一步地，所述的联动机构包括联动轴和可带动每对所述行走单元的驱动轮转动并可伸缩的伸缩传动套筒，所述的联动轴连接有带动其转动的第一动力件，每对所述的行走单元均对应连接有一个伸缩传动套筒，且每个所述伸缩传动套筒均通过换向传动机构与联动轴传动连接。

进一步地，所述的双向同步驱动机构包括推动所述行走单元伸缩的顶推杆和可围绕自身中部往复摆动的力臂杆，所述顶推杆的一端与行走单元连接，另一端与力臂杆的一端活动连接，所述力臂杆的另一端共同活动连接有联动两个力臂杆往复摆动的驱动组件。

进一步地，所述的行走单元上连接有用于对齐其伸缩进行导向的伸缩支撑滑杆。

进一步地，所述的检查装置还包括控制系统，所述的检测系统、行走单元、联动机构、双向同步驱动机构均与控制系统电性连接。

进一步地，所述的行走机构还包括主体架，所述的检测系统、行走单元均安装在主体架两侧，所述的联动机构、双向同步驱动机构、控制系统均安装在主体架内。

为了实现上述目的二，本发明提供一种非接触式主缆检查方法，该方法是将至少三对行走单元夹持在扶手绳上，通过控制所有的行走单元同步运动行走，并依次控制每对行走单元同步伸缩跨越扶手绳立杆，带动检测系统沿主缆的延伸方向平稳移动，实现对主缆检查。

进一步地，所有的所述行走单元是通过联动机构驱动同步行走；每对所述的行走单元均是通过双向同步驱动机构驱动同步水平伸缩。

进一步地，包括下述步骤：

步骤1：将检测系统安装在行走机构上，并将行走机构置于扶手绳之间，同时控制系统控制驱动件驱动行走单元的从动轮下降，使至少三对行走单元的驱动轮和从动轮均夹持在扶手绳上；

步骤2：控制系统控制联动机构驱动所有的行走单元的驱动轮旋转，带动检测系统沿主缆的延伸方向平稳移动；

步骤3：控制系统向检测系统发出指令，检测系统对主缆和索夹外观、主缆和索夹内部损伤状况、索夹抗滑移状况进行检查，同时将检测数据进行存储，并通过无线信号发送至接收端设备，完成主缆的检查。

进一步地，所述的步骤2还包括以下步骤：

步骤2.1：一对行走单元行走至扶手绳立杆时，控制系统控制驱动件驱动行走单元的从动轮上升，松开扶手绳；

步骤2.2：控制系统控制双向同步驱动机构驱动该对行走单元同步收缩，实现跨越扶手绳立杆；

步骤2.3：该对行走单元跨越扶手绳立杆后，控制系统控制双向同步驱动机构驱动该对行走单元伸出至扶手绳上；

步骤2.4：控制系统控制驱动件驱动行走单元的从动轮下降，使行走单元的驱动轮和从动轮夹持在扶手绳上；

步骤2.5，重复上述步骤2.1～2.4，完成所有的行走单元跨越扶手绳立杆，实现带动检测系统沿主缆的延伸方向平稳移动。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有的优点为：

1、本发明的非接触式主缆检查装置及方法，利用检修道的扶手绳作为行走轨道行走，带动检测系统沿主缆延伸方向平稳行走而对主缆进行检测，与主缆不接触，不损伤主缆外防护层，对原结构受力影响较小；各部件可模块化设计和更换，检查效率高，周期短，成本低，安全可靠，不需中断交通。

2、本发明的非接触式主缆检查装置的行走机构，通过至少三对行走单元夹持在扶手绳上行走，并且通过联动机构带动所有的行走单元同步行走，有效提高行走装置抗风和行走的稳定性，能够在现场恶劣风环境下作业，并保证检查效率和检查精度。

3、本发明的非接触式主缆检查装置，每对行走单元均对应设置一个双向同步驱动机构，在行走的过程中，可以利用双向同步驱动机构带动该对行走单元同步水平伸缩，跨越检修道的扶手绳立杆障碍，实现自适应空间主缆纵向倾角和横向倾角变化，适用范围更广；并且检查装置在行走时，最少保持两对行走单元夹持在两根扶手绳上，极大提高抗风稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的结构放大示意图；

