CN114771837A - 一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及桥梁检测技术领域，具体为一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，其包括双翼飞行器，数据采集模块安装在双翼飞行器顶部，数据采集模块包括平稳悬浮机构、滚轮式行走机构、数据采集机构和控制器，所述控制器与所述数据采集机构电性连接，且所述数据采集机构与安装在桥梁底部数据采集点处对应的传感器之间进行无线数据传输。本发明通过转盘上一号磁铁与滚轮式行走机构上的二号磁铁的磁排斥力，能够使得沿着设定的飞行轨迹方向对应的两滚轮组件贴着桥梁底部移动，在飞行过程中保证滚轮始终贴着桥梁底部移动，实现了飞行检测过程中整个无人机的纵向限位，从而增加了本发明飞行检测的平稳性。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁检测技术领域，具体为一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器。
背景技术
桥梁结构作为一种大型的土木工程结构，因荷载作用、疲劳锈蚀、材料老化、缺乏及时维修及交通量过大等原因，在使用期内不可避免产生损伤，影响使用寿命，甚至导致突发的灾难。一般来讲，桥梁检测需要收集的数据主要包括桥梁结构外观数据和桥梁结构力学性能的数据。桥梁的外观检测主要依赖于桥梁检测工程师通过肉眼观察桥梁结构表面来进行判断，而桥梁结构力学性能的检测则通过在桥梁的关键部位布设相应的传感器，分析桥梁结构在静动荷载作用下的响应来评估桥梁的力学性能。
申请号为CN202110863148.8的一篇中国发明专利申请公开了桥梁结构检测数据收集方法和无人机系统，该无人机系统包括无人机、上置云台、下置云台、多传感器摄像头、彩色相机、数据接收器以及用于执行上述的桥梁结构检测数据收集方法的控制器；上置云台及下置云台分别与无人机的上部及下部连接，彩色相机与位于上置云台连接；多传感器摄像头与位于下置云台连接；数据接收器与无人机连接；上置云台、下置云台、多传感器摄像头、彩色相机及数据接收器均与无人机电连接。
但是，该无人机系统在按照设定飞行轨迹进行数据收集过程中，无人机系统始终在空中飞行或悬浮，在数据收集过程中易受到风力等因素干扰，不能很好的保持无人机系统稳定悬浮在桥梁下方或沿着桥梁下方飞行，不利于无人机系统稳定高效的进行收据收集；而且，仅依靠彩色相机的静态拍摄是无法全面获取图像采集点处的真实状况的，进而不能很好的对图像采集点处的桥梁结构进行分析判断。为此，我们提供了一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，用以解决上述中的技术问题。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，其通过滚轮组件贴着桥梁底部并沿着设定的飞行轨迹方向移动检测，在图像采集点处两高清摄像头同步旋转，解决了无人机系统不能很好的保持无人机系统稳定悬浮在桥梁下方或沿着桥梁下方飞行，不利于无人机系统稳定高效的进行收据收集，无法全面获取图像采集点处的真实状况的，进而不能很好的对图像采集点处的桥梁结构进行分析判断的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，包括双翼飞行器；还包括数据采集模块，该数据采集模块安装在所述双翼飞行器上；所述数据采集模块包括：
平稳悬浮机构，所述平稳悬浮机构设置在所述双翼飞行器上，且其沿设定的数据采集轨迹在桥梁底部飞行移动，所述平稳悬浮机构包括定位座、定位架和导向组件，所述定位架沿所述定位座周侧连接设置，且相邻两所述定位架之间夹角设置为90°；
