CN217579751U - 一种桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，包括机架本体、越障机构、双目相机检测装置、环形驱动轨道机构以及下潜上升机构；此平台是面向桥梁水下构件的可越障检测平台，针对已知病害构件，通过检测平台携带双目相机检测装置完成桥梁水下构件指定区域或全部区域的图像采集；同时检测平台对桥梁水下桥墩采用抱柱的方式进行高精度稳定检测，能够适应桥墩截面尺寸变化，实现桥墩不同高度不同角度位置的全方位检测。

Description

一种桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台

技术领域

本实用新型涉及一种桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，属于桥梁水下检测技术领域。

背景技术

当前水下结构检测主要是人工和 ROV 两类，这两类方法仅能完成病害的定性检测，无法明确提供病害的实际尺寸信息。基于声呐、光学相机的方法可以完成病害的定量检测，但是仍无法满足对存在病害桥梁水下构件的三维形貌重建。由于激光在水下测量中存在的散射、折射现象较多，采用声呐和光学相机对水下结构进行三维重建是主要技术路线，其中，光学相机由于具备更高的图像分辨率，可以针对具体构件局部或整个水下结构进行三维形貌重建，可为病害区域分布、重难点病害定位和整体构件退化情况提供直观、可靠的数据支持。采用光学相机实现构件的三维形貌检测方面，因为水下结构表面特征复杂、且水环境持续变化，单纯依靠人工潜水员携带光学相机无法保证多次测量后整体三维点云数据的准确性，因此需首先设计稳定的水下搭载平台，能够搭载相机完成桥梁水下构件目标表面的图像采集。

实用新型内容

本实用新型提供一种桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，对桥梁水下桥墩采用抱柱的方式进行高精度稳定检测，能够适应桥墩截面尺寸变化，实现桥墩不同高度不同角度位置的全方位检测。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，包括机架本体、越障机构、双目相机检测装置、环形驱动轨道机构以及下潜上升机构；

所述机架本体包括相对布设的两个基座结构，两个基座结构之间连接两个连接支架，两个连接支架平行叠设，且相邻的连接支架间有距离；每个连接支架呈正多边形状，基座结构对称安装在连接支架上，即每个基座结构同时连接位于同侧的两个连接支架；

越障机构包括多个，连接支架与基座结构接触处均安装一个越障机构；

在机架本体上还设置环形驱动导轨机构，即在两个基座结构之间还设置环形驱动导轨机构，且环形驱动导轨机构架设在位于下方的连接支架表面，在环形驱动导轨机构上布设用于对待检桥墩检测的双目相机检测装置，所述环形驱动导轨机构与越障机构结合自适应待检桥墩的圆周大小；

在每个基座结构底部安装下潜上升机构，为检测平台提供下潜上升的动力；

作为本实用新型的进一步优选，所述基座结构包括由上至下顺次叠设的上基座、中间基座以及下基座，上基座、中间基座以及下基座互相平行布设；

在垂直地面方向上相邻的上基座与中间基座、中间基座与下基座之间通过若干根空心铝管形成支撑；

作为本实用新型的进一步优选，所述越障机构包括三角架、三个越障轮、横连杆、竖连杆以及拉伸弹簧，

两个横连杆之间通过两个竖连杆连接形成一个平行四边形结构，且平行四变形结构可变形，横连杆与竖连杆连接处通过转接连杆连接；共包含两个平行四边形结构，每个平行四边形结构的平面垂直地面，两个平行四边形结构相对平行布设；

三角架的中心穿设支撑轴，三角架在支撑轴上自旋转，前述形成的平行四边形结构，位于上方的横连杆的一端向外部延伸，两个四边形结构横连杆的延伸端分别与支撑轴的两个端部连接；

在三角架的三个顶点处可旋转连接越障轮；

在相对布设的两个平行四边形结构中，两个位于下方的横连杆之间布设弹簧连接板，在远离三角架的两个竖连接杆之间布设另一个弹簧连接板，两个弹簧连接板之间连接多个拉伸弹簧；

安装在上方连接支架的越障机构中，每个位于下方的横连杆通过轮组支座固定在上基座表面；

安装在下方连接支架的越障机构中，每个位于上方的横连杆通过轮组支座固定在下基座的底面；

作为本实用新型的进一步优选，所述下潜上升机构包括浮体支撑板、安装型材以及多个螺旋桨，所述的浮体支撑板通过多个空心铝管连接在下基座的下方，且浮体支撑板与下基座平行布设；

