CN115387214A - 兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置及检测方法，其中，检测装置包括：外车体，其包括外车体本体、行走驱动装置和第一旋翼机构；内车体，其包括内车体本体、探地雷达标记系统，且探地雷达标记系统与内车体本体可转动连接；探地雷达标记系统包括探测壳体、探地雷达装置和检测标记装置；探地雷达装置和检测标记装置均设置在探测壳体的第一端，探测壳体的第二端设置第二旋翼机构；外车体和内车体通过转动机构可转动连接，且在转动机构的作用下，桥梁爬壁检测装置能够在具有夹角的壁面上换面爬行；本发明既能实现从桥底到桥墩等各区域的翻越，从而对桥梁各个区域的缺陷进行检测，又能对检测到的缺陷进行颜色标记。

Description

兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及桥梁检测技术领域，具体涉及一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷 达自动检测装置及检测方法。

背景技术

桥梁作为交通运输领域的基础设施之一，通常由混凝土建造而成。由于混凝 土施工工艺的复杂性，桥梁结构难免会出现裂纹、空洞等缺陷。而桥梁在长期的 运营使用中，混凝土结构易受温度变化、雨水侵蚀等因素影响，进而出现孔洞、 露筋、裂缝等缺陷，严重影响桥梁的耐久性和承载力。故定期对桥梁进行质量检 测是保证桥梁使用寿命和人身安全的关键。

随着科技的发展，无损检测装置的种类越来越多，自动化程度越来越高。以 桥梁检测为例，授权公告号为CN106049243B的一件中国专利公开了一种道面自 主智能检测装置，该装置集多种无损检测传感器于一体，可一次性实现路面状况 的全面评估，可对桥面进行质量检测；授权公告号为CN110184909B的一件中国 专利公开了一种适用于多类型桥墩的检测车,该装置可根据压力值控制驱动机 构沿桥墩外形收缩，检测车自动夹紧桥墩并上下移动。但上述专利所公开的检测 装置只能针对桥梁的特定区域进行检测，无法实现从桥底到桥墩等区域间的翻越 式检测，不适用于桥梁的整体质检。

探地雷达作为检测混凝土隐蔽缺陷的有效方式，其原理是通过宽频带时域发 射天线将高频短脉冲电磁波传输到介质中，若电磁波在传播过程中遇到电性不同 的界面，如空洞、分界面等，就会发生反射和透射，反射回来的信息再由接收天 线接收，并由计算机将接收回来的电信号进行分析计算和成像处理，从而推断出 地下目标体的空间位置、电性、结构及几何形态，实现对地下未知缺陷的探测。

授权公告号为CN215575651U的一件中国专利公开了一种用于探地雷达的道 路便携式检测车，该装置通过设计可旋转推杆，使探地雷达路面检测作业变得灵 活，但该装置驱动力是由操作人员推动实现的，需要较大的人工劳动，探测效率 低下。申请公告号为CN113504539A的一件中国专利公开了一种无人机搭载的探 地雷达探测装置及方法，本发明通过终端控制无人机的飞行和雷达数据的采集， 适用于桥梁等难以抵达区域的检测，检测效率高，但该装置没有标记功能，无法 对缺陷位置进行颜色标记。

因此，为了解决上述问题，亟需设计一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自 动检测装置及检测方法，一方面能实现从桥底到桥墩等各区域间的翻越，从而对 桥梁各个区域的缺陷进行检测；另一方面在提高检测效率的同时，还能够对检测 到的缺陷进行颜色标记，方便后续给缺陷进行修补。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检 测装置及检测方法，一方面能够实现从桥梁的桥底到桥墩等各区域间的翻越，从 而对桥梁各个区域的缺陷进行检测；另一方面在提高检测效率的同时，还能够对 检测到的缺陷进行颜色标记，方便后续给缺陷进行修补。

为实现上述目的，本发明提供一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测 装置，包括：

外车体，其包括外车体本体、驱动所述外车体本体行走的行走驱动装置和用 于爬壁的第一旋翼机构，所述外车体本体的中部具有镂空结构；

内车体，其包括内车体本体、设置在所述内车体本体上的探地雷达标记系统， 且所述探地雷达标记系统与所述内车体本体可转动连接；

所述探地雷达标记系统包括探测壳体、设置在所述探测壳体内的探地雷达装 置和检测标记装置；所述探地雷达装置随所述行走驱动装置的移动对检测面进行 缺陷探测，并将缺陷探测结果反馈给控制系统，所述控制系统控制检测标记装置 对缺陷位置进行标记；

所述探地雷达装置和检测标记装置均设置在所述探测壳体的第一端，所述探 测壳体的第二端设置有用于爬壁的第二旋翼机构；

所述外车体和内车体通过所述转动机构可转动连接，且在所述转动机构的作 用下，所述桥梁爬壁检测装置能够在具有夹角的壁面上换面爬行；

控制系统，所述转动机构、行走驱动装置、第一旋翼机构、第二旋翼机构和 探地雷达标记系统均与所述控制系统电性连接。

作为上述方案的进一步的改进，所述桥梁爬壁检测装置还包括超声探测模 块，所述外车体和内车体上均设置有所述超声探测模块，用于探测车体前方是否 有障碍物或者车体是否悬空；且所述超声探测模块与所述控制系统电性连接。