图3为本发明中行走单元的结构放大示意图。

其中：1-检测系统、2-主缆、3-行走单元、4-扶手绳、5-联动轴、6-伸缩传动套筒、7-第一动力件、8-换向传动机构、9-顶推杆、10-力臂杆、11-伸缩支撑滑杆、12-控制系统、13-主体架、14-扶手绳立杆、15-滑槽、16-滑轴、17-第二动力件、18-齿轮齿条传动机构、31-驱动轮、32-从动轮、33-夹持腔、34-基座。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图1-3，一种非接触式主缆检查装置，包括检测系统1和用于带动检测系统1沿主缆2延伸方向移动的行走机构，行走机构包括至少三对行走单元3和用于带动所有的行走单元3同步行走的联动机构，且每对行走单元3均连接有用于控制该对行走单元3同步伸缩垮杆的双向同步驱动机构。

本发明的主缆检查装置，通过至少三对行走单元3夹持在扶手绳4上行走，使得行走单元3夹持扶手绳4更加牢固、稳定，并且通过联动机构带动所有的行走单元3同步行走，检查装置行走精度更加容易控制，有效提高行走装置抗风和行走的稳定性，能够在现场恶劣风环境下作业，并保证检查效率和检查精度。同时，通过每对行走单元3均对应设置一个双向同步驱动机构，在行走的过程中，可以利用双向同步驱动机构带动该对行走单元3同步水平伸缩，跨越检修道的扶手绳立杆14障碍，实现自适应空间主缆纵向倾角和横向倾角变化，适用范围更广；并且检查装置在行走时，最少保持两对行走单元3夹持在两根扶手绳4上，极大提高抗风稳定性。

其中，行走单元3包括至少一个驱动轮31和从动轮32，驱动轮31和从动轮32对称设置在扶手绳4外围，具体的，驱动轮31和从动轮32分别位于扶手绳4的上下两侧，驱动轮31与联动机构连接，由联动机构带动驱动轮31旋转，实现行走。优选的，驱动轮31与从动轮32之间设有用于夹持扶手绳4的夹持腔33，实现行走单元3夹持在扶手绳4的外围。具体的，夹持腔33由开设在驱动轮31、从动轮32外壁面的梯形槽或V形槽或弧形槽围成，使得行走单元3能够稳定夹持在扶手绳4上，且可实现自适应空间主缆纵向倾角和横向倾角变化。

本实施例中，行走单元3共设置三对，分前中后对称布置在主缆检查装置的主体架13两侧，使得主缆检查装置在行走垮杆时，最少保持两对轮组夹持在两根扶手绳4上，极大提高抗风稳定性。驱动轮31、从动轮32均设置有两个，且相邻两个驱动轮31之间通过皮带传动机构或链传动机构联动同向旋转，进一步提高行走单元3夹持的稳定性。

优选的，在驱动轮31与从动轮32之间还设有可带动从动轮32相对扶手绳4往复运动的驱动件。该驱动件为气缸或液压缸或电动推杆或电机与丝杆的配合或电机与齿轮齿条的配合。当驱动件为气缸或液压缸或电动推杆时，其输出端与从动轮32的支撑轴连接，当驱动件为电机与丝杆的配合或电机与齿轮齿条的配合时，其丝杆或齿条与从动轮32的支撑轴连接，实现带动从动轮32运动，靠近或远离扶手绳4，以便于行走单元3夹紧或松开扶手绳4。行走单元3还包括基座34，其中，驱动轮31、从动轮32均转动安装在基座34的一侧，基座34的另一侧与主缆检查装置的主体架13连接，实现行走单元3的安装，驱动件安装在基座34中。

优选的，联动机构包括联动轴5和可带动每对行走单元3的驱动轮31转动并可伸缩的伸缩传动套筒6，伸缩传动套筒6有套筒和伸缩杆组成，伸缩杆插接在套筒内，且伸缩杆与套筒之间设置有轴向滑轨，使得伸缩杆仅能相对套筒轴向滑动，联动轴5连接有带动其转动的第一动力件7，该第一动力件7可以为电机或液压马达，每对行走单元3均对应连接有一个伸缩传动套筒6，动轴5与伸缩传动套筒6垂直布置，且每个伸缩传动套筒6均通过换向传动机构8与联动轴5传动连接。具体的，换向传动机构8为锥齿轮传动机构或蜗轮蜗杆传动机构。在行走的过程中，第一动力件7工作带动联动轴5转动，联动轴5通过换向传动机构8带动伸缩传动套筒6转动，带动行走单元3的驱动轮31旋转，从而实现同一个联动轴5同时带动所有的行走单元3同步运动行走。