在浮体支撑板表面固定多根平行设置的安装型材，每根安装型材均伸出浮体支撑板，在每根安装型材的端部分别安装螺旋桨；

作为本实用新型的进一步优选，所述环形驱动轨道机构包括圆形导轨、同步带、同步带轮、导向轮、电机安装座以及电机，

在圆形导轨的外侧圆周面上覆设同步带，圆形导轨平行于地面的两个圆形表面分别贴合导向轮的轮面，两个导向轮固定在导向轮安装座上，前述的导向轮安装座呈U型状，两个导向轮分别设置在U型状导向轮安装座的两个垂直部分；同步带的表面啮合同步带轮，电机安装座呈L型状，L型状的横向部分与导向轮安装座位于上方的垂直部分叠合，在电机安装座上安装电机，电机轴通过联轴器与同步带轮连接，即电机通过联轴器驱动同步带轮在同步带上实现环形运动；

圆形导轨通过导轨支撑座安装在下基座表面；

在电机安装座上安装双目相机检测装置；

作为本实用新型的进一步优选，所述的圆形导轨为两个半圆形导轨拼合形成，且两个半圆形导轨拼接处通过导轨连接板固定；

作为本实用新型的进一步优选，所述双目相机检测装置包括腔体以及两个工业相机，腔体的开口处罩设腔体顶板以及腔体底板进行封闭，腔体的侧壁开设开口，在腔体内对称安装两个工业相机，且工业相机的相机镜头朝向开口对向腔体外部；

作为本实用新型的进一步优选，

所述连接支架呈正六边形状设置；

在越障机构中拉伸弹簧包括两个；

在下潜上升机构中，每个浮板支撑板表面固定两根平行设置的安装型材，每根安装型材的两端分别安装一个螺旋桨。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的检测平台采用抱柱式结构，可以适应不同截面的桥墩；

2、本实用新型提供的检测平台使用浮动机械机构，可以直接在水下进行检测，同时配备越障机构，对称安装在整个平台的上下左右四个区域，保持整个检测平台在对桥墩检测时的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型提供的优选实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型提供的优选实施例关于机架本体以及下潜上升机构的结构示意图；

图3是本实用新型提供的优选实施例关于越障机构的结构示意图；

图4是本实用新型提供的优选实施例关于双目相机检测装置的结构示意图；

图5是本实用新型提供的优选实施例关于环形驱动轨道机构的结构示意图；

图6是本实用新型提供的优选实施例关于导向轮安装座以及电机安装座处的结构示意图。

图中：1为越障轮，2为三角架，3为支撑轴，4为横连杆，5为竖连杆，6为转接连杆，7为弹簧连接板，8为拉伸弹簧，9为中间基座，10为上基座，11为下基座，12为空心铝管，13为轮组支座，16为浮体支撑板，18为圆形导轨，19为同步带，20为导向轮，21为导向轮安装座，22为电机安装座，23为同步带轮，24为导轨支撑座，25为导轨连接板，26为联轴器，27为电机，28为腔体底板，29为腔体，31为腔体顶板，32为工业相机，33为相机镜头， 35为透明有机玻璃， 37为连接支架，38为安装型材，39为螺旋桨。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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实用新型和简化描述，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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。

如背景技术中指出的几个问题，现有的水下结构检测因为无法直接接触或者直接正对桥墩病害位置，导致仅能对桥墩的病害定性，无法确认其具体尺寸大小，即使使用光学声纳等方法对病害进行定量检测，由于是针对水下的桥墩结构，受光散射折射等影响，导致测量的准确性无法保证。

因此，本申请提供了一种桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，既可以在水下直面桥墩的病害部位，同时采用抱柱式可以实时调整检测平台在桥墩上的检测方位。具体的如图1所示，是本申请的整体结构示意图，整体上包括机架本体、越障机构、双目相机检测装置、环形驱动轨道机构以及下潜上升机构；越障机构、双目相机检测装置、环形驱动轨道机构以及下潜上升机构均安装在机架本体上。