作为上述方案的进一步的改进，所述转动机构包括第一转轴、第二转轴、设 置在所述第一转轴上的第一齿轮、设置在所述第二转轴上并与所述第一齿轮啮合 的第二齿轮，以及两端分别与所述第一齿轮和第二齿轮转动连接的连杆；任一所 述第一转轴和第二转轴上设置有换面驱动电机；

所述第一转轴设置在所述外车体本体的一端，所述第二转轴设置在所述内车 体本体的一端，且所述外车体本体的一端和所述内车体本体的一端均为弧形结 构。

作为上述方案的进一步的改进，所述第一转轴上至少间隔设有两个所述第一 齿轮，所述第二转轴上设有与所述第一齿轮对应数量的第二齿轮。

作为上述方案的进一步的改进，所述行走驱动装置包括至少两组车轮驱动组 件，两组所述车轮驱动组件设置在所述外车体本体的两侧；所述车轮驱动组件包 括车轮、动力轴以及与所述动力轴驱动连接的车轮驱动电机；其中一组所述动力 轴上设有编码器。

作为上述方案的进一步的改进，所述车轮上设置有用于增加摩擦力的防滑 垫，且所述防滑垫的材质优选硅胶材质。

作为上述方案的进一步的改进，所述外车体本体上设置有两组第一旋翼机 构，两组所述第一旋翼机构分别间隔设置在所述外车体本体上。

作为上述方案的进一步的改进，所述第一旋翼机构包括第一旋翼电机和第一 旋翼，所述第一旋翼电机与所述第一旋翼驱动连接，所述第一旋翼电机设置在所 述外车体本体上。

作为上述方案的进一步的改进，所述外车体本体和内车体本体的材质均采用 碳纤维材质。

作为上述方案的进一步的改进，所述探地雷达标记系统与所述内车体本体通 过旋转驱动机构可转动连接；所述旋转驱动机构包括第三转轴、与所述第三转轴 驱动连接的旋转驱动电机，所述第三转轴与所述探测壳体固定连接，所述第三转 轴的一端部与所述内车体本体转动连接。

作为上述方案的进一步的改进，所述探测壳体的内腔设置有隔板，所述隔板 横向设置在所述内腔内，并将所述探测壳体的内腔分隔成第一空间和第二空间；

所述第二旋翼机构设置在所述第一空间的顶部，所述检测标记装置设置在第 二空间内；所述探测壳体的邻近所述第二空间端的一侧设有容置槽，且所述容置 槽至少两面具有开口。

作为上述方案进一步的改进，所述探地雷达装置包括雷达主机、雷达发射天 线、雷达接收天线和电源，所述雷达主机与所述雷达发射天线电性连接，用于向 检测面发射高频脉冲电磁波；所述雷达主机与所述雷达接收天线电性连接，用于 接收反射波并反馈给所述雷达主机；所述电源与所述雷达主机电性连接；

所述雷达主机和电源设置在所述隔板上，并位于所述第一空间内；所述雷达 发射天线和雷达接收天线间隔设置在所述容置槽内。

作为上述方案进一步的改进，所述检测标记装置包括自动喷雾装置和设置在 所述探测壳体第一端两侧的滚轮组件；所述自动喷雾装置包括水箱、水泵、输水 管和雾状喷头，所述水泵设置在所述水箱内，并通过所述输水管与所述雾状喷头 连接，且所述雾状喷头设置在所述水箱外侧，所述水箱内设置有颜料。

作为上述方案进一步的改进，所述第二空间为封闭空间，所述第二空间为所 述水箱。

作为上述方案的进一步的改进，所述第二旋翼机构包括第二旋翼电机和第二 旋翼，所述第二旋翼电机与所述第二旋翼驱动连接，所述第二旋翼电机设置在所 述第一空间内。

作为上述方案的进一步的改进，所述控制系统包括依次电性连接的车体控制 模块、导航传感系统、远程控制系统，所述导航传感系统包括全球定位系统和陀 螺仪，用于获取本桥梁爬壁检测装置的位置以高精度导航；所述远程控制系统与 所述探地雷达系统通过无线通讯的方式通讯连接；所述转动机构、行走驱动装置、 第一旋翼机构和第二旋翼机构均与所述车体控制模块电性连接。

需要说明的时，初始状态和检测状态下，所述外车体和内车体叠设成一体， 所述探地雷达标记系统收纳于所述外车体本体上的镂空结构内，且所述探地雷达 装置和所述检测标记装置朝向检测平面。