滚轮式行走机构，所述滚轮式行走机构与所述定位架一一对应，且其连接设置在平稳悬浮机构上，所述滚轮式行走机构包括滚轮组件、磁驱动组件和推移板，所述滚轮组件连接设置在对应导向组件上，且该滚轮组件可沿导向组件纵向滑动设置，所述磁驱动组件连接设置在对应定位架上，且该磁驱动组件可沿定位架长度方向滑动设置，所述推移板铰接设置在所述滚轮组件与所述磁驱动组件之间；一相对设置的两所述滚轮组件贴着桥梁底部行走时，另一相对设置的两所述滚轮组件脱离桥梁底部；
数据采集机构，所述数据采集机构连接设置在所述平稳悬浮机构中心位置，且其可沿所述平稳悬浮机构中心旋转；以及
控制器，所述控制器与所述数据采集机构电性连接，且所述数据采集机构与安装在桥梁底部数据采集点处对应的传感器之间进行无线数据传输。
作为改进，所述导向组件包括：
导向座，所述导向座连接设置在对应定位架上，且其与所述定位架构成L形机构；
导向通道，所述导向通道设置在所述导向座上且该导向通道开口朝上布置；以及
复位弹性件，所述复位弹性件同轴心连接设置在所述导向通道内部。
作为改进，所述平稳悬浮机构还包括：
环形座，该环形座设置在所述定位座上，所述环形座外表面设置环形槽口和滑孔，所述滑孔均布在环形座上且沿环形座周侧方向设置；
限位滑道，所述限位滑道设置在对应定位架上且沿定位架长度方向设置，所述限位滑道与所述滑孔一一对应；以及
一号马达，该一号马达设置在所述环形座内部且由控制器驱动，所述一号马达输出轴连接设置有转盘，该转盘周侧设置有两相对的一号磁铁。
作为改进，所述滚轮组件包括：
升降架，所述升降架顶部设置有滚轮，所述升降架上连接有安装板，所述安装板上通过连接杆设置有导向盘，所述导向盘沿所述导向通道长度方向滑动设置；以及
距离传感器，该距离传感器连接设置在所述安装板上，且所述距离传感器与所述控制器电性连接。
作为改进，所述磁驱动组件包括：
移动板，所述移动板上的限位块沿所述限位滑道延伸方向滑动设置；
限位弧板，所述限位弧板抵靠在所述环形座外表面；以及
二号磁铁，该二号磁铁设置在所述环形座内侧，所述二号磁铁与一号磁铁磁性相斥，所述二号磁铁与限位弧板均连接设置在支撑杆上，所述支撑杆沿着所述滑孔滑动设置，且所述支撑杆连接设置在对应移动板上，所述推移板铰接设置在所述升降架与所述移动板之间。
作为改进，所述数据采集机构包括：
数据接收器，所述数据接收器连接设置在支撑盘上；以及
高清摄像头，所述高清摄像头安装在所述支撑盘周侧设置的支座上，所述数据接收器与高清摄像头均与所述控制器电性连接。
作为改进，所述支撑盘底部设置有同轴心的外齿环，所述外齿环内表面连接有与所述环形槽口转动配合的定位环。
作为改进，相邻两所述定位架之间设置有支撑座，所述支撑座顶部设置的二号马达输出轴连接有驱转齿轮，所述驱转齿轮与所述外齿环相啮合，所述二号马达由控制器驱动。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过转盘上一号磁铁与滚轮式行走机构上的二号磁铁的磁排斥力，能够使得沿着设定的飞行轨迹方向对应的两滚轮组件贴着桥梁底部移动，在飞行过程中保证滚轮始终贴着桥梁底部移动，实现了飞行检测过程中整个无人机的纵向限位，从而增加了本发明飞行检测的平稳性。
2、本发明在按照设定飞行路线移动到图像采集点后，利用驱转齿轮带动外齿环同步旋转，使得支撑盘周侧的两高清摄像头的同步旋转，实现图像采集点处桥梁状况的动态拍摄，能够更加全面的获取图像采集点处真实的结构信息，从而增加图像采集点处桥梁结构分析判断的准确性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器的结构示意图。
图2为平稳悬浮机构的结构示意图。
图3为图2的结构俯视图。
图4为滚轮式行走机构的结构示意图。
图5为数据采集机构的结构示意图。
