CN116147505B - 一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁检测技术领域，具体公开了一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，包括桥梁检测用平台、机械臂、裂缝识别系统和移动架，所述机械臂安装于桥梁检测用平台上，所述桥梁检测用平台包括搭载平台与移动平台，所述搭载平台与机械臂连接，所述裂缝识别系统设于移动架上，所述检测终端还包括裂缝检测系统，所述裂缝检测系统包括裂缝长宽检测和裂缝深度检测，所述裂缝长宽检测和裂缝深度检测为两个不同的检测系统，所述裂缝检测系统也设于移动架上。本发明通过识别系统内的三个识别相机实现全段桥底的裂缝识别，并且通过红外线测距的方式来检测裂缝的缝宽和缝长，并且通过超声波折返的原理，通过滑动结构来检测识别出来的裂缝的缝深。

Description

一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端

技术领域

本发明涉及桥梁检测技术领域，具体公开了一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端。

背景技术

近几十年来，桥梁建设促进了我国的发展，但桥梁裂缝的问题是诸多引发桥梁安全事故中，最引人关注的安全问题之一，每年因为桥梁裂缝，带来的交通安全隐患和威胁，而且因为桥梁裂缝的出现，可能会使桥梁出现倒塌的危险，进而威胁到桥梁安全通车运营。

工程实践和理论分析表明几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见(＜0.05 mm)，一般对结构的正常使用无大的危害，可允许其存在；但有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展新的裂缝，形成贯穿缝、深缝，0.20～0.30 mm以上的裂缝会直接破坏结构整体性，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，在桥梁内部形成力学间断面，使桥梁承载能力大大降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害桥梁结构的正常使用；

目前国内外主要检测方法是人工检测，人工检测的方式是通过望远镜远距离观察桥底的裂缝，或者搭建桥底平台，近距离用肉眼观察桥梁底面的裂缝，记录裂缝的长度、宽度等数值，并通过多次检测来判断裂缝的生长情况，常见的桥底平台有脚手架和桥梁检测车，在难以搭建脚手架的情况下，主要采用的是桥梁检测车，检测人员在桥梁检测车的桁架臂上行走，对桥梁底面裂缝进行检测，还有使用手持检测仪，这种仪器能够检测裂缝宽度，但是这种仪器只能是人工发现裂缝后再通过人手持检测仪对裂缝进行检测，现在还存在通过无人机技术对桥梁进行检测。

现有的检测方式存在以下问题：

1、人工检测耗时耗力，并且需要大量工作人员长时间工作，并且人工检测依据为检测人员的以往经验来进行判断，但是这种方式存在很大的安全隐患，不同检测人员的经验有差距，导致检测结果也存在误差；

2、我国已存大桥的跨度长达数百米甚至上千米，在跨度大的情况下工作人员的工作持续时间直线上升，容易造成视觉疲劳，在疲劳情况下，会存在漏检等情况；

3、通过人工观察裂缝，手持检测仪检测，但是需要工作人员通过桁架等工具在半空作业，存在极大的危险性；

4、通过无人机检测，判断桥的裂缝位置，但是对于裂缝的长度、宽度和深度不能准确处理，导致工作人员不能对裂缝的危害性形成有效判断。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，以解决上述的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，包括桥梁检测用平台、机械臂、裂缝识别系统、裂缝检测系统和控制系统，其中：所述桥梁检测用平台包括搭载平台与移动平台，所述机械臂安装于搭载平台上，所述裂缝识别系统和裂缝检测系统均设置于机械臂上；所述裂缝识别系统用于识别桥梁上裂缝的位置，所述裂缝识别系统内设有无线信息传输端，该无线传输端将识别到的裂缝信息通过无线传输至搭载平台，并通过所述控制系统调整机械臂，使得裂缝检测系统能够对裂缝进行检测；所述裂缝检测系统包括裂缝长宽检测装置和裂缝深度检测装置。

优选地，还包括移动架，所述裂缝识别系统和裂缝检测系统与移动架固定连接，移动架设于机械臂上。

优选地，所述裂缝识别系统为三个。

优选地，所述裂缝识别系统包括识别相机，所述识别相机内设有识别模块，所述识别模块内预设有混凝土裂缝图片。

优选地，所述识别相机的摄像头旁设有四个红外线发射器，所述识别相机内还设有端点锁定模块，所述端点锁定模块根据识别相机拍摄的图片与预设的混凝土裂缝图片进行对比，锁定裂缝的四个最外侧点位，同时，所述四个红外线发射器发射出四道红外线分别锁定裂缝的四个最外侧点位。