本发明还提供上述兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置的检测方 法，其步骤包括：

S1：无损检测：行走驱动装置带动依次呈上下叠设状态的外车体和内车体前 行；探地雷达装置不断的向检测面发生高频脉冲电磁波，并接收所述高频脉冲电 磁波触遇缺陷后反射回来的电磁波，所述探地雷达装置将反射回来的电磁波反馈 给控制系统，所述控制系统将接收到的电磁波信号传输给处理终端，所述处理终 端通过对电磁波信号进行分析以判断是否有缺陷；若判断存在缺陷，所述控制系 统给检测标记装置发送标记指令，接收到标记指令的检测标记装置在对应缺陷处 做出标记；

S2：爬壁过程：若在同一壁面上爬进检测；行走驱动装置驱动两车体行走， 同时相应的第一旋翼机构和/或第二旋翼机构启动以产生与车体重量平衡的推 力；

若需要在不同壁面上爬行时，所述外车体或内车体在所述转动机构作用下展 开，直到所述外车体或内车体贴合第二壁面上，启动已贴合在第二壁面上的旋翼 机构以使其吸附在第二壁面上；然后停留在第一壁面上的内车体或外车体再在所 述转动机构作用下，朝向第二壁面方向转动直到折叠成一体，继续执行步骤S1。

作为上述方案的进一步的改进，所述步骤S2爬壁过程中，当需要换面爬行 时；步骤如下：

S21：探地雷达标记系统转动：首先启动转动机构，转动机构带动内车体朝 向第二壁面方向转动，直到转动到预设角度后停止转动，然后启动内车体上的旋 转驱动机构，旋转驱动机构带动探地雷达标记系统转动180°，以使检测标记装 置朝向第二壁面；再然后所述转动机构再次启动，并带动所述内车体继续转动， 直到所述内车体贴合到第二壁面后停止转动；

S22：车体合拢：探地雷达标记系统上的第二旋翼机构启动，以使所述内车 体在第二旋翼机构的推力下吸附在第二壁面上；再次启动所述转动机构，且所述 转动机构带动外车体逐渐脱离第一壁面，并朝向内车体方向转动直到与外车体合 拢，完成换面爬行。

作为上述方案的进一步的改进，所述预设角度为30～60°。

作为上述方案的进一步的改进，在检测过程中，若外车体靠近检测壁面，则 启动安装在外车体上的第一旋翼机构，产生与两车体重量平衡的推力，同时启动 行走驱动装置带动车体爬壁；

若内车体靠近检测壁面，则启动安装在探地雷达标记系统上的第二旋翼机 构，产生与两车体重量平衡的推力，同时启动行走驱动装置带动车体爬壁。

作为上述方案的进一步的改进，在检测过程中，所述外车体上的第一旋翼机 构和探地雷达标记系统上的第二旋翼机构均启动，产生与两车体重量平衡的推 力。

由于本发明采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

1、本发明兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置，在驱动动力上， 分别在外车体和内车体上设置有旋翼机构，且在外车体上设置有车轮式的行走驱 动装置，如此的设置使得本检测装置融合了旋翼机构和车轮式的行走驱动装置两 种动力结构，旋翼机构通过空气推进向装置提供推力，一方面车轮驱动组件给本 检测装置提供前进的驱动力，另一方面，相应的旋翼机构通过高速旋转从而产生 推力，使得两车体能够平衡自身的重量从而实现爬壁。

2、本检测装置的外车体和内车体通过转动机构连接，且所述转动机构能够 带动任一车体相对于另一车体转动从而实现本检测装置的换面爬行，为了进一步 实现换面爬行功能，所述内车体上的探地雷达标记系统与所述内车体可转动连 接，如此的设置，使得本检测装置能够换面爬进检测，当需要换面爬行时，只需 要先启动转动机构，使得外车体和内车体展开并成预设的夹角，再启动旋转驱动 机构带动探地雷达标记系统转动180°，使得探地雷达标记系统的设有探地雷达 装置和检测标记装置的一端朝向检测面，然后再次启动转动机构，直到两个车体 合拢成一体实现换面爬行。故所述兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置 既能够在水平检测面上爬行检测，也能够在具有一定夹角的检测面上爬行检测， 从而可对桥梁的背面、桥面、桥墩等各区域进行缺陷检测，从而解决目前桥梁检 测装置检测区域单一的问题；同时本发明提供的检测装置自动化程度高，可自行 完成数据采集、数据分析、缺陷成像等功能，从而提高了检测效率。

3、在检测方面，本检测装置设有探地雷达装置和检测标记装置，首先通过 探地雷达装置不断的向检测面发生高频脉冲电磁波，并接收所述高频脉冲电磁波 触遇缺陷后反射回来的电磁波，所述探地雷达装置将反射回来的电磁波反馈给控 制系统，所述控制系统将接收到的电磁波信号传输给处理终端，所述处理终端通 过对电磁波信号进行分析以判断是否有缺陷；若判断存在缺陷，所述控制系统给 检测标记装置发送标记指令，接收到标记指令的检测标记装置在对应缺陷处做出 标记；一方面随着本检测装置在桥梁表面、背面或桥墩等区域的移动，便能自动 通过探地雷达装置扫描检测面上的缺陷，从而提高了检测效率；另一方面当判断 存在缺陷后，能够给缺陷处做出相应的标记，方便后续修补。