图6为图5仰视角度的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-平稳悬浮机构，11-定位座，12-定位架，13-导向组件，131-导向座，132-导向通道，133-复位弹性件，14-环形座，141-环形槽口，142-滑孔，15-限位滑道，16-转盘，161-一号磁铁，17-支撑座，18-二号马达，19-驱转齿轮，2-滚轮式行走机构，21-滚轮组件，211-升降架，212-滚轮，213-安装板，214-连接杆，215-导向盘，216-距离传感器，22-磁驱动组件，221-移动板，222-限位块，223-限位弧板，224-二号磁铁，225-支撑杆，23-推移板，3-数据采集机构，31-数据接收器，32-支撑盘，33-高清摄像头，34-支座，35-外齿环，36-定位环。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明为一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，包括双翼飞行器；还包括数据采集模块，该数据采集模块安装在所述双翼飞行器上，通过控制器控制双翼飞行器将数据采集模块沿着设定好的飞行轨迹进行数据采集工作；所述数据采集模块包括：
平稳悬浮机构1，所述平稳悬浮机构1设置在所述双翼飞行器上，且其沿设定的数据采集轨迹在桥梁底部飞行移动，所述平稳悬浮机构1包括定位座11、定位架12和导向组件13，所述定位架12沿所述定位座11周侧连接设置，且相邻两所述定位架12之间夹角设置为90°，通过四个定位架12构成十字形结构；
滚轮式行走机构2，所述滚轮式行走机构2与所述定位架12一一对应，且其连接设置在平稳悬浮机构1上，所述滚轮式行走机构2包括滚轮组件21、磁驱动组件22和推移板23，所述滚轮组件21连接设置在对应导向组件13上，且该滚轮组件21可沿导向组件13纵向滑动设置，所述磁驱动组件22连接设置在对应定位架12上，且该磁驱动组件22可沿定位架12长度方向滑动设置，所述推移板23铰接设置在所述滚轮组件21与所述磁驱动组件22之间，通过磁驱动组件22的水平移动，在推移板23的推动下实现滚轮组件21沿着导向组件13纵向滑动；一相对设置的两所述滚轮组件21贴着桥梁底部行走时，另一相对设置的两所述滚轮组件21脱离桥梁底部，使得双翼飞行器带着数据采集模块按照数据采集轨迹沿着桥梁底部滚动式行走，当需要垂直改变数据采集轨迹时，使得前述贴合在桥梁底部的一相对设置的两滚轮组件21下移脱离桥梁底部，前述另一相对设置的两原本脱离桥梁底部的滚轮组件21上移贴合在桥梁底部行走，通过此方式按照飞行数据采集轨迹灵活变换滚轮组件21行走的方向；
数据采集机构3，所述数据采集机构3连接设置在所述平稳悬浮机构1中心位置，且其可沿所述平稳悬浮机构1中心旋转，能够实现图像采集点处桥梁状况的动态拍摄，能够更加全面的获取图像采集点处真实的结构信息，从而增加图像采集点处桥梁结构分析判断的准确性；以及
控制器，所述控制器与所述数据采集机构3电性连接，且所述数据采集机构3与安装在桥梁底部数据采集点处对应的传感器之间进行无线数据传输，通过数据采集机构3实现数据采集点处来自数据收集保存的传感器内数据的接收。
进一步地，所述导向组件13包括：
导向座131，所述导向座131连接设置在对应定位架12上，且其与所述定位架12构成L形机构；
导向通道132，所述导向通道132设置在所述导向座131上且该导向通道132开口朝上布置；以及
复位弹性件133，所述复位弹性件133同轴心连接设置在所述导向通道132内部。
进一步地，所述平稳悬浮机构1还包括：
环形座14，该环形座14设置在所述定位座11上，所述环形座14外表面设置环形槽口141和滑孔142，所述滑孔142均布在环形座14上且沿环形座14周侧方向设置；
限位滑道15，所述限位滑道15设置在对应定位架12上且沿定位架12长度方向设置，所述限位滑道15与所述滑孔142一一对应；以及
