CN110687125A - 一种智能化桥梁检查***及检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化桥梁检查***及检查方法，该检查***包括行走机构、检查平台、采集装置、定位装置和控制装置，行走机构包括至少一个行走单元和与行走单元相连的驱动装置，驱动装置用于驱动行走单元在工字钢轨道上移动，检查平台水平组设于行走机构底部，采集装置设于检查平台上，并用于采集桥梁底面的病害信息和病害的位置信息；定位装置设于行走机构上，并用于获取行走机构的位置信息；控制装置与采集装置、定位装置和驱动装置均相连，并用于控制驱动装置、采集装置和定位装置的工作，并接收病害信息、病害的位置信息以及行走机构的位置信息。能初步对桥梁底部进行自动快速检查，并记录病害位置信息。

Description

一种智能化桥梁检查***及检查方法

技术领域

本发明涉及桥梁检查领域，具体涉及一种智能化桥梁检查***及检查方法。

背景技术

当前随着我国大型桥梁保有量的急剧增加以及进入频繁管养维护期的桥梁数量越来越多的大趋势，桥梁的管养作业量越来越多，如果所有的大小病害全部都要依靠人工近距离检测作业然后再去维护，显然已经难以适应整个行业发展的趋势。特别是铁路桥梁，其检测作业天窗时间短，检测作业任务重，作业环境靠近铁路接触网等，人工作业危险系数极高。

通常情况下，一般大型桥梁的梁底预留有两排并行设置的工字钢轨道，以及重型的载人桥梁检查车，平时重型桥梁检查车挂设在工字钢轨道上，需要检查桥梁时，载人桥梁检查车承载检修人员沿轨道运动对桥梁进行巡检，但是载人桥梁检查车的体型巨大，使用不方便，而且全人工操作，检测速度慢且故障率较高，检测针对性较差，检测作业周期长。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种智能化桥梁检查***及检查方法，体积小、质量轻，能初步对桥梁底部进行自动快速检查，并记录病害位置信息。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种智能化桥梁检查***，其包括：

行走机构，其包括：

-至少一个行走单元；

-驱动装置，其与所述行走单元相连，并用于驱动所述行走单元在工字钢轨道上移动；

检查平台，其水平组设于所述行走机构底部；

采集装置，其设于所述检查平台上，并用于采集桥梁底面的病害信息和病害的位置信息；

定位装置，其设于所述行走机构上，并用于获取所述行走机构的位置信息；

控制装置，其与所述采集装置、定位装置和驱动装置均相连，并用于控制采集装置、定位装置和所述驱动装置的工作，并接收所述病害信息、病害的位置信息和所述行走机构的位置信息。

在上述技术方案的基础上，所述行走机构包括两个行走单元，两个所述行走单元分设于所述检查平台的两端，且两个所述行走单元分别用于在两个所述工字钢轨道上移动。

在上述技术方案的基础上，该检查***还包括同步调整装置，所述同步调整装置包括：

软轴，其两端分别连接于两个所述行走单元上；

拉线编码器，其设于所述软轴的一端，并用于检测两个所述行走单元之间的距离与原始距离b之间的距离差x；所述控制装置与所述拉线编码器相连，并用于接收所述拉线编码器检测的距离差x，并基于预设的算法计算两个所述行走单元的相对位移a，以及根据该相对位移a与预设相对位移的关系判断是否停止所述行走单元的移动，并控制所述驱动装置执行相应动作。

在上述技术方案的基础上，所述预设的算法为：

在上述技术方案的基础上，所述定位装置包括：

检测辊，其用于滚动连接于所述工字钢轨道的底部；

旋转编码器，其与所述检测辊相连，并用于检测所述检测辊的位移。

在上述技术方案的基础上，该检查***还包括限位装置，所述限位装置包括：

两个限位抵挡件，两个所述限位抵挡件用于分设于所述工字钢轨道的两端；

两个限位开关，两个所述限位开关分设于所述行走单元的两端，所述控制装置与所述限位开关相连，并用于当所述限位抵挡件触动所述限位开关时，控制所述驱动装置停止工作。

在上述技术方案的基础上，所述行走单元包括：

两个固定板，两个所述固定板并列间隔设置且相连，且两个所述固定板之间形成用于收容用于所述工字钢轨道的收容空间；

两个主动轮，两个所述主动轮分别设于两个所述固定板的相对的内壁上，且所述主动轮用于滚动连接于所述工字钢轨道的下翼缘板上；所述驱动装置与所述主动轮相连，并用于驱动所述主动轮转动。