4、本发明还提供上述兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置的检测 方法，包括：无损检测：行走驱动装置带动依次呈上下叠设状态的外车体和内车 体前行；探地雷达装置不断的向检测面发生高频脉冲电磁波，并接收所述高频脉 冲电磁波触遇缺陷后反射回来的电磁波，所述探地雷达装置将反射回来的电磁波 反馈给控制系统，所述控制系统将接收到的电磁波信号传输给处理终端，所述处 理终端通过对电磁波信号进行分析以判断是否有缺陷；若判断存在缺陷，所述控 制系统给检测标记装置发送标记指令，接收到标记指令的检测标记装置在对应缺 陷处做出标记；爬壁过程：若在同一壁面上爬进检测；行走驱动装置驱动两车体 行走，同时相应的第一旋翼机构和/或第二旋翼机构启动以产生与车体重量平衡 的推力；若需要在不同壁面上爬行时，所述外车体或内车体在所述转动机构作用 下展开，直到所述外车体或内车体贴合第二壁面上，启动已贴合在第二壁面上的旋翼机构以使其吸附在第二壁面上；然后停留在第一壁面上的内车体或外车体再 在所述转动机构作用下，朝向第二壁面方向转动直到折叠成一体，继续执行步骤 S1；本发明提供的检测方法自动化程度高，可自行完成数据采集、数据分析、缺 陷成像等功能，无需人工操控及判断；并能够将无损检测数据发送给终端，可通 过终端控制本检测装置的运行状态；另外还能够对缺陷的位置进行标记，便于后 续修补。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中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为本发明公开的一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置折 叠状态的立体示意图；

图2为本发明公开的外车体的立体示意图；

图3为本发明公开的内车体的立体示意图；

图4为本发明公开的探地雷达标记系统的内部结构示意图；

图5为本发明公开的转动机构的部分剖视示意图；

图6为本发明公开的探地雷达标记系统的立体示意图；

图7为本发明公开的兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置换面爬 行的过程示意图；

图8为本发明公开的兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置的控制 系统示意图；

附图标记：

1、外车体；11、外车体本体；111、镂空结构；12、行走驱动装置；121、 车轮驱动组件；122、车轮；123、动力轴；124、车轮驱动电机；125、编码器； 13、第一旋翼机构；131、第一旋翼电机；132、第一旋翼；

2、内车体；21、内车体本体；22、探地雷达标记系统；23、探测壳体；231、 隔板；232、容置槽；

24、探地雷达装置；241、雷达主机；242、雷达发射天线；243、雷达接收天线； 244、电源；

25、检测标记装置；251、自动喷雾装置；252、滚轮组件；253、水箱；254、水 泵；255、输水管；256、雾状喷头；

26、第二旋翼机构；261、第二旋翼电机；262、第二旋翼；

27、旋转驱动机构；271、第三转轴；272、旋转驱动电机；

3、转动机构；31、第一转轴；32、第二转轴；33、第一齿轮；34、第二齿 轮；35、连杆；36、换面驱动电机；

4、超声探测模块。

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的一部分实施例，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作出创造性 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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如第一、第二、上、下、左、 右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置 关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之 改变。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领 域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时 应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面结合附图以对本发明作进一步描述:

实施例1：

参照图1-图8，本发明提供一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装 置，包括：

外车体1，其包括外车体本体11、驱动所述外车体本体11行走的行走驱动 装置12和用于爬壁的第一旋翼机构13，所述外车体本体11的中部具有镂空结 构111；

内车体2，其包括内车体本体21、设置在所述内车体本体21上的探地雷达 标记系统22，且所述探地雷达标记系统22与所述内车体本体21可转动连接；

所述探地雷达标记系统包括探测壳体23、设置在所述探测壳体23内的探地 雷达装置24和检测标记装置25；所述探地雷达装置24随所述行走驱动装置的 移动对检测面进行缺陷探测，并将缺陷探测结果反馈给控制系统，所述控制系统 控制检测标记装置25对缺陷位置进行标记；

所述探地雷达装置24和检测标记装置25均设置在所述探测壳体23的第一 端，所述探测壳体23的第二端设置有用于爬壁的第二旋翼机构26；

所述外车体1和内车体2通过所述转动机构3可转动连接，且在所述转动机 构3的作用下，所述桥梁爬壁检测装置能够在具有夹角的壁面上换面爬行；

所述外车体1和内车体2上均设置有所述超声探测模块4，用于探测车体前 方是否有障碍物或者车体是否悬空；且所述超声探测模块4与所述控制系统电性 连接；

控制系统，所述转动机构3、行走驱动装置12、第一旋翼机构13、第二旋 翼机构26和探地雷达标记系统22均与所述控制系统电性连接；

在同一检测面上检测时，所述内车体2和外车体1依次上下叠设成一体，且 所述探地雷达标记系统22收纳在所述外车体的镂空结构111内，并使得所述探 地雷达装置24和检测标记装置25朝向所述检测面；当超声探测模块4检测到前 方为悬空，且需要换壁面爬行时，首先转动机构3驱动远离当前检测面的车体展 开，并朝向待检测的壁面方向转动，直到所述车体贴合到待检测的壁面上，设置 在所述车体上的旋翼机构启动并产生推力，使得所述车体吸附在待检测的壁面 上；然后转动机构3继续转动，带动留在当前检测面上的车体朝向待检测壁面的 方向转动，直到两个车体合拢成一体；

