CN216332626U - 一种桥梁水下检测无人船 - Google Patents

Abstract

一种桥梁水下检测无人船，解决了如何安全有效的对对桥梁水下检测的问题，属于无人船应用技术领域。本实用新型设置有两个观测系统，一个采集水上桥梁柱基表面图像，一个采集水下桥梁柱基表面图像，其中水下采用伺服电机、伸缩杆和磁吸将吸盘吸附在桥梁柱基表面，吸盘上线轮用于限定水下观测系统在桥梁柱基表面垂直路线，通过绞车放线，水下观测系统垂直上下运动采集在桥梁柱基表面的图像。通过无人船绕桥梁柱基圆周运动，每移动一个位置，采集一次图像。本实用新型无需人员下水，通过遥控端控制无人船即可实现桥梁水下检测。

Description

一种桥梁水下检测无人船

技术领域

本实用新型涉及一种桥梁水下检测无人船，属于无人船应用技术领域。

背景技术

随着交通的迅速发展，跨河、跨海大桥在交通运输中所占的比例日益增长，为了桥梁运行的安全性以及稳定性，这些特定环境中的桥梁检测需求日益增长，一般检测分为：常规检测、长期结构检测、水下检测。常规检测分为：桥梁面系的检测、上部结构检测、下部结构检测；长期结构检测分为：例如混凝土强度、碳化程度、保护层厚度、钢筋位置；水下检测分为：水下柱基表面检测、柱基冲刷检测。

桥梁水下结构损伤的情况多有发生，但因结构处于水面以下，这些现实情况给桥梁检测的实施带来了极大的困难，无法利用常规检测手段及时了解成桥后水下结构的病害情况。

桥梁水下检测技术早期的表观检测主要是人工目视检测，需要专业人员潜水进行柱基表面眼观察和探摸。后来，水下视频采集及成像技术得到发展，检测时，潜水员携带水下摄像机对柱基表面进行拍摄。有时因为水太深，潜水员无法到达，从而给测量带来限制。更重要的是，潜水员在水下长时间停留会给生命和财产带来极大的安全威胁。

为了保障桥梁水下结构的安全，采用必要的手段和方法对水下结构物进行检测和安全评估显得尤为必要。

发明内容

针对如何安全有效的对对桥梁水下检测的问题，本实用新型提供一种桥梁水下检测无人船。

本实用新型的一种桥梁水下检测无人船，包括无人船本体1、遥控端和1号观测装置8，1号观测装置8设置无人船本体上，用于采集无人船本体1上及水面以上的桥梁柱基表面的图像，还包括绞车2、1号伺服电机3、1号伸缩杆4、磁吸5、吸盘6和2号观测系统7；

绞车2和1号伺服电机3固定在无人船上，1号伺服电机3的输出轴与1号伸缩杆4的一端连接，1号伸缩杆4的固定端与磁吸5连接，吸盘6和2号观测系统7内均设置有磁铁，磁吸5可同时吸附吸盘6和2号观测系统7；所述磁吸5设置有吸附开关，吸盘6的一个侧面为吸附端，另一个侧面固定有线轮，吸附端用于在进行水下检测时吸附在桥梁柱基表面上，绞车2的线缆端通过线轮与2号观测系统7固定连接；

遥控端，用于根据1号观测装置8采集的图像，控制1号伺服电机3的正反转、吸盘6吸附开关及绞车2线缆的收和放；

2号观测系统7的摄像头71朝向桥梁柱基表面，用于采集水面以下桥梁柱基表面的图像，所述2号观测系统还包括通信模块，用于将采集的水面以下桥梁柱基表面图像实时发送至遥控端。

作为优选，吸盘6和2号观测系统7为一组，所述无人船包括轨道11和多组吸盘6和2号观测系统7；

多组吸盘6和2号观测系统7的下方设置有轨道11，轨道11可带动多组吸盘6和2号观测系统7移动；

所述绞车2为集成绞车，有多个相互独立的线缆端，每个线缆端连接一组吸盘6和2号观测系统7；

遥控端，还用于控制轨道转动，使一组吸盘6和2号观测系统7移动至磁吸5的前方。

作为优选，所述2号观测系统还包括防缠绕装置72；

防缠绕装置72固定在2号观测系统摄像头71的基座底部；

防缠绕装置72包括2号伺服电机721、底座722、螺杆723、外壳724、连接杆726、弹簧727、旋转电机728、导杆729和两个切割刀725；

2号伺服电机721、底座722、螺旋杆723、连接杆726、弹簧727、旋转电机728、导杆729和两个切割刀725设置在外壳724内，螺旋杆723和导杆729平行设置且与外壳724的内壁固定连接，螺旋杆723的一端与2号伺服电机721的直线驱动轴连接；底座722同时套在螺旋杆723和导杆729上，旋转电机728固定在底座722上，旋转电机728的转动轴与连接杆726固定连接，