当前桩柱式桥墩仍然是水下结构的主要设计形式，存在变截面设计（小截面突变到大截面），桥墩截面尺寸较桩基础截面一般相差20-30cm；此外，既有服役水下结构存在缩颈等严重病害，也存在检测平台在下潜运行过程中的变截面要求（大截面突变到小截面）；一些严重病害构件在经过增大截面或管片加固后，也存在变截面情况（小截面突变到大截面），因此本申请设计了环形驱动轨道机构结合越障机构可以自适应桥墩的圆周大小；将双目相机检测装置安装在环形驱动导轨机构上，其使用了双排阵列光源，通过环形驱动导轨机构电机的驱动可以移动至对应的桥墩病害位置，在一定范围内对桥墩进行高动态高精度的检测。

本申请中下潜上升机构的设置，通过螺旋桨39提供动力，可以实现水下检测平台的下潜上升动作，保证检测平台在水中的行进动力。

接下来针对每个部分，做一个详细阐述，图2所示，所述机架本体包括相对布设的两个基座结构，两个基座结构之间连接两个连接支架37，两个连接支架平行叠设，且相邻的连接支架间有距离，连接支架的设置是为了加固机架本体；每个连接支架呈正多边形状，基座结构对称安装在连接支架上，即每个基座结构同时连接位于同侧的两个连接支架；所述基座结构包括由上至下顺次叠设的上基座10、中间基座9以及下基座11，上基座、中间基座以及下基座互相平行布设；在垂直地面方向上相邻的上基座与中间基座、中间基座与下基座之间通过若干根空心铝管12形成支撑。这里经过实验后，将连接支架呈正六边形设置，此结构最为稳固，那么基座结构固定的位置即为正六边形中两个相邻边的交点位置；相邻的上基座与中间基座、中间基座与下基座之间垂直布设四根空心铝管进行支撑即可满足需求。

在连接支架与基座结构接触处均安装一个越障机构；图3所示，所述越障机构包括三角架2、三个越障轮1、横连杆4、竖连杆5以及拉伸弹簧8，两个横连杆之间通过两个竖连杆连接形成一个平行四边形结构，且平行四变形结构可变形，横连杆与竖连杆连接处通过转接连杆6连接；共包含两个平行四边形结构，每个平行四边形结构的平面垂直地面，两个平行四边形结构相对平行布设；三角架的中心穿设支撑轴3，三角架在支撑轴上自旋转，前述形成的四边形结构，位于上方的横连杆的一端向外部延伸，两个平行四边形结构横连杆的延伸端分别与支撑轴的两个端部连接；在三角架的三个顶点处可旋转连接越障轮；在相对布设的两个平行四边形结构中，两个位于下方的横连杆之间布设弹簧连接板7，在远离三角架的两个竖连接杆之间布设另一个弹簧连接板，两个弹簧连接板之间连接多个拉伸弹簧（在优选实施例中，拉伸弹簧包括两个即可满足需求）；在图中可以明显看出，越障机构的安装位置相对连接支架来说，安装在上方连接支架的越障机构中，每个位于下方的横连杆是通过轮组支座13固定在上基座表面；安装在下方连接支架的越障机构中，每个位于上方的横连杆是通过轮组支座固定在下基座的底面。在使用时，越障轮绕支撑轴旋转，实现越障，拉伸弹簧提供拉力，可以保证越障轮在使用时是紧贴桥墩圆周壁的，针对不同横截面，通过弹簧拉伸以及平行四边形形态的变化，从而适应不同截面桥墩，适时调整整个平台相对桥墩的位置。