本发明提供的桥梁爬壁检测装置，在驱动动力上，分别在外车体1和内车体 2上设置有旋翼机构，且在外车体1上设置有车轮122式的行走驱动装置12，如 此的设置使得本检测装置融合了旋翼机构和车轮122式的行走驱动装置12两种 动力结构，旋翼机构通过空气推进向本桥梁爬壁检测装置提供推力，一方面行走 驱动装置12的车轮122驱动组件121给本检测装置提供前进的驱动力，另一方 面，相应的旋翼机构通过高速旋转从而产生推力，使得两车体能够平衡自身的重 量从而实现爬壁以及在不同壁面之间的翻越；另外在相应旋翼机构的作用下，能 够使得本检测装置稳固地吸附在检测壁面上进行爬壁检测；

再者，本检测装置的外车体1和内车体2通过转动机构3连接，且所述转动 机构3能够带动任一车体相对于另一车体转动从而实现本检测装置的可翻越式 爬行，既能够在水平检测面上爬行检测，也能够在具有一定夹角的检测面上爬行 检测，从而可对桥梁的背面、桥面、桥墩等各区域进行缺陷检测，从而解决目前 桥梁检测装置检测区域单一的问题；同时本发明提供的检测装置自动化程度高， 可自行完成数据采集、数据分析、缺陷成像等功能，从而提高了检测效率。

在检测方面，本检测装置设有探地雷达装置24和检测标记装置25，首先通 过探地雷达装置24不断的向检测面发生高频脉冲电磁波，并接收所述高频脉冲 电磁波触遇缺陷后反射回来的电磁波，所述探地雷达装置24将反射回来的电磁 波反馈给控制系统，所述控制系统将接收到的电磁波信号传输给处理终端，所述 处理终端通过对电磁波信号进行分析以判断是否有缺陷；若判断存在缺陷，所述 控制系统给检测标记装置25发送标记指令，接收到标记指令的检测标记装置25 在对应缺陷处做出标记；一方面随着本检测装置在桥梁表面、背面或桥墩等区域 的移动，便能自动通过探地雷达装置24扫描检测面上的缺陷，从而提高了检测 效率；另一方面当判断存在缺陷后，能够给缺陷处做出相应的标记，方便后续修 补。

作为优选的实施例，所述转动机构3包括第一转轴31、第二转轴32、设置 在所述第一转轴31上的第一齿轮33、设置在所述第二转轴32上并与所述第一 齿轮33啮合的第二齿轮34，以及两端分别与所述第一齿轮33和第二齿轮34转 动连接的连杆35；任一所述第一转轴31和第二转轴32上设置有换面驱动电机 36；

所述第一转轴31设置在所述外车体本体11的一端，所述第二转轴32设置 在所述内车体本体21的一端，且所述外车体本体11的一端和所述内车体本体 21的一端均为弧形结构；且在本实施例中，所述第一转轴31上间隔设有两个所 述第一齿轮33，所述第二转轴32上设有与所述第一齿轮33对应数量的第二齿 轮34；且在本实施例中，将第一转轴31和第二转轴32分别设置在对应车体的 端部，便于任一车体以其中一个车体的转轴为中心旋转展开或合拢两个车体，从 而实现检测装置的翻越式爬行以及换面爬行；且采用驱动两个齿轮转动的方式实 现两个车体的展开或合拢，一方面便于控制旋转，另一方面两个啮合的齿轮具有 自锁性。

作为优选的实施例，所述行走驱动装置12包括至少两组车轮122驱动组件 121，两组所述车轮122驱动组件121设置在所述外车体本体11的两侧；所述车 轮122驱动组件121包括车轮122、动力轴123以及与所述动力轴123驱动连接 的车轮驱动电机124；在本实施例中，所述外车体1上设置有四组车轮122驱动 组件121，间隔成对的设置在所述外车体本体11的两侧，其中一组所述动力轴 123上设有编码器125；且为了增加车轮122的抓地力，所述车轮122上设置有 用于增加摩擦力的防滑垫，且所述防滑垫的材质优选硅胶材质。

作为优选的实施例，所述外车体本体11上设置有两组第一旋翼机构13，两 组所述第一旋翼机构13分别间隔设置在所述外车体本体11上；所述第一旋翼机 构13包括第一旋翼132电机131和第一旋翼132，所述第一旋翼132电机131 与所述第一旋翼132驱动连接，所述第一旋翼132电机131设置在所述外车体本 体11上；两组旋翼机构的设置给外车体1提供充足的推力。