优选的，双向同步驱动机构包括推动行走单元3伸缩的顶推杆9和可围绕自身中部往复摆动的力臂杆10，每对行走单元3均对应两个顶推杆9和力臂杆10，即一个行走单元3对应一个顶推杆9和力臂杆10，顶推杆9的一端与行走单元3连接，另一端与力臂杆10的一端活动连接，力臂杆10的另一端共同活动连接有联动两个力臂杆10往复摆动的驱动组件。在工作的过程中，驱动组件工作，带动两个力臂杆10分别围绕其自身中部摆动，进而带动顶推杆9伸缩，实现带动同一对的两个行走单元3水平伸缩，进而实现跨越扶手绳立杆14。

优选的，力臂杆10为V形杆，且力臂杆10的中部转动连接在主缆检查装置的主体架13上，顶推杆9滑动插接在主缆检查装置的主体架13上，实现顶推杆9和力臂杆10的安装。力臂杆10两端均开设有滑槽15，相应的，顶推杆9的另一端、以及驱动组件的输出端均设有滑轴16，滑轴16活动插接在滑槽15中，实现顶推杆9和力臂杆10的连接。

优选的，驱动组件包括驱动电机17和齿轮齿条传动机构18，其中，驱动电机17的输出端与齿轮齿条传动机构18的齿轮连接，齿轮齿条传动机构18的齿条与滑轴16连接，在其他的实施例中，驱动电机17也可以由液压马达代替。具体的，齿轮齿条传动机构18的齿条滑动安装主缆检查装置的主体架13上，保证齿条能够平稳滑动，驱动电机17安装在主缆检查装置的主体架13上。在工作时，驱动电机17工作，带动齿轮转动，进而带动齿条运动，从而实现带动两个力臂杆10摆动。在其他的实施例中，驱动组件也可以为气缸或电动推杆或液压缸，它们的输出端直接与两个力臂杆10之间的滑轴16连接即可。

优选的，行走单元3上连接有用于对齐其伸缩进行导向的伸缩支撑滑杆11，伸缩支撑滑杆11设置为至少一个，伸缩支撑滑杆11滑动插接在主体架13的两侧，起到支撑安装行走单元3的作用，同时也方便行走单元3能够伸缩垮杆。在其他的实施例中，伸缩支撑滑杆11也可以为伸缩套筒，该伸缩套筒的两端分别与主体架13、行走单元3连接即可。

优选的，检测系统1包括机械臂，机械臂安装在主体架13的两侧，且位于主缆2的两侧，机械臂搭载有视频检测设备、无损检测设备等检测仪器，以及各种传感器，此为现有的仪器设备，用于对主缆和索夹外观、主缆和索夹内部损伤状况、索夹抗滑移等状况进行检查。

优选的，检查装置还包括控制系统12，其中，检测系统1、行走单元3、联动机构、双向同步驱动机构均与控制系统12电性连接。具体的，检测系统1中的各种仪器设备、传感器均与控制系统12电性连接，行走单元3对应的驱动件与控制系统12电性连接，联动机构对应的第一动力件7与控制系统12电性连接，双向同步驱动机构的驱动电机17与控制系统12电性连接。

优选的，行走机构还包括主体架13，其中，检测系统1、行走单元3均安装在主体架13两侧，联动机构、双向同步驱动机构、控制系统12均安装在主体架13内，方便整个检查装置的零部件安装、布局。

本发明的非接触式主缆检查装置及方法，利用检修道的扶手绳4作为行走轨道行走，带动检测系统1沿主缆2延伸方向平稳行走而对主缆2进行检测，与主缆不接触，不损伤主缆外防护层，对原结构受力影响较小；各部件可模块化设计和更换，检查效率高，周期短，成本低，安全可靠，不需中断交通。