在机架本体上还设置图4所示的环形驱动导轨机构，即在两个基座结构之间还设置环形驱动导轨机构，且环形驱动导轨机构架设在位于下方的连接支架表面，在环形驱动导轨机构上布设用于对待检桥墩检测的双目相机检测装置，所述环形驱动导轨机构自适应待检桥墩的圆周大小；图5所示，所述环形驱动轨道机构包括圆形导轨18、同步带19、同步带轮23、导向轮20、电机安装座22以及电机27，在圆形导轨的外侧圆周面上覆设同步带，圆形导轨平行于地面的两个圆形表面分别贴合导向轮的轮面，两个导向轮固定在导向轮安装座21上，前述的导向轮安装座呈U型状，两个导向轮分别设置在U型状导向轮安装座的两个垂直部分；同步带的表面啮合同步带轮，电机安装座呈L型状，L型状的横向部分与导向轮安装座位于上方的垂直部分叠合，在电机安装座上安装电机，电机轴通过联轴器26与同步带轮连接，即电机通过联轴器驱动同步带轮在同步带上实现环形运动；这里需要阐述一下，从图6中可以看出，导向轮安装座与电机安装座形成一个几乎是包覆圆形导轨在径向方向部分的结构，在形成的包覆结构内部设置了两个导向轮，一个同步带轮，在电机安装座上安装双目相机检测装置，电机启动，双目相机检测装置即可在同步带轮的驱动下进行环形运动。这里，导向轮结合同步带轮可以对双目相机检测装置的滑移进行导向，电机安装座仅能沿着预设方向在圆形导轨上移动，从而保证整个测量的精确度。最后，圆形导轨通过导轨支撑座24安装在下基座表面，这里下基座的底面是安装的越障机构，避免越障机构与圆形导轨上的双目相机检测装置相互之间发生干扰。

在环形驱动轨道机构内，所述的圆形导轨为两个半圆形导轨拼合形成，且两个半圆形导轨拼接处通过导轨连接板25固定，可以及时调整圆形导轨的圆周大小，以更好适应桥墩的圆周大小。

图4所示，所述双目相机检测装置包括腔体29以及两个工业相机32，腔体的开口处罩设腔体顶板31以及腔体底板28进行封闭，腔体的侧壁开设开口，在腔体内对称安装两个工业相机，且工业相机的相机镜头33朝向开口对向腔体外部，这里为了不影响工业相机的图像摄取，将腔体的侧壁采用透明有机玻璃35制造。这里为了保证腔体的密封性，腔体在设计时考虑到防水，通过橡胶圈与防水胶结合实现双重密封防水效果。

图1和图2中还可以清楚的看出下潜上升机构的结构，所述下潜上升机构包括浮体支撑板16、安装型材38以及多个螺旋桨，所述的浮体支撑板通过多个空心铝管连接在下基座的下方，且浮体支撑板与下基座平行布设；在浮体支撑板表面固定多根平行设置的安装型材，每根安装型材均伸出浮体支撑板，在每根安装型材的端部分别安装螺旋桨。

优选实施例里，在下潜上升机构中，每个浮板支撑板表面固定两根平行设置的安装型材，每根安装型材的两端分别安装一个螺旋桨，即共包含八个螺旋桨，八个螺旋桨时对称分布的，可以稳定的完成整个平台上升与下潜的动作。

本申请整体的检测平台采用钢结构，强度高，使用寿命长，各个连接部分采用螺栓连接，在安装面还进行了加工，保证安装后接触面贴合平整，在非安装面进行了喷涂，喷涂材料即为市面上常见的防水材料，满足水下使用条件，具备防锈功能；因此通过本申请提供的桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，可在水下对桥梁桥墩进行病害检测，自适应变截面桥墩，同时可对桥墩不同高度不同位置进行检测，结构稳定，安装方便，检测更稳定效率跟高。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，其特征在于：包括机架本体、越障机构、双目相机检测装置、环形驱动轨道机构以及下潜上升机构；

所述机架本体包括相对布设的两个基座结构，两个基座结构之间连接两个连接支架（37），两个连接支架（37）平行叠设，且相邻的连接支架（37）间有距离；每个连接支架（37）呈正多边形状，基座结构对称安装在连接支架（37）上，即每个基座结构同时连接位于同侧的两个连接支架（37）；

越障机构包括多个，连接支架（37）与基座结构接触处均安装一个越障机构；

在机架本体上还设置环形驱动导轨机构，即在两个基座结构之间还设置环形驱动导轨机构，且环形驱动导轨机构架设在位于下方的连接支架（37）表面，在环形驱动导轨机构上布设用于对待检桥墩检测的双目相机检测装置，所述环形驱动导轨机构与越障机构结合自适应待检桥墩的圆周大小；

在每个基座结构底部安装下潜上升机构，为检测平台提供下潜上升的动力。

2.根据权利要求1所述的桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，其特征在于：所述基座结构包括由上至下顺次叠设的上基座（10）、中间基座（9）以及下基座（11），上基座（10）、中间基座（9）以及下基座（11）互相平行布设；