两个切割刀725位于螺旋杆723和导杆729之间，两个切割刀725的一端分别与连接杆726的两端转动连接，且两个切割刀725的所述一端还分别与弹簧727的两端连接，弹簧727处于拉伸状态；两个切割刀725在外壳724内时，呈收回状态；绞车2的线缆端与外壳724的顶端连接，外壳724的底端设有开口，当两个切割刀725从外壳724的开口运动至外壳724的外部时，两个切割刀725呈V型展开状态；

遥控端，还用于控制2号伺服电机721和旋转电机728工作；

遥控端通过通信模块向2号伺服电机721和旋转电机728传递工作指令。

本实用新型的有益效果，本实用新型的无人船本体上设置有两个观测系统，其中采用伺服电机、伸缩杆和磁吸将吸盘吸附在桥梁柱基表面，吸盘上线轮用于限定水下观测系统在桥梁柱基表面垂直路线，通过绞车放线，水下观测系统垂直上下运动采集在桥梁柱基表面的图像。若采用一组吸盘和水下观测系统，可通过无人船绕桥梁柱基圆周运动，每移动一个位置，采集一次图像。若采用多组吸盘和水下观测系统，可同时在不同位置布放水下观测系统，同时做垂直上下运动，采集图像。本实用新型无需人员下水，通过遥控端控制无人船即可实现桥梁水下检测。另外，针对水下不明物体，例如水草、渔网等容易缠绕观测系统的问题，本实用新型还设置了防缠绕装置，在发生缠绕时，两个刀片运动出外壳，呈V型展开状态，旋转电机工作，将水下观测系统下方的缠绕物切割，完成切割后收回，防止不能收回水下观测系统。

附图说明

图1至图4为本实用新型的桥梁水下检测无人船在进行水下检测时的四种状态；

图5为本实施方式设置多组吸盘和2号观测系统的实施例示意图；

图6为本实施方式2号观测系统的结构示意图；

图7和图8为防缠绕装置两种状态的结构示意图。

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本实施方式的一种桥梁水下检测无人船，包括无人船本体1、遥控端和1号观测装置8，1号观测装置8设置无人船本体上，用于采集无人船本体1上及水面以上的桥梁柱基10表面的图像，还包括绞车2、1号伺服电机3、1号伸缩杆4、磁吸5、吸盘6和2号观测系统7；本实施方式的1号观测装置8底部还是有云台9，可根据在遥控端的控制下旋转，实时采集图像；

如图1所示，绞车2和1号伺服电机3固定在无人船上，1号伺服电机3的输出轴与1号伸缩杆4的一端连接，1号伸缩杆4的固定端与磁吸5连接，吸盘6和2号观测系统7内均设置有磁铁，磁吸5同时吸附吸盘6和2号观测系统7；绞车2的线缆端通过线轮与2号观测系统7固定连接；磁吸5设置有吸附开关，遥控端，用于根据1号观测装置8采集的图像，控制1号伺服电机3的正反转、吸盘6吸附开关及绞车2线缆的收和放；

如图2所示，吸盘6的一个侧面为吸附端，另一个侧面固定有线轮；无人船运动至桥梁柱基10附近，通过遥控端控制1号伺服电机3正转，使1号伸缩杆4伸长，将磁吸5、吸盘6和2号观测系统7向前推，将吸盘6推到桥梁柱基10的表面上，并吸附；

