CN117451556B - 一种混凝土雨污管道强度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土雨污管道强度检测装置，包括行走车，行走车连接有车头，车头前端与伸缩连接件连接，伸缩连接件的固定部设有与其同轴的第一回转机构，伸缩部设有与其同轴的第二回转机构，第一回转机构与姿态调整机构连接，姿态调整机构与图像采集元件和投影元件连接，第二回转机构与沿其径向设置的第一伸缩元件连接，第一伸缩元件与回弹仪连接，伸缩连接件前端设有第二伸缩元件，第二伸缩元件连接与其同轴的第三回转机构和第四回转机构，第三回转机构与风干机构连接，第四回转机构与清洁机构连接，本发明的检测装置实现了回弹仪多角度和多位置探测，且测量结果准确。

Description

一种混凝土雨污管道强度检测装置

技术领域

本发明涉及地下管网检测技术领域，具体涉及一种混凝土雨污管道强度检测装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

雨污管道城市排水排污的重要渠道，是保障城市正常运行的重要基础设施，一直被广泛关注，早期雨污管道为合流制，雨水、污水公用一个管道，不利于环境保护，目前正在推行雨污分流，雨污分流前，往往需要对既有管道进行检查、检测，以此判定是否能继续服役。目前，常用的雨污管道检测方法为CCTV管道视频检测，通过拍照获取管道表观特征，例如专利CN207750654U公开了一种地下管道检测机器人，实现了复杂环境下对管道的检测和探伤。雨污管道运营过程中，常面临各类污水，对管道具有一定腐蚀作用，腐蚀作用下虽然管道内壁表观破碎较小，但混凝土强度降低明显，严重影响管道的耐久性，对此，亟需获取管道混凝土强度。混凝土强度检测多采用回弹仪检测，将回弹仪搭载至CCTV管道检测车可实现对管道内壁混凝土强度检测，但是如果直接利用CCTV管道检测车搭载回弹仪会存在以下问题：

1.管道区域破碎位置往往不规律，回弹仪直接搭载在CCTV检测车无法保障开展多角度探测及多位置的探测。

2.管道长期运营过程中内壁常堆积大量淤泥，回弹仪搭载在CCTV检测车上直接对管道进行检测会由于淤泥的存在严重影响检测结果。

3.管道内壁潮湿也会影响混凝土强度的检测结果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种混凝土雨污管道强度检测装置，实现了利用回弹仪对混凝土雨污管道的混凝土强度检测，且检测结果准确。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的实施例提供了一种混凝土雨污管道强度检测装置，包括行走车，行走车连接有车头，车头前端与伸缩连接件连接，伸缩连接件的固定部设有与其同轴的第一回转机构，伸缩部设有与其同轴的第二回转机构，第一回转机构与姿态调整机构连接，姿态调整机构与图像采集元件和投影元件连接，第二回转机构与沿其径向设置的第一伸缩元件连接，第一伸缩元件与回弹仪连接，伸缩连接件前端设有第二伸缩元件，第二伸缩元件连接与其同轴的第三回转机构和第四回转机构，第三回转机构与风干机构连接，第四回转机构与清洁机构连接。

可选的，所述第一回转机构、第二回转机构、第三回转机构和第四回转机构均采用空心旋转台。

可选的，所述姿态调整机构包括底座，底座一端与第一套筒固定连接，第一套筒转动套在伸缩连接件外周，第一套筒与第一回转机构同轴连接，底座另一端连接有回转平台，回转平台与U型架连接，图像采集元件设置在U型架内部空间内并通过转轴与U型架转动连接，所述转轴与驱动电机连接，驱动电机固定在U型架的外侧面，投影元件固定在图像采集元件的顶面。

可选的，所述第二回转机构与第二套筒同轴连接，第二套筒套在伸缩连接件外周且与伸缩连接件转动连接，第一伸缩元件与第二套筒固定连接。

可选的，所述风干机构包括通风管，通风管一端与第三套筒连接，第三套筒套在第二伸缩元件外周并与第二伸缩元件转动连接，第三套筒与第三回转机构连接，通风管的另一端作为出风端，通风管通过气管与气泵连接。

可选的，通风管的出风端同轴设置有伸缩风管，伸缩风管采用电动伸缩管。

可选的，所述通风管的外周设置有加热元件。

可选的，所述清洁机构包括第四套筒，第四套筒套在第二伸缩元件外周且与第二伸缩元件转动连接，第四套筒与第四回转机构连接，第四套筒固定有第三伸缩元件，第三伸缩元件连接有清洁钢刷。