优选地，所述裂缝深度检测装置包括超声波发生器、超声波发射端口和超声波接收端口，所述超声波发射端口和超声波接收端口均与超声波发射器连接。

优选地，所述超声波发射端口和超声波接收端口下侧设有滑动结构。

优选地，所述滑动结构由滑块和滑轨构成，其中滑块为两个，两个滑块均与滑轨滑动连接，并与所述超声波发射端口和超声波接收端口分别固定连接。

优选地，所述移动架上设有固定板，固定板分为两个区域，分别用于安装裂缝识别系统和裂缝检测系统。

优选地，所述超声波发射器的使用频率为60～80 kHz。

本方案的工作原理及有益效果在于：

本发明将检测结构设置于机械臂上，再将机械臂安装在搭载车上，通过搭载车的移动实现桥梁背面的检测，通过识别系统内的三个识别相机实现全段桥底的裂缝识别，并且通过红外线测距的方式来检测裂缝的缝宽和缝长，并且通过超声波折返的原理，通过滑动结构来检测识别出来的裂缝的缝深，并根据检测结果判断该缝是否会影响桥梁的主体结构。

附图说明

图1为本发明一种面向桥梁检测机器人的智能检测终端实施例的示意图；

图2为本发明一种面向桥梁检测机器人的智能检测终端实施例中部分组件的结构示意图；

图3为本发明一种面向桥梁检测机器人的智能检测终端实施例中裂缝长宽检测系统的原理示意图；

图4为本发明一种面向桥梁检测机器人的智能检测终端实施例中裂缝深度检测的原理示意图。

附图中标记如下：桥梁检测用平台1、机械臂2、裂缝识别系统3、识别相机301；

裂缝深度检测401、超声波发生器4011、超声波发射端口4012、超声波接收端口4013、滑块4014A、滑轨4014B、双向气缸4014C、底座4015、第二滑块4016、第二滑轨4017、第二气缸4018、红外线发射器402；

移动架5、固定板501。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“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保护范围的限制。

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例

如图1所示,一种面向桥梁检测机器人的智能检测终端，包括桥梁检测用平台1、机械臂2、裂缝识别系统3和裂缝检测系统，其中如图2所示，裂缝检测系统由裂缝长宽检测和裂缝深度检测401两个系统组成，裂缝深度检测系统是由超声波发生器4011、超声波发射端口4012和超声波接收端口4013组成，超声波发射端口4012和超声波接收端口4013通过线缆与超声波发生器4011连接，并且超声波发射端口4012和超声波接收端口4013的后侧均设有滑动结构，滑动结构由滑块4014A、滑轨4014B和双向气缸4014C组成，滑块设有两个，两个滑块与超声波发射端口和超声波接收端口连接，并且两个滑块均安设于一条滑轨上，双向气缸的两个气杆与两个滑块连接，通过双向气缸的两个气杆伸缩，使得超声波发射端口和超声波接收端口分别向两边移动，再通过超声波发生器，产生超声波，如图4所示，由超声波发射端口发射超声波，超声波接收端口接收超声波，通过超声波接收端口所接收的超声波信号，确定裂缝的深度，根据等腰三角形的原理，计算出裂缝深度，并且裂缝深度检测系统下侧设有底座4015，底座下设有也设有第二滑块4016、第二滑轨4017和第二气缸4018，其中第二滑块4016和第二滑轨4017均设有两个，其中单个第二滑块4016和第二滑轨4017为一组，第二气缸4018与底座4015连接，底座4015与两个第二滑块4016连接，通过第二气缸4018使得整个裂缝深度检测系统沿着桥的宽度方向移动，使得深度检测能够检测到桥底面的每个位置。

裂缝识别系统，其主要结构为识别相机301，并且在识别相机的摄像头旁设有四个红外线发射器402，识别相机内设有识别模块，识别模块内预先设有对比图片，对比图片为混凝土裂缝的图片组成，并在处理器内构建成组，通过识别相机采集桥梁底面的图像信息，再通过处理器将图像信息与识别模块内的图片组进行比对，确定裂缝位置。

并且识别相机内还设有端点锁定模块，如图3所示，端点锁定模块是根据对比的图像信息锁定裂缝的四个最外侧点位，即点位A＇、B"、A"和B＇，此时红外线发射器402发射出四道红外线分别锁定裂缝的四个最外侧点位，并再次通过三角形原理计算出裂缝的缝宽和缝长，识别系统内的结构分别设有三个，使得识别系统能够扫描到桥地面的所有位置；

裂缝识别系统内还设有无线信息传输端，该端口是作为信息传输端口，无线信息传输端口，将识别到的裂缝信息通过无线传输至搭载平台上，移动平台停止移动，并通过控制系统调整机械臂，使得深度检测系统能够检测裂缝的深度。