旋翼由桨毂和数片桨叶构成。桨毂安装在旋翼轴上，形如细长机翼的桨叶则 连在桨毂上。通常旋翼具有以下作用：产生升力：用以平衡载体的重力以及机身、 平尾、机翼等部件在垂直方向上的分力；产生向前的水平分力：克服空气阻力使 载体前进；在悬停时，产生侧向或向后水平分力，使载体进行侧飞或后飞；产生 分力及力矩对载体进行控制或机动飞行，类似于飞机上的各种操纵面。

在本方案中，为了减轻本检测装置的整体重量，所述外车体本体11和内车 体本体21的材质均采用碳纤维材质。

作为优选的实施例，所述探地雷达标记系统22与所述内车体本体21通过旋 转驱动机构27可转动连接；所述旋转驱动机构27包括第三转轴271、与所述第 三转轴271驱动连接的旋转驱动电机272，所述第三转轴271与所述探测壳体23 固定连接，所述第三转轴271的一端部与所述内车体本体21转动连接；旋转驱 动机构27的设置，便于根据检测面转动所述探地雷达标记系统22，使得探地雷 达装置24和检测标记装置25朝向检测面；从而使得本检测装置能够实现换面爬 行。

在某些实施例中，所述第三转轴271为一根转轴，所述转轴穿过所述探测壳 体23，且两端与所述内车体本体21转动连接，任一端部设置所述旋转驱动电机 272；需要说明的是，在所述转轴与所述探测壳体23穿过的连接处需要密封设置；

在某些实施例中，所述旋转驱动机构27设置有两个第三转轴271，分别设 置在所述探测壳体23的两侧，每个第三转轴271的一端与所述探测壳体23固定 连接，另一端与所述内车体本体21转动连接，任一第三转轴271的另一端设置 有所述旋转驱动电机272。

作为优选的实施例，所述探测壳体23的内腔设置有隔板231，所述隔板231 横向设置在所述内腔内，并将所述探测壳体23的内腔分隔成第一空间和第二空 间；

所述第二旋翼机构26设置在所述第一空间的顶部，所述检测标记装置25 设置在第二空间内；所述探测壳体23的邻近所述第二空间端的一侧设有容置槽 232，且所述容置槽232至少两面具有开口；所述探测壳体23通过隔板231被上 下分隔成两个空间，便于在不同的空间内设置不同的部件，且各个部件之间互不 干扰，使得本探地雷达标记系统的结构紧凑。

作为优选的实施例，所述探地雷达装置24包括雷达主机241、雷达发射天 线242、雷达接收天线243和电源244，所述雷达主机241与所述雷达发射天线 242电性连接，用于向检测面发射高频脉冲电磁波；所述雷达主机241与所述雷 达接收天线243电性连接，用于接收反射波并反馈给所述雷达主机241；所述电 源244与所述雷达主机241电性连接；

所述雷达主机241和电源244设置在所述隔板231上，并位于所述第一空间 内；所述雷达发射天线242和雷达接收天线243间隔设置在所述容置槽232内， 且所述容置槽232至少两面具有开口，在某些优选的实施例中，所述容置槽的顶 部以及三个侧面均设有开口，以便于雷达发射天线242和雷达接收天线243更好 的发射和接收相应的电磁波。

作为优选的实施例，所述检测标记装置25包括自动喷雾装置251和设置在 所述探测壳体23第一端两侧的滚轮组件252；所述自动喷雾装置251包括水箱 253、水泵254、输水管255和雾状喷头256，所述水泵254设置在所述水箱253 内，并通过所述输水管255与所述雾状喷头256连接，且所述雾状喷头256设置 在所述水箱253外侧，所述水箱253内设置有颜料；滚轮组件252的设置，使得 探地雷达标记系统在车体上的行走驱动装置行走的过程中，也能够跟随滚动行 走，使得自动喷雾装置251能够更好的将放置在水箱253内的颜料喷涂在有缺陷 的位置；

在本实施例中，所述第二空间为封闭空间，因此，将第二空间作为自动喷雾 装置251的水箱253，无需在第二空间内设置额外的水箱253，使得本探地雷达 标记系统的结构更加紧凑。

在本实施例中，所述第二旋翼机构26设置在所述第一空间的顶部，具体的， 所述第二旋翼机构26包括第二旋翼262电机261和第二旋翼262，所述第二旋 翼262电机261与所述第二旋翼262驱动连接，所述第二旋翼262电机261设置 在所述第一空间内；第二旋翼机构26的设置为内车体吸附在检测壁面上提供推 力。

作为优选的实施例，所述控制系统包括依次电性连接的车体控制模块、导航 传感系统、远程控制系统，所述导航传感系统包括全球定位系统和陀螺仪，用于 获取本桥梁爬壁检测装置的位置以高精度导航；所述远程控制系统与所述探地雷 达系统通过无线通讯的方式通讯连接；所述转动机构3、行走驱动装置12、第一 旋翼机构13和第二旋翼机构26均与所述车体控制模块电性连接；具体的，所述 远程控制系统包括终端，所述终端包括雷达数据采集终端和检测装置运动控制终 端，所述检测装置运动控制终端通过无线通讯模块与所述车体控制模块通讯连 接；所述雷达数据采集终端与所述雷达主机241通讯连接；