可选的，所述第二伸缩元件的前端设有旋转喷头，旋转喷头与固定在第二伸缩元件前端的固定管转动连接，固定管通过水管与水泵连接。

可选的，所述车头与车头起落机构连接，所述车头起落机构包括多组平行设置的连杆，每组的两个连杆分别位于车头的两侧，连杆一端与车头铰接，另一端与行走车铰接，其中一组的两个连杆设置有滑槽，滑槽内滑动连接有滑杆，滑杆与安装在行走车的升降机构连接。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的混凝土强度检测装置，设有行走车，行走车的车头设有伸缩连接件，伸缩连接件的伸缩部通过第二回转机构连接第一伸缩元件，第一伸缩元件与回弹仪连接，通过伸缩连接件，第二回转机构、行走车以及第一伸缩元件的配合，能够实现回弹仪的位置和角度的调节，而且配合第一回转机构和姿态调整机构对图像采集元件和投影元件的位置和角度调节，实现了管道不同位置和不同角度的探测功能，满足了混凝土管道的强度检测要求。

2.本发明的混凝土强度检测装置，设有清洁机构和风干机构，能够对管道内表面的淤泥进行清理，同时还能够对管道内表面进行风干，使得管道保持清洁和干燥，保证了测量结果的准确性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例1整体结构示意图；

图2是本发明实施例1姿态调整机构结构示意图；

图3是本发明图2中A处驱动电机与转轴连接示意图；

图4是本发明实施例1风杆机构剖面图；

图5是本发明实施例1清洗钢刷工作状态示意图；

图6是本发明实施例1使用时的投影出的检测区域示意图；

其中，1.车轮，2.车体，3.连杆，4.滑杆，5.电动升降杆，6.充气口，7.注水口，8.车头，9.射灯，10.固定部，11.回弹仪，12.第一电动伸缩杆，13.投影元件，14.摄像头，15.第二空心旋转台，16.清洁钢刷，17.第二电动伸缩杆，18.旋转喷头，19.第二电动伸缩杆，20.风干机构，21.回收线连接口，22.伸缩部，23.回转平台，24.第一空心旋转台，25.驱动电机，26.U型架，27.转轴，28.射灯，29.管道，30.检测区域，31.第三空心旋转台，32.气管，33.伸缩风管，34.电加热管，35.通风管

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种混凝土管道强度检测装置，如图1所示，包括行走车，所述行走车采用现有的电动车即可，包括车体2，车体2设有车轮1，车体2能够通过车轮1在管道29内部沿管道29行走。

所述行走车通过车头起落机构连接有车头8，车头起落机构能够调节车头相对于车体2的位置。

本实施例中，所述车头起落机构包括多组平行设置的连杆3，优选的，所述车头调剂机构包括两组连杆3，两组连杆3相互平行设置，每组具有两个连杆3，同一组的两个连杆3分别位于车头8的两侧，车头8两侧的两个连杆3构成平行四边形连杆机构。

连杆3的一端与车头8铰接，连杆3的另一端与车体2铰接。

其中位于后侧的一组的两个连杆2均开设有滑槽，滑槽的长度方向沿连杆3的轴线方向设置。

两个连杆3的滑槽中穿过同一根滑杆4，滑杆4与滑槽滑动连接，能够在滑槽内滑动，所述滑杆4的中间部位与安装在车体的升降机构连接，所述升降机构采用安装在车体的电动升降杆5。

电动升降杆5能够带动滑杆4升降，滑杆4在滑槽内滑动，通过滑槽带动连杆3转动，进而实现车头8位置的调节。

所述车头8的前侧面设有照明元件，用于照明，所述照明元件采用现有的射灯9即可，在此不进行详细叙述。

所述车头8采用空心结构，其内部设置有用于布置气管和水管的空腔。

所述车头8的前侧面设置有轴线水平设置的伸缩连接件，优选的，所述伸缩连接件采用第一电动伸缩管，第一电动伸缩管采用现有设备即可，其具体结构在此不进行详细叙述，例如专利CN201921111873.4中公开的电动伸缩管。

沿由前至后的方向，所述第一电动伸缩管上依次设置有第一回转机构和第二回转机构。所述第一回转机构固定在第一电动伸缩管的固定部10上，所述第二回转机构固定在第一电动伸缩管的伸缩部上。