如图3所示，遥控端控制磁吸5的吸附开关关闭，同时，通过遥控端控制1号伺服电机3反转，使1号伸缩杆4缩短，磁吸5与吸盘6和2号观测系统7分离，此时，如图4所示，由于2号观测系统7的重力，垂直向下运动，可通过遥控端控制绞车2的线缆的收和放对2号观测系统7的垂直上下位置进行控制，2号观测系统7的摄像头71朝向桥梁柱基表面，采集水面以下桥梁柱基表面的图像。本实施方式2号观测系统7采集的图像可存储到自身带的存储模块中，也可以在2号观测系统中设置通信模块，将采集的水面以下桥梁柱基表面图像实时发送至遥控端，遥控端还可以根据2号观测系统实时采集的图像，调整绞车2的线缆的收放。本实施方式的摄像头采用可旋转大角度范围摄像头，通过实时采集的图像，遥控端调整旋转摄像头的角度，以便于能够最大范围采集到水下桥梁柱基10表面图像；

当前位置采集完成后，通过遥控端控制绞车2的线缆收回，2号观测系统7向上运动，遇到桥梁柱基10的表面的吸盘6后，通过遥控端控制1号伺服电机3正转，使1号伸缩杆4伸长，将磁吸5向前推，磁吸5与吸盘6和2号观测系统7接触，遥控端控制磁吸5的吸附开关打开，磁吸5与吸盘6和2号观测系统7吸附在一起，通过遥控端控制1号伺服电机3反转，使1号伸缩杆4缩短，磁吸5带动吸盘6和2号观测系统7向后运动，吸附到无人船1本体上，完成一次采集；

本实施方式中可在吸盘6和2号观测系统7之间设有触发开关，当吸盘6和2号观测系统7相接，遥控端接收触发开关的信号，确定吸盘6和2号观测系统7相接；可此时再驱动磁吸5；

无人船运动至下一个位置，重复上述过程进行下一个位置的采集，直至环绕一周。

本实施方式无需潜水人员下水，通过遥控端控制无人船即可实现桥梁水下检测。

本实施方式将吸盘6和2号观测系统7为一组水下观测系统，优选实施例中，本实施方式的无人船包括轨道11和多组吸盘6和2号观测系统7；如图5所示，多组吸盘6和2号观测系统7的下方设置有轨道11，轨道11可带动多组吸盘6和2号观测系统7移动；绞车2为集成绞车，有多个相互独立的线缆端，每个线缆端连接一组吸盘6和2号观测系统7；遥控端，还用于控制轨道转动，使一组吸盘6和2号观测系统7移动至磁吸5的前方。本实施方式中，遥控端控制无人船在一个位置布置一个水下观测系统，控制无人船移动到下一个位置，遥控端控制轨道转动，使一个水下观测系统移动到磁吸前方，再利用1号伺服电机3、1号伸缩杆4和磁吸5在当前位置布置一个水下观测系统，直到将所有水下观测系统布置完成，或者完成需要数量的水下观测系统布置，遥控端控制中绞车2的各个线缆端工作，同时做垂直上下运动，采集图像。本实施方式可同时在多个位置采集图像，提高工作效率。

针对水下不明物体，例如水草、渔网等容易缠绕观测系统的问题，本实施方式的2号观测系统还包括防缠绕装置72；

防缠绕装置72固定在2号观测系统摄像头71的基座底部；

防缠绕装置72包括2号伺服电机721、底座722、螺杆723、外壳724、连接杆726、弹簧727、旋转电机728、导杆729和两个切割刀725；

2号伺服电机721、底座722、螺旋杆723、连接杆726、弹簧727、旋转电机728、导杆729和两个切割刀725设置在外壳724内，螺旋杆723和导杆729平行设置且与外壳724的内壁固定连接，螺旋杆723的一端与2号伺服电机721的直线驱动轴连接；底座722同时套在螺旋杆723和导杆729上，旋转电机728固定在底座722上，旋转电机728的转动轴与连接杆726固定连接，

两个切割刀725位于螺旋杆723和导杆729之间，两个切割刀725的一端分别与连接杆726的两端转动连接，且两个切割刀725的所述一端还分别与弹簧727的两端连接，弹簧727处于拉伸状态；两个切割刀725在外壳724内时，呈收回状态；绞车2的线缆端与外壳724的顶端连接，外壳724的底端设有开口，当两个切割刀725从外壳724的开口运动至外壳724的外部时，两个切割刀725呈V型展开状态；

遥控端，还用于控制2号伺服电机721和旋转电机728工作；

遥控端通过通信模块向2号伺服电机721和旋转电机728传递工作指令。

本实施方式中，当2号观测系统检测到前方有缠绕物时，遥控端控制2号伺服电机721正转，螺杆723带动底座722在导杆729上向外壳724的开口方向运动，进而使连接杆726、弹簧727、旋转电机728和两个切割刀725也向外壳724的开口方向运动，直至将平行设置的两个切割刀725展开，呈V型，遥控端控制2号伺服电机721停止工作，再控制旋转电机728工作，时呈V型的切割刀725的底部进行周向旋转，能大面积切割缠绕物；