在裂缝检测系统和裂缝识别系统下设有移动架5，移动架上设有固定板501，固定板分为两个区域，裂缝检测系统和裂缝识别系统分别设在两个区域上。

本实施例的优点在于：

本实施例将检测结构设置于机械臂上，再将机械臂安装在搭载车上，通过搭载车的移动实现桥梁背面的检测，通过识别系统内的三个识别相机实现全段桥底的裂缝识别，并且通过红外线测距的方式来检测裂缝的缝宽和缝长，并且通过超声波折返的原理，通过滑动结构来检测识别出来的裂缝的缝深，并根据检测结果判断该缝是否会影响桥梁的主体结构。

上述的一种面向桥梁检测机器人的智能检测终端的使用方法，包括以下步骤：

S1,连接设备，启动搭载平台，将机械臂延伸至桥底面，移动平台移动，进而带动检测终端移动，此时三个识别相机启动，不断的采集桥底面的图像信息，在采集信息的同时，识别相机内部的识别模块将采集的图像信息与预先设定的图片信息进行对比，判断出裂缝位置；

S2,在识别出裂缝后，通过无线传输模块将信息传送至搭载平台上，使得移动平台暂停，再通过识别相机内的端点锁定模块锁定裂缝的四个最外侧点，此时，红外线发射器发射出四道红外线分别锁定裂缝的四个最外侧点位，并再次通过三角形原理，计算出裂缝的缝宽和缝长；

S3,在检测出缝长和缝宽后，裂缝检测系统中的超声波发射端口和超声波接收端口贴近裂缝的两边，并通过超声波发生器产生超声波，通过发射端口接收端口的超声波信号，检测出裂缝的深度，如果第一次超声波的信号未能检测出缝深，则将双向气缸工作，将发射端口和接收端口向两边移动，使得超声波信号正好经过裂缝的最深处，最后通过三角形原理，计算出裂缝的缝深。

对S3做出进一步说明，如果同一横向上存在多个裂缝，则底座下的气缸工作，通过两边的滑块和滑轨使得深度检测系统移动至横跨上的另一个位置，再及逆行深度检测，直至横跨上的裂缝检测完毕，则再次通过无线传输模块传输信息，使得移动平台再次移动，重复上述过程直至，整个桥梁的底面检测完毕。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。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，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (7)

1.一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，包括桥梁检测用平台、机械臂、裂缝识别系统、裂缝检测系统和控制系统，其中：

所述桥梁检测用平台包括搭载平台与移动平台，所述机械臂安装于搭载平台上，所述裂缝识别系统和裂缝检测系统均设置于机械臂上；

所述裂缝检测系统包括裂缝长宽检测装置和裂缝深度检测装置；

所述裂缝识别系统用于识别桥梁上裂缝的位置，所述裂缝识别系统内设有无线信息传输端，该无线信息传输端将识别到的裂缝信息通过无线传输至搭载平台，并通过所述控制系统调整机械臂，使得裂缝检测系统能够对裂缝进行检测；所述裂缝识别系统包括识别相机，所述识别相机内设有识别模块，所述识别模块内预设有混凝土裂缝图片；所述识别相机的摄像头旁设有四个红外线发射器，所述识别相机内还设有端点锁定模块，所述端点锁定模块根据识别相机拍摄的图片与预设的混凝土裂缝图片进行对比，锁定裂缝的四个最外侧点位，同时，所述四个红外线发射器发射出四道红外线分别锁定裂缝的四个最外侧点位，并再次通过三角形原理计算出裂缝的缝宽和缝长；

所述裂缝深度检测装置包括超声波发生器、超声波发射端口和超声波接收端口，所述超声波发射端口和超声波接收端口均与超声波发射器连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，其特征在于：还包括移动架，所述裂缝识别系统和裂缝检测系统与移动架固定连接，移动架设于机械臂上。

3.根据权利要求1所述的一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，其特征在于：所述裂缝识别系统为三个。

4.根据权利要求1所述的一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，其特征在于：所述超声波发射端口和超声波接收端口下侧设有滑动结构。

5.根据权利要求4所述的一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，其特征在于：所述滑动结构由滑块和滑轨构成，其中滑块为两个，两个滑块均与滑轨滑动连接，并与所述超声波发射端口和超声波接收端口分别固定连接。

6.根据权利要求2所述的一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，其特征在于：所述移动架上设有固定板，固定板分为两个区域，分别用于安装裂缝识别系统和裂缝检测系统。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于桥梁缺陷检测的智能检测终端，其特征在于：所述超声波发射器的使用频率为60～80 kHz。

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