所述第一回转机构采用同轴套在第一电动伸缩管的固定部10外周的第一空心旋转台24，第一空心旋转台24采用现有设备即可，其套接固定在第一电动伸缩管的固定部10的外管面。

第一空心旋转台24的回转运动部分与姿态调整机构连接，姿态调整机构与图像采集元件和投影元件连接。

如图2-图3所示，所述姿态调整机构用于调节图像采集元件和投影元件13的位置和角度。

所述姿态调整机构包括第一套筒，第一套筒套在第一电动伸缩管的固定部10外周并与第一电动伸缩管的固定部10转动连接，第一套筒与第一空心旋转台24的运动部分连接，能够绕自身轴线转动。

所述第一套筒的外筒面与底座的端固定，底座的另一端表面设有回转平台23，回转平台23的轴线垂直于第一套筒的轴线，回转平台23与U型架26连接，能够带动U型架26转动，所述U型架26包括第一支架部和垂直固定在第一支架部两侧的第二支架部，两个第二支架部之间的空间设有图像采集元件，图像采集元件采用现有的摄像头14，摄像头14的前侧面设有多个射灯28，摄像头14与两个第二支架部之间的转轴27固定连接，转轴27与固定在一侧第二支架部外侧面的驱动电机25连接，驱动电机25能够通过转轴27带动摄像头14转动，从而调节摄像头14的角度。

所述摄像头14的顶面固定有投影元件13，投影元件13采用现有设备即可，在此不进行详细叙述，投影元件13能够随摄像头14做同步调节，以使得投影元件13的位置满足要求。

所述第二回转机构采用第二空心旋转台15，第二空心旋转台15采用现有设备即可，其套接固定在第一电动伸缩管的伸缩部22外周，第二空心旋转台15的旋转部分与第二套筒连接，能够带动第二套筒绕自身轴线转动，所述第二套筒套在第一电动伸缩管的伸缩部22外周并与第一电动伸缩管的伸缩部55转动连接。

所述第二套筒的外筒面设有第一伸缩元件，第一伸缩元件的轴线沿第二套筒的径向设置，所述第一伸缩元件采用第一电动伸缩杆12，第一电动伸缩杆12采用现有设备即可，在此不进行详细叙述，第一电动伸缩杆12的固定部分与第二套筒固定，其伸缩部分与回弹仪11连接，回弹仪11与第一电动伸缩杆12同轴设置，第一电动伸缩杆12能够带动回弹仪11运动。

通过姿态调整机构以及第一空心旋转台24，能够实现摄像头14和投影元件13的任意位置和角度的调节，通过第一电动伸缩管、第二空心旋转台15和第一电动伸缩杆12能够实现回弹仪位置和角度的调节，从而满足管道29内多个位置多个角度的探测需求。

所述第一电动伸缩管的前端同轴安装有第二伸缩元件，所述第二伸缩元件采用现有的第二电动伸缩管19，其具体结构在此不进行详细叙述。

第二电动伸缩管19的固定部分设置有第三回转机构，其伸缩部分设有第四回转机构。

第三回转机构与风干机构20连接，风干机构20用于对管道29进行风干，使得管道29保持干燥。

所述第三回转机构采用第三空心旋转台31，第三空心旋转台31同轴套在第二电动伸缩管19的固定部外周且与第二电动伸缩管19的固定部固定。

如图4所示，所述风干机构包括第三套筒，第三套筒套在第二电动伸缩管19的固定部外周且与第二电动伸缩管19的固定部转动连接，第三套筒与第三空心旋转台31的回转部分固定以实现绕自身轴线的转动。

第三套筒与通风管35的一端固定，所述通风管35沿第三套筒的径向设置。

通风管35的另一端作为出风端且固定有伸缩风管33，所述伸缩风管33与通风管35同轴设置，所述伸缩风管33采用现有的第三电动伸缩管。

采用伸缩风管33，能够使得风力更加集中到待干燥位置，提高了风干效率。

进一步的，为了进一步提高风干效率，所述通风管外周设有加热元件，用于对通风管35进行加热，所述加热元件采用缠绕在通风管35外周的电加热管34，电加热管34与固定在第三套筒的电源连接，通电后能够对通风管35进行加热，进而对吹出的干燥风进行加热，提高风干效率。

本实施例中，所述第三套筒的内侧面设有环形槽，环形槽与设在第二电动伸缩管19固定部分管壁的通风口相连通，环形槽还与第三套筒的筒壁设置的通风通道的一端连通，通风通道的另一端延伸至第三套筒的外筒面且与通风管35同轴连通。