切割缠绕物完成时，遥控端控制旋转电机728停止，再2号伺服电机721反转，底座722反向运动，带动两个切割刀725向外壳724内运动，两个切割刀725收回，平行设置，2号伺服电机721停止工作，防缠绕装置72完成工作，防止不能收回水下观测系统。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (3)

1.一种桥梁水下检测无人船，包括无人船本体(1)、遥控端和1号观测装置(8)，1号观测装置(8)设置无人船本体上，用于采集无人船本体(1)上及水面以上的桥梁柱基表面的图像，其特征在于，还包括绞车(2)、1号伺服电机(3)、1号伸缩杆(4)、磁吸(5)、吸盘(6)和2号观测系统(7)；

绞车(2)和1号伺服电机(3)固定在无人船上，1号伺服电机(3)的输出轴与1号伸缩杆(4)的一端连接，1号伸缩杆(4)的固定端与磁吸(5)连接，吸盘(6)和2号观测系统(7)内均设置有磁铁，磁吸(5)可同时吸附吸盘(6)和2号观测系统(7)；所述磁吸(5)设置有吸附开关，吸盘(6)的一个侧面为吸附端，另一个侧面固定有线轮，吸附端用于在进行水下检测时吸附在桥梁柱基表面上，绞车(2)的线缆端通过线轮与2号观测系统(7)固定连接；

遥控端，用于根据1号观测装置(8)采集的图像，控制1号伺服电机(3)的正反转、吸盘(6)吸附开关及绞车(2)线缆的收和放；

2号观测系统(7)的摄像头(71)朝向桥梁柱基表面，用于采集水面以下桥梁柱基表面的图像，所述2号观测系统还包括通信模块，用于将采集的水面以下桥梁柱基表面图像实时发送至遥控端。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁水下检测无人船，其特征在于，吸盘(6)和2号观测系统(7)为一组，所述无人船包括轨道(11)和多组吸盘(6)和2号观测系统(7)；

多组吸盘(6)和2号观测系统(7)的下方设置有轨道(11)，轨道(11)可带动多组吸盘(6)和2号观测系统(7)移动；

所述绞车(2)为集成绞车，有多个相互独立的线缆端，每个线缆端连接一组吸盘(6)和2号观测系统(7)；

遥控端，还用于控制轨道转动，使一组吸盘(6)和2号观测系统(7)移动至磁吸(5)的前方。

3.根据权利要求1或2所述的一种桥梁水下检测无人船，其特征在于，所述2号观测系统还包括防缠绕装置(72)；

防缠绕装置(72)固定在2号观测系统摄像头(71)的基座底部；

防缠绕装置(72)包括2号伺服电机(721)、底座(722)、螺杆(723)、外壳(724)、连接杆(726)、弹簧(727)、旋转电机(728)、导杆(729)和两个切割刀(725)；

2号伺服电机(721)、底座(722)、螺旋杆723、连接杆(726)、弹簧(727)、旋转电机(728)、导杆(729)和两个切割刀(725)设置在外壳(724)内，螺旋杆723和导杆(729)平行设置且与外壳(724)的内壁固定连接，螺旋杆723的一端与2号伺服电机(721)的直线驱动轴连接；底座(722)同时套在螺旋杆723和导杆(729)上，旋转电机(728)固定在底座(722)上，旋转电机(728)的转动轴与连接杆(726)固定连接，

两个切割刀(725)位于螺旋杆723和导杆(729)之间，两个切割刀(725)的一端分别与连接杆(726)的两端转动连接，且两个切割刀(725)的所述一端还分别与弹簧(727)的两端连接，弹簧(727)处于拉伸状态；两个切割刀(725)在外壳(724)内时，呈收回状态；绞车(2)的线缆端与外壳(724)的顶端连接，外壳(724)的底端设有开口，当两个切割刀(725)从外壳(724)的开口运动至外壳(724)的外部时，两个切割刀(725)呈V型展开状态；

遥控端，还用于控制2号伺服电机(721)和旋转电机(728)工作；

遥控端通过通信模块向2号伺服电机(721)和旋转电机(728)传递工作指令。

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