一号马达，该一号马达设置在所述环形座14内部且由控制器驱动，所述一号马达输出轴连接设置有转盘16，该转盘16周侧设置有两相对的一号磁铁161，启动一号马达带动转盘16旋转，能够带动两相对的一号磁铁161转动90°使其对应另一对磁驱动组件22，本发明中一号马达属于步进电机，每次转动角度仅为90°。
进一步地，所述滚轮组件21包括：
升降架211，所述升降架211顶部设置有滚轮212，在数据采集或图像拍摄检测过程中，始终只有一对滚轮组件21上的滚轮212贴合在桥梁底部行走移动，所述升降架211上连接有安装板213，所述安装板213上通过连接杆214设置有导向盘215，所述导向盘215沿所述导向通道132长度方向滑动设置，保证了滚轮组件21上下移动过程的稳定性；以及
距离传感器216，该距离传感器216连接设置在所述安装板213上，且所述距离传感器216与所述控制器电性连接，通过距离传感器216的设置，使得滚轮212贴着桥梁底部行走过程中遇到障碍物导致距离传感器216与梁体底部间距超出稳定范围后，此时控制器控制双翼飞行器调整飞行状态，保证距离传感器216与梁体底部间距保持在稳定范围内，从而大大增加了数据采集机构3移动采集数据时的平稳性。
进一步地，所述磁驱动组件22包括：
移动板221，所述移动板221上的限位块222沿所述限位滑道15延伸方向滑动设置；
限位弧板223，所述限位弧板223抵靠在所述环形座14外表面；以及
二号磁铁224，该二号磁铁224设置在所述环形座14内侧，所述二号磁铁224与一号磁铁161磁性相斥，所述二号磁铁224与限位弧板223均连接设置在支撑杆225上，所述支撑杆225沿着所述滑孔142滑动设置，且所述支撑杆225连接设置在对应移动板221上，所述推移板23铰接设置在所述升降架211与所述移动板221之间；根据数据采集控制系统设定好的飞行轨迹，该飞行轨迹设计成直线加直角的轨迹形式，启动一号马达带动转盘16旋转，能够带动两相对的一号磁铁161转动90°使其对应另一对磁驱动组件22，此时在一号磁铁161与二号磁铁224的磁排斥力下，推动移动板221往远离环形座14方向水平移动，利用推移板23推动对应的滚轮组件21上移直至滚轮212贴合在桥梁底部。
进一步地，所述数据采集机构3包括：
数据接收器31，所述数据接收器31连接设置在支撑盘32上，当数据采集机构3随双翼飞行器移动至数据采集点处时，数据接收器31与数据采集点处的传感器建立通讯并实现传感器上的数据流往数据接收器31上的传输；以及
高清摄像头33，所述高清摄像头33安装在所述支撑盘32周侧设置的支座34上，所述数据接收器31与高清摄像头33均与所述控制器电性连接，该高清摄像头33用于拍摄图像采集点或数据采集点处桥梁结构的特征，用于判断分析梁体结构信息。
进一步地，所述支撑盘32底部设置有同轴心的外齿环35，所述外齿环35内表面连接有与所述环形槽口141转动配合的定位环36；
相邻两所述定位架12之间设置有支撑座17，所述支撑座17顶部设置的二号马达18输出轴连接有驱转齿轮19，所述驱转齿轮19与所述外齿环35相啮合，所述二号马达18由控制器驱动；数据采集模块在按照设定飞行路线移动到图像采集点后，利用驱转齿轮19带动外齿环35同步旋转，使得支撑盘32周侧的两高清摄像头33的同步旋转，实现图像采集点处桥梁状况的动态拍摄，能够更加全面的获取图像采集点处真实的结构信息，从而增加图像采集点处桥梁结构分析判断的准确性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，包括双翼飞行器；其特征在于：还包括数据采集模块，该数据采集模块安装在所述双翼飞行器上；所述数据采集模块包括：
平稳悬浮机构，所述平稳悬浮机构设置在所述双翼飞行器上，且其沿设定的数据采集轨迹在桥梁底部飞行移动，所述平稳悬浮机构包括定位座、定位架和导向组件，所述定位架沿所述定位座周侧连接设置，且相邻两所述定位架之间夹角设置为90°；