一种非接触式主缆检查方法，该方法是将至少三对行走单元3夹持在扶手绳4上，通过控制所有的行走单元3同步运动行走，并依次控制每对行走单元3同步伸缩跨越扶手绳立杆14，带动检测系统1沿主缆2的延伸方向平稳移动，实现对主缆2检查。

优选的，所有的行走单元3是通过联动机构驱动同步行走，检查装置行走精度更加容易控制，有效提高行走装置抗风和行走的稳定性，能够在现场恶劣风环境下作业，并保证检查效率和检查精度；每对行走单元3均是通过双向同步驱动机构驱动同步水平伸缩，利用双向同步驱动机构带动该对行走单元3同步水平伸缩，跨越检修道的扶手绳立杆14障碍，使得主缆检查装置在行走垮杆时，最少保持两对轮组夹持在两根扶手绳4上，极大提高抗风稳定性。

该方法包括下述步骤：

步骤1：将检测系统1安装在行走机构上，并将行走机构置于扶手绳4之间，同时控制系统12控制驱动件驱动行走单元3的从动轮31下降，使至少三对行走单元3的驱动轮31和从动轮32均夹持在扶手绳4上；具体是：控制系统12先分别给所有行走单元3的驱动件提供电力，使得行走单元3的驱动轮31、从动轮32相对张开，然后控制系统12给双向同步驱动机构的驱动电机17提供电力，带动行走单元3置于扶手绳4的正上方，最后控制系统12再向行走单元3的驱动件提供电力，使得行走单元3的驱动轮31、驱动轮32相对夹紧，实现扶手绳4被夹持在夹持腔33内；

步骤2：控制系统12控制联动机构驱动所有的行走单元3的驱动轮31旋转，带动检测系统1沿主缆2的延伸方向平稳移动；具体是：控制系统12给联动机构的第一动力件7提供电力，使联动轴5带动每个行走单元3对应的伸缩传动套筒6转动，实现所有的行走单元3同步行走；

步骤3：控制系统12向检测系统1发出指令，检测系统1对主缆和索夹外观、主缆和索夹内部损伤状况、索夹抗滑移状况进行检查，同时将检测数据进行存储，并通过无线信号发送至接收端设备，完成主缆2的检查。

优选的，步骤2还包括以下步骤：

步骤2.1：一对行走单元3行走至扶手绳立杆14时，控制系统12控制驱动件驱动行走单元3的从动轮32上升，松开扶手绳4；

步骤2.2：控制系统12控制双向同步驱动机构驱动该对行走单元3同步收缩，实现跨越扶手绳立杆14；

步骤2.3：该对行走单元3跨越扶手绳立杆14后，控制系统12控制双向同步驱动机构驱动该对行走单元3伸出至扶手绳4上；

步骤2.4：控制系统12控制驱动件驱动行走单元3的从动轮32下降，使行走单元3的驱动轮31和从动轮32夹持在扶手绳4上；

步骤2.5，重复上述步骤2.1～2.4，完成所有的行走单元3跨越扶手绳立杆14，实现带动检测系统1沿主缆2的延伸方向平稳移动。

以上仅是本发明的优选实施方式，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，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (13)

1.一种非接触式主缆检查装置，包括检测系统(1)和用于带动检测系统(1)沿主缆(2)延伸方向移动的行走机构，其特征在于，所述的行走机构包括至少三对行走单元(3)和用于带动所有的行走单元(3)同步行走的联动机构，且每对所述的行走单元(3)均连接有用于控制该对行走单元(3)同步伸缩垮杆的双向同步驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式主缆检查装置，其特征在于，所述的行走单元(3)包括至少一个驱动轮(31)和从动轮(32)，所述的驱动轮(31)和从动轮(32)对称设置在扶手绳(4)外围，所述的驱动轮(31)与联动机构连接。