在垂直地面方向上相邻的上基座（10）与中间基座（9）、中间基座（9）与下基座（11）之间通过若干根空心铝管（12）形成支撑。

3.根据权利要求2所述的桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，其特征在于：所述越障机构包括三角架（2）、三个越障轮（1）、横连杆（4）、竖连杆（5）以及拉伸弹簧（8），

两个横连杆（4）之间通过两个竖连杆（5）连接形成一个平行四边形结构，且平行四变形结构可变形，横连杆（4）与竖连杆（5）连接处通过转接连杆（6）连接；共包含两个平行四边形结构，每个平行四边形结构的平面垂直地面，两个平行四边形结构相对平行布设；

三角架（2）的中心穿设支撑轴（3），三角架（2）在支撑轴（3）上自旋转，前述形成的平行四边形结构，位于上方的横连杆（4）的一端向外部延伸，两个四边形结构横连杆（4）的延伸端分别与支撑轴（3）的两个端部连接；

在三角架（2）的三个顶点处可旋转连接越障轮（1）；

在相对布设的两个平行四边形结构中，两个位于下方的横连杆（4）之间布设弹簧连接板（7），在远离三角架（2）的两个竖连接杆之间布设另一个弹簧连接板（7），两个弹簧连接板（7）之间连接多个拉伸弹簧（8）；

安装在上方连接支架（37）的越障机构中，每个位于下方的横连杆（4）通过轮组支座（13）固定在上基座（10）表面；

安装在下方连接支架（37）的越障机构中，每个位于上方的横连杆（4）通过轮组支座（13）固定在下基座（11）的底面。

4.根据权利要求3所述的桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，其特征在于：所述下潜上升机构包括浮体支撑板（16）、安装型材（38）以及多个螺旋桨（39），所述的浮体支撑板（16）通过多个空心铝管（12）连接在下基座（11）的下方，且浮体支撑板（16）与下基座（11）平行布设；

在浮体支撑板（16）表面固定多根平行设置的安装型材（38），每根安装型材（38）均伸出浮体支撑板（16），在每根安装型材（38）的端部分别安装螺旋桨（39）。

5.根据权利要求4所述的桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，其特征在于：所述环形驱动轨道机构包括圆形导轨（18）、同步带（19）、同步带轮（23）、导向轮（20）、电机安装座（22）以及电机（27），

在圆形导轨（18）的外侧圆周面上覆设同步带（19），圆形导轨（18）平行于地面的两个圆形表面分别贴合导向轮（20）的轮面，两个导向轮（20）固定在导向轮安装座（21）上，前述的导向轮安装座（21）呈U型状，两个导向轮（20）分别设置在U型状导向轮安装座（21）的两个垂直部分；同步带（19）的表面啮合同步带轮（23），电机安装座（22）呈L型状，L型状的横向部分与导向轮安装座（21）位于上方的垂直部分叠合，在电机安装座（22）上安装电机（27），电机（27）轴通过联轴器（26）与同步带轮（23）连接，即电机（27）通过联轴器（26）驱动同步带轮（23）在同步带（19）上实现环形运动；

圆形导轨（18）通过导轨支撑座（24）安装在下基座（11）表面；

在电机安装座（22）上安装双目相机检测装置。

6.根据权利要求5所述的桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，其特征在于：所述的圆形导轨（18）为两个半圆形导轨拼合形成，且两个半圆形导轨拼接处通过导轨连接板（25）固定。

7.根据权利要求5所述的桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，其特征在于：所述双目相机检测装置包括腔体（29）以及两个工业相机（32），腔体（29）的开口处罩设腔体顶板（31）以及腔体底板（28）进行封闭，腔体（29）的侧壁开设开口，在腔体（29）内对称安装两个工业相机（32），且工业相机（32）的相机镜头（33）朝向开口对向腔体（29）外部。

8.根据权利要求7所述的桥梁水下结构抱柱式可越障检测平台，其特征在于：

所述连接支架（37）呈正六边形状设置；

在越障机构中拉伸弹簧（8）包括两个；

在下潜上升机构中，每个浮板支撑板表面固定两根平行设置的安装型材（38），每根安装型材（38）的两端分别安装一个螺旋桨（39）。

Images