所述第二电动伸缩管19固定部分管壁的通风口与气管32的一端连接，气管32位于第二电动伸缩管19内部，其依次穿过第二电动伸缩管19、第一电动伸缩管内部空间后伸入车头8内部空间，并与车头8后侧面设置的充气口6连接，所述充气口6用于通过充气管连接气泵。

优选的，所述气管32采用柔性管。

所述第二电动伸缩管的伸缩部设有第四回转机构，第四回转机构采用第四空心旋转台，第四空心旋转台套在第二电动伸缩管的伸缩部外周并与伸缩部固定，所述第四空心旋转台与清洁机构连接，清洁机构用于清理管道内壁的淤泥。

所述清洁机构包括第四套筒，第四套筒套在第二电动伸缩管的伸缩部外周且与伸缩部转动连接，第四套筒与第四空心旋转台的回转部分连接以绕自身轴线转动，第四套筒固定有第三伸缩元件，第三伸缩元件沿第四套筒的径向设置，第三伸缩元件采用现有的第二电动伸缩杆17，第二电动伸缩杆17的固定部与第四套筒固定，其伸缩部连接有清洁钢刷16，清洁钢刷16用于对管道内管面的淤泥进行清理。

所述清洁机构还包括旋转喷头18，旋转喷头18设置在第二伸缩元件的前方，旋转喷头18采用现有设备即可，依靠水喷出时的离心力和反作用力实现旋转，其具体结构在此不进行详细叙述。

所述旋转喷头18与固定管的一端转动连接，固定管采用刚性管，固定管固定在第二电动伸缩管19的伸缩部前端，固定管一端与旋转喷头18转动连接，另一端与水管的一端连接，水管依次穿过第二电动伸缩管19、第一电动伸缩管后其另一端伸入车头8并与车头后侧面设置的注水口7连接，所述注水口7用于通过注水管连接水泵。

优选的，所述水管采用柔性管。

本实施例中，为了方便对整个强度检测装置进行回收，所述车体的后侧面设置有回收线连接口21，回收线连接口21连接有回收线缆。

本实施例中，通过设置清洁机构和风干机构，能够对管道29内表面的淤泥进行清理，同时还能够对管道29内表面进行风干，使得管道29保持清洁和干燥，保证了测量结果的准确性。

本实施例中，行走车、各个空心旋转台、电动升降杆5、电动伸缩杆、电动伸缩管、加热管、投影元件等电控部件均与控制系统连接，由控制系统控制其工作，控制系统与远程监控平台连接，所述摄像头与控制系统连接，能够将采集的管道内图像传输给控制系统。

本实施例的混凝土管道强度检测装置的工作方法为：

首先对待检测的混凝土管道进行抽水及初步清理，工作人员将回收线缆固定在回收线接口21上，便于检测完成后的回收。

本实施例中，因地下雨污管道往往会存在积水，首先在检测开始前对雨污管道进行抽水处理，避免检测装置无法在管道内前进。

将充气口6通过充气管与位于地面的气泵连接，将注水口7通过注水管连接位于地面的水泵，水泵与水箱连接。

检查确定摄像头14和投影元件13能够正常使用。

将整个检测装置下放入待检测的混凝土管道内部，打开摄像头14和射灯9、射灯28，操控行走车行进至待检测区域，通过姿态调整机构调节摄像头的位置和角度，对待检测区域进行图像采集，通过采集的图像判断待检测区域是否存在淤泥。

如果存在淤泥，如图5所示，控制电动升降杆5工作，调节车头8至合适的设定高度，第二电动伸缩杆17伸出，使得清洁钢刷16与管道29内侧面接触，第四空心旋转台带动第四套筒转动，清洁钢刷16沿管道29内表面环向运动，对管道29内表面的淤泥进行清理，同时第二电动伸缩管19工作，带动清洁钢刷16沿水平方向运动，实现待检测区域的全面清理。

清理完成后，第二电动伸缩杆17收缩，工作人员打开水泵，水箱内的水经过注水管、注水口和水管后由旋转喷头18喷出，同时旋转喷头18旋转，第二电动伸缩管19运动，带动旋转喷头18水平运动，对待检测区域进行全面的清洗，清洗完成后，关闭水泵，停止注水。

然后启动气泵和电加热管，同时，第三电动伸缩管伸出，第三电动伸缩管吹出干燥风，第三回转机构31带动风干机构20转动，同时第一电动伸缩管带动风干机构20沿水平方向运动，对待检测区域进行风干，使得待检测区域保持干燥。