需要说明的是，初始状态和检测状态下，所述外车体1和内车体2叠设成一 体，所述探地雷达标记系统22收纳于所述外车体本体11上的镂空结构111内， 且所述探地雷达装置24和检测标记装置25朝向检测平面。

实施例2：

本发明还提供一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置的检测方 法，其步骤包括：

S1：无损检测：行走驱动装置带动依次呈上下叠设状态的外车体和内车体前 行；探地雷达装置24不断的向检测面发生高频脉冲电磁波，并接收所述高频脉 冲电磁波触遇缺陷后反射回来的电磁波，所述探地雷达装置24将反射回来的电 磁波反馈给控制系统，所述控制系统将接收到的电磁波信号传输给处理终端，所 述处理终端通过对电磁波信号进行分析以判断是否有缺陷；若判断存在缺陷，所 述控制系统给检测标记装置25发送标记指令，接收到标记指令的检测标记装置 25在对应缺陷处做出标记；

S2：爬壁过程：若在同一壁面上爬进检测；行走驱动装置12驱动两车体行 走，同时相应的第一旋翼机构13和/或第二旋翼机构26启动以产生与车体重量 平衡的推力；

若需要在不同壁面上爬行时，所述外车体1或内车体2在所述转动机构3 作用下展开，直到所述外车体1或内车体2贴合第二壁面上，启动已贴合在第二 壁面上的旋翼机构以使其吸附在第二壁面上；然后停留在第一壁面上的内车体2 或外车体1再在所述转动机构3作用下，朝向第二壁面方向转动直到折叠成一体， 继续执行步骤S1。

本发明提供的检测方法自动化程度高，可自行完成数据采集、数据分析、缺 陷成像等功能，无需人工操控及判断；并能够将无损检测数据发送给终端，可通 过终端控制装置的运行状态。

作为优选的实施例，所述步骤S2爬壁过程中，当需要换面爬行时；步骤如 下：

S21：探地雷达标记系统22转动：首先启动转动机构3，转动机构3带动内 车体2朝向第二壁面方向转动，直到转动到预设角度后停止转动，然后启动内车 体2上的旋转驱动机构27，旋转驱动机构27带动探地雷达标记系统22转动 180°，以使检测标记装置25朝向第二壁面；再然后所述转动机构3再次启动， 并带动所述内车体2继续转动，直到所述内车体2贴合到第二壁面后停止转动；

S22：车体合拢：探地雷达标记系统22上的第二旋翼机构26启动，以使所 述内车体2在第二旋翼机构26的推力下吸附在第二壁面上；再次启动所述转动 机构3，且所述转动机构3带动外车体1逐渐脱离第一壁面，并朝向内车体2方 向转动直到与外车体1合拢，完成换面爬行。

作为优选的实施例，所述预设角度为30～60°之间，在本实施例中，预设角 度为30°，当内车体2相对于外车体1转动30°时，停止转动；为了控制旋转 角度，在所述换面驱动电机36连接的转轴上设置有编码器125，以便控制旋转 角度。

在某些实施例中，在检测过程中，若外车体1靠近检测壁面，则启动安装在 外车体1上的第一旋翼机构13，产生与两车体重量平衡的推力，同时启动行走 驱动装置12带动车体爬壁；由于转动机构3采用两个齿轮啮合的方式，因此在 换面驱动电机36停止转动时，由于齿轮的自锁性，使得内车体2能够稳固地合 拢在外车体1上；

若内车体2靠近检测壁面，则启动安装在探地雷达标记系统22上的第二旋 翼机构26，产生与两车体重量平衡的推力，同时启动行走驱动装置12带动车体 爬壁；由于转动机构3采用两个齿轮啮合的方式，因此在换面驱动电机36停止 转动时，由于齿轮的自锁性，使得外车体1能够稳固地合拢在内车体2上。

在某些实施例中，在检测过程中，所述外车体1上的第一旋翼机构13和探 地雷达标记系统22上的第二旋翼机构26均启动，产生与两车体重量平衡的推力， 再结合转动机构3的自锁性，以确保两个车体能够在合拢状态下稳固检测。

以上是本发明的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理以及实 施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法以及核心 思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的 前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权 利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置，其特征在于，包括：

外车体，其包括外车体本体、驱动所述外车体本体行走的行走驱动装置和第一旋翼机构，所述外车体本体的中部具有镂空结构；

内车体，其包括内车体本体、设置在所述内车体本体上的探地雷达标记系统，且所述探地雷达标记系统与所述内车体本体可转动连接；

所述探地雷达标记系统包括探测壳体、设置在所述探测壳体内的探地雷达装置和检测标记装置；所述探地雷达装置随所述行走驱动装置的移动对检测面进行缺陷探测，并将缺陷探测结果反馈给控制系统，所述控制系统控制检测标记装置对缺陷位置进行标记；