滚轮式行走机构，所述滚轮式行走机构与所述定位架一一对应，且其连接设置在平稳悬浮机构上，所述滚轮式行走机构包括滚轮组件、磁驱动组件和推移板，所述滚轮组件连接设置在对应导向组件上，且该滚轮组件可沿导向组件纵向滑动设置，所述磁驱动组件连接设置在对应定位架上，且该磁驱动组件可沿定位架长度方向滑动设置，所述推移板铰接设置在所述滚轮组件与所述磁驱动组件之间；一相对设置的两所述滚轮组件贴着桥梁底部行走时，另一相对设置的两所述滚轮组件脱离桥梁底部；
数据采集机构，所述数据采集机构连接设置在所述平稳悬浮机构中心位置，且其可沿所述平稳悬浮机构中心旋转；以及
控制器，所述控制器与所述数据采集机构电性连接，且所述数据采集机构与安装在桥梁底部数据采集点处对应的传感器之间进行无线数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，其特征在于，所述导向组件包括：
导向座，所述导向座连接设置在对应定位架上，且其与所述定位架构成L形机构；
导向通道，所述导向通道设置在所述导向座上且该导向通道开口朝上布置；以及
复位弹性件，所述复位弹性件同轴心连接设置在所述导向通道内部。
3.根据权利要求2所述的一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，其特征在于，所述平稳悬浮机构还包括：
环形座，该环形座设置在所述定位座上，所述环形座外表面设置环形槽口和滑孔，所述滑孔均布在环形座上且沿环形座周侧方向设置；
限位滑道，所述限位滑道设置在对应定位架上且沿定位架长度方向设置，所述限位滑道与所述滑孔一一对应；以及
一号马达，该一号马达设置在所述环形座内部且由控制器驱动，所述一号马达输出轴连接设置有转盘，该转盘周侧设置有两相对的一号磁铁。
4.根据权利要求3所述的一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，其特征在于，所述滚轮组件包括：
升降架，所述升降架顶部设置有滚轮，所述升降架上连接有安装板，所述安装板上通过连接杆设置有导向盘，所述导向盘沿所述导向通道长度方向滑动设置；以及
距离传感器，该距离传感器连接设置在所述安装板上，且所述距离传感器与所述控制器电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，其特征在于，所述磁驱动组件包括：
移动板，所述移动板上的限位块沿所述限位滑道延伸方向滑动设置；
限位弧板，所述限位弧板抵靠在所述环形座外表面；以及
二号磁铁，该二号磁铁设置在所述环形座内侧，所述二号磁铁与一号磁铁磁性相斥，所述二号磁铁与限位弧板均连接设置在支撑杆上，所述支撑杆沿着所述滑孔滑动设置，且所述支撑杆连接设置在对应移动板上，所述推移板铰接设置在所述升降架与所述移动板之间。
6.根据权利要求5所述的一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，其特征在于，所述数据采集机构包括：
数据接收器，所述数据接收器连接设置在支撑盘上；以及
高清摄像头，所述高清摄像头安装在所述支撑盘周侧设置的支座上，所述数据接收器与高清摄像头均与所述控制器电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，其特征在于，所述支撑盘底部设置有同轴心的外齿环，所述外齿环内表面连接有与所述环形槽口转动配合的定位环。
8.根据权利要求7所述的一种悬浮稳定的飞行式桥梁检测数据收集器，其特征在于，相邻两所述定位架之间设置有支撑座，所述支撑座顶部设置的二号马达输出轴连接有驱转齿轮，所述驱转齿轮与所述外齿环相啮合，所述二号马达由控制器驱动。
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