如图6所示，风干处理完成后，再次利用第一回转机构和姿态调整机构调节摄像头角度和位置，将摄像头14和投影元件13调整至与待检测位置对应，调整摄像头14照向待检测位置，打开投影元件13，使其在管道内壁投影形成投影区域，对投影区域进行划分出多个检测区域30，本实施例中，检测区域30共十六个，通过第二回转机构和第一电动伸缩管配合工作，使得回弹仪11对准其中一个检测区域30，第一电动伸缩杆12伸出，带动回弹仪11按压检测区域，通过第二回转机构和第一电动伸缩管配合，调节回弹仪11的角度和位置，对其余的多个检测区域逐个进行检测。

待所有检测区域30检测完成后，操控行走车返回退出管道29，利用回收线缆对整个检测装置进行回收。

工作人员对回弹仪检测数据进行整理分析以判断管道强度，具体的：

得到各测区数据后，去掉三个最大值三个最小值，剩余数据取平均值，根据统一测强曲线法或者地方测强曲线，换算混凝土强度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种混凝土雨污管道强度检测装置，其特征在于，包括行走车，行走车连接有车头，车头前端与伸缩连接件连接，伸缩连接件的固定部设有与其同轴的第一回转机构，伸缩部设有与其同轴的第二回转机构，第一回转机构与姿态调整机构连接，姿态调整机构与图像采集元件和投影元件连接，第二回转机构与沿其径向设置的第一伸缩元件连接，第一伸缩元件与回弹仪连接，伸缩连接件前端设有第二伸缩元件，第二伸缩元件连接与其同轴的第三回转机构和第四回转机构，第三回转机构与风干机构连接，第四回转机构与清洁机构连接；

所述姿态调整机构包括底座，底座一端与第一套筒固定连接，第一套筒转动套在伸缩连接件外周，第一套筒与第一回转机构同轴连接，底座另一端连接有回转平台，回转平台与U型架连接，图像采集元件设置在U型架内部空间内并通过转轴与U型架转动连接，所述转轴与驱动电机连接，驱动电机固定在U型架的外侧面，投影元件固定在图像采集元件的顶面；

利用第一回转机构和姿态调整机构调节图像采集元件角度和位置，将图像采集元件和投影元件调整至与待检测位置对应，调整图像采集元件照向待检测位置，打开投影元件，使其在管道内壁投影形成投影区域，对投影区域进行划分出多个检测区域；

操控行走车行进至待检测区域后，通过姿态调整机构调节图像采集元件的位置和角度，对待检测区域进行图像采集，通过采集的图像判断待检测区域是否存在淤泥；

所述第二回转机构与第二套筒同轴连接，第二套筒套在伸缩连接件外周且与伸缩连接件转动连接，第一伸缩元件与第二套筒固定连接；

所述风干机构包括通风管，通风管一端与第三套筒连接，第三套筒套在第二伸缩元件外周并与第二伸缩元件转动连接，第三套筒与第三回转机构连接，通风管的另一端作为出风端，通风管通过气管与气泵连接；

所述清洁机构包括第四套筒，第四套筒套在第二伸缩元件外周且与第二伸缩元件转动连接，第四套筒与第四回转机构连接，第四套筒固定有第三伸缩元件，第三伸缩元件连接有清洁钢刷；

所述第二伸缩元件的前端设有旋转喷头，旋转喷头与固定在第二伸缩元件前端的固定管转动连接，固定管通过水管与水泵连接。

2.如权利要求1所述的一种混凝土雨污管道强度检测装置，其特征在于，所述第一回转机构、第二回转机构、第三回转机构和第四回转机构均采用空心旋转台。

3.如权利要求1所述的一种混凝土雨污管道强度检测装置，其特征在于，通风管的出风端同轴设置有伸缩风管，伸缩风管采用电动伸缩管。

4.如权利要求1所述的一种混凝土雨污管道强度检测装置，其特征在于，所述通风管的外周设置有加热元件。

5.如权利要求1所述的一种混凝土雨污管道强度检测装置，其特征在于，所述车头与车头起落机构连接，所述车头起落机构包括多组平行设置的连杆，每组的两个连杆分别位于车头的两侧，连杆一端与车头铰接，另一端与行走车铰接，其中一组的两个连杆设置有滑槽，滑槽内滑动连接有滑杆，滑杆与安装在行走车的升降机构连接。