3.根据权利要求2所述的一种非接触式主缆检查装置，其特征在于，所述的驱动轮(31)与从动轮(32)之间设有用于夹持扶手绳(4)的夹持腔(33)。

4.根据权利要求2所述的一种非接触式主缆检查装置，其特征在于，所述的驱动轮(31)与从动轮(32)之间还设有可带动从动轮(32)相对扶手绳(4)往复运动的驱动件。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种非接触式主缆检查装置，其特征在于，所述的联动机构包括联动轴(5)和可带动每对所述行走单元(3)的驱动轮(31)转动并可伸缩的伸缩传动套筒(6)，所述的联动轴(5)连接有带动其转动的第一动力件(7)，每对所述的行走单元(3)均对应连接有一个伸缩传动套筒(6)，且每个所述伸缩传动套筒(6)均通过换向传动机构(8)与联动轴(5)传动连接。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种非接触式主缆检查装置，其特征在于，所述的双向同步驱动机构包括推动所述行走单元(3)伸缩的顶推杆(9)和可围绕自身中部往复摆动的力臂杆(10)，所述顶推杆(9)的一端与行走单元(3)连接，另一端与力臂杆(10)的一端活动连接，所述力臂杆(10)的另一端共同活动连接有联动两个力臂杆(10)往复摆动的驱动组件。

7.根据权利要求1所述的一种非接触式主缆检查装置，其特征在于，所述的行走单元(3)上连接有用于对齐其伸缩进行导向的伸缩支撑滑杆(11)。

8.根据权利要求1所述的一种非接触式主缆检查装置，其特征在于，所述的检查装置还包括控制系统(12)，所述的检测系统(1)、行走单元(3)、联动机构、双向同步驱动机构均与控制系统(12)电性连接。

9.根据权利要求7或8所述的一种非接触式主缆检查装置，其特征在于，所述的行走机构还包括主体架(13)，所述的检测系统(1)、行走单元(3)均安装在主体架(13)两侧，所述的联动机构、双向同步驱动机构、控制系统(12)均安装在主体架(13)内。

10.一种非接触式主缆检查方法，其特征在于，该方法是将至少三对行走单元(3)夹持在扶手绳(4)上，通过控制所有的行走单元(3)同步运动行走，并依次控制每对行走单元(3)同步伸缩跨越扶手绳立杆(14)，带动检测系统(1)沿主缆(2)的延伸方向平稳移动，实现对主缆(2)检查。

11.根据权利要求10所述的一种非接触式主缆检查方法，其特征在于，所有的所述行走单元(3)是通过联动机构驱动同步行走；每对所述的行走单元(3)均是通过双向同步驱动机构驱动同步水平伸缩。

12.根据权利要求11所述的一种非接触式主缆检查方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：将检测系统(1)安装在行走机构上，并将行走机构置于扶手绳(4)之间，同时控制系统(12)控制驱动件驱动行走单元(3)的从动轮(31)下降，使至少三对行走单元(3)的驱动轮(31)和从动轮(32)均夹持在扶手绳(4)上；

步骤2：控制系统(12)控制联动机构驱动所有的行走单元(3)的驱动轮(31)旋转，带动检测系统(1)沿主缆(2)的延伸方向平稳移动；

步骤3：控制系统(12)向检测系统(1)发出指令，检测系统(1)对主缆和索夹外观、主缆和索夹内部损伤状况、索夹抗滑移状况进行检查，同时将检测数据进行存储，并通过无线信号发送至接收端设备，完成主缆(2)的检查。

13.根据权利要求12所述的一种非接触式主缆检查方法，其特征在于，所述的步骤2还包括以下步骤：

步骤2.1：一对行走单元(3)行走至扶手绳立杆(14)时，控制系统(12)控制驱动件驱动行走单元(3)的从动轮(32)上升，松开扶手绳(4)；

步骤2.2：控制系统(12)控制双向同步驱动机构驱动该对行走单元(3)同步收缩，实现跨越扶手绳立杆(14)；

步骤2.3：该对行走单元(3)跨越扶手绳立杆(14)后，控制系统(12)控制双向同步驱动机构驱动该对行走单元(3)伸出至扶手绳(4)上；

步骤2.4：控制系统(12)控制驱动件驱动行走单元(3)的从动轮(32)下降，使行走单元(3)的驱动轮(31)和从动轮(32)夹持在扶手绳(4)上；

步骤2.5，重复上述步骤2.1～2.4，完成所有的行走单元(3)跨越扶手绳立杆(14)，实现带动检测系统(1)沿主缆(2)的延伸方向平稳移动。

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