所述探地雷达装置和检测标记装置均设置在所述探测壳体的第一端，所述探测壳体的第二端设置有用于爬壁的第二旋翼机构；

所述外车体和内车体通过所述转动机构可转动连接，且在所述转动机构的作用下，所述桥梁爬壁检测装置能够在具有夹角的壁面上换面爬行；

控制系统，所述转动机构、行走驱动装置、第一旋翼机构、第二旋翼机构和探地雷达标记系统均与所述控制系统电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置，其特征在于，所述桥梁爬壁检测装置还包括超声探测模块，所述外车体和内车体上均设置有所述超声探测模块，用于探测车体前方是否有障碍物或者车体是否悬空；且所述超声探测模块与所述控制系统电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置，其特征在于，所述转动机构包括第一转轴、第二转轴、设置在所述第一转轴上的第一齿轮、设置在所述第二转轴上并与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，以及两端分别与所述第一齿轮和第二齿轮转动连接的连杆；任一所述第一转轴和第二转轴上设置有换面驱动电机；

所述第一转轴设置在所述外车体本体的一端，所述第二转轴设置在所述内车体本体的一端，且所述外车体本体的一端和所述内车体本体的一端均为弧形结构。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置，其特征在于，所述探地雷达标记系统与所述内车体本体通过旋转驱动机构可转动连接；所述旋转驱动机构包括第三转轴、与所述第三转轴驱动连接的旋转驱动电机，所述第三转轴与所述探测壳体固定连接，所述第三转轴的一端部与所述内车体本体转动连接。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置，其特征在于，所述探测壳体的内腔设置有隔板，所述隔板横向设置在所述内腔内，并将所述探测壳体的内腔分隔成第一空间和第二空间；

所述第二旋翼机构设置在所述第一空间的顶部，所述检测标记装置设置在第二空间内；所述探测壳体的邻近所述第二空间端的一侧设有容置槽，且所述容置槽至少两面具有开口。

6.根据权利要求5所述的一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置，其特征在于，所述探地雷达装置包括雷达主机、雷达发射天线、雷达接收天线和电源，所述雷达主机与所述雷达发射天线电性连接，用于向检测面发射高频脉冲电磁波；所述雷达主机与所述雷达接收天线电性连接，用于接收反射波并反馈给所述雷达主机；所述电源与所述雷达主机电性连接；

所述雷达主机和电源设置在所述隔板上，并位于所述第一空间内；所述雷达发射天线和雷达接收天线间隔设置在所述容置槽内。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置，所述检测标记装置包括自动喷雾装置和设置在所述探测壳体第一端两侧的滚轮组件；所述自动喷雾装置包括水箱、水泵、输水管和雾状喷头，所述水泵设置在所述水箱内，并通过所述输水管与所述雾状喷头连接，且所述雾状喷头设置在所述水箱外侧，所述水箱内设置有颜料。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置，其特征在于，所述行走驱动装置包括至少两组车轮驱动组件，两组所述车轮驱动组件设置在所述外车体本体的两侧；所述车轮驱动组件包括车轮、动力轴以及与所述动力轴驱动连接的车轮驱动电机。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述的兼具爬壁和换面爬行的探地雷达自动检测装置的检测方法，其步骤包括：

S1：无损检测：行走驱动装置带动依次呈上下叠设状态的外车体和内车体前行；探地雷达装置不断的向检测面发生高频脉冲电磁波，并接收所述高频脉冲电磁波触遇缺陷后反射回来的电磁波，所述探地雷达装置将反射回来的电磁波反馈给控制系统，所述控制系统将接收到的电磁波信号传输给处理终端，所述处理终端通过对电磁波信号进行分析以判断是否有缺陷；若判断存在缺陷，所述控制系统给检测标记装置发送标记指令，接收到标记指令的检测标记装置在对应缺陷处做出标记；

S2：爬壁过程：若在同一壁面上爬进检测；行走驱动装置驱动两车体行走，同时相应的第一旋翼机构和/或第二旋翼机构启动以产生与车体重量平衡的推力；

若需要在不同壁面上爬行时，所述外车体或内车体在所述转动机构作用下展开，直到所述外车体或内车体贴合第二壁面上，启动已贴合在第二壁面上的旋翼机构以使其吸附在第二壁面上；然后停留在第一壁面上的内车体或外车体再在所述转动机构作用下，朝向第二壁面方向转动直到折叠成一体，继续执行步骤S1。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S2爬壁过程中，当需要换面爬行时；步骤如下：

S21：探地雷达标记系统转动：首先启动转动机构，转动机构带动内车体朝向第二壁面方向转动，直到转动到预设角度后停止转动，然后启动内车体上的旋转驱动机构，旋转驱动机构带动探地雷达标记系统转动180°，以使检测标记装置朝向第二壁面；再然后所述转动机构再次启动，并带动所述内车体继续转动，直到所述内车体贴合到第二壁面后停止转动；

S22：车体合拢：探地雷达标记系统上的第二旋翼机构启动，以使所述内车体在第二旋翼机构的推力下吸附在第二壁面上；再次启动所述转动机构，且所述转动机构带动外车体逐渐脱离第一壁面，并朝向内车体方向转动直到与外车体合拢，完成换面爬行。

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