在上述技术方案的基础上，所述行走单元还包括从动轮，所述从动轮用于设于所述固定板与所述工字钢轨道之间，且所述从动轮滚动连接于所述工字钢轨道的下翼缘板上。

在上述技术方案的基础上，所述驱动装置包括：

主动齿轮，其与所述主动轮相连；

驱动器，其输出端与所述主动齿轮相连，并用于驱动所述主动齿轮转动。

本发明还提供了一种智能化桥梁检查方法，其包括以下步骤：

将上述所述的智能化桥梁检查***安装于桥梁底面的工字钢轨道上；

驱动所述行走单元移动，并利用所述采集装置和定位装置获取病害信息、病害位置信息和所述行走机构的位置信息；

根据所述病害信息、病害位置信息和所述行走机构的位置信息，通过载人桥梁检查车将维修人员送达病害位置，并对病害进行处理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的智能化桥梁检查***的体积小、质量轻，能初步对桥梁底部进行自动快速检查，并记录病害位置信息，再结合现有的载人桥梁检查车承载检索人员到达病害位置对病害进行处理，实现桥梁病害快速检修。降低了人工作业强度并提高了生产效率，特别是在铁路桥梁以及作业环境较为危险的区域，极大地降低人工作业出现的事故概率。

(2)本发明的智能化桥梁检查方法结合了永久性的载人桥梁检查车和轻型便携式智能化桥梁检查***两者的优势，在不影响原来预留的载人桥梁检查车的基础上，利用其原来预留的工字钢轨道加设一套可拆卸、可拼接的智能化桥梁检查***并且将两者集成为一个智能***。平时工字钢轨道上只挂设预留的载人桥梁检查车，到了需要进行管养时，在工字钢轨道上安装并挂设智能化桥梁检查***的行走机构3。通过自动运行轻量化的智能化桥梁检查***对桥梁底部进行初步快速检查，进行日常巡检。在发现桥梁病害后，智能化桥梁检查***通过自身的位置信息以及采集装置获取的病害位置信息，对病害进行初步识别和报警确认，完成检查工作之后，拆卸掉智能化桥梁检查***，控制***将依据智能化桥梁检查***所采集到的病害位置信息自动引导载人桥梁检查车载人后重返病害位置，并进行人工维修操作。

附图说明

图1为本发明实施例中智能化桥梁检查***的结构示意图；

图2为本发明实施例中智能化桥梁检查***的仰视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明实施例中同步调整装置的原理图；

图5为图1的主视图；

图6为图1的右视图。

图中：1-检查平台，2-采集装置，3-行走机构，30-行走单元，300-固定板，301-主动轮，302-从动轮，31-驱动装置，310-主动齿轮，311-驱动器，312-从动齿轮，4-工字钢轨道，5-定位装置，50-检测辊，51-旋转编码器，6-同步调整装置，60-软轴，7-限位装置，70-限位抵挡件，71-限位开关。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种智能化桥梁检查***，利用现有的沿纵桥向并设置在桥梁底部的两条工字钢轨道4对桥梁底部的病害进行检查确定病害位置，并结合现有的载人桥梁检查车承载检索人员到达病害位置对病害进行处理，该***包括行走机构3、检查平台1、采集装置2、定位装置5和控制装置，行走机构3包括至少一个行走单元30和驱动装置31，驱动装置31与行走单元30相连，并用于驱动行走单元30在工字钢轨道4上移动，检查平台1水平组设于行走机构3底部，检查平台1沿横桥向设置，采集装置2设于检查平台1上，并用于采集桥梁底面的病害信息和病害的位置信息；检查平台1用于提供安装采集装置2的安装平台，使得采集装置2不会被遮挡且采集的桥梁底部的范围更大，病害的检查更全面，方便检修人员根据采集到的病害信息判断是否需要对病害进行处理，并准确获取桥梁底部需要处理的病害的位置信息；定位装置5设于行走机构3上，并用于获取行走机构3的位置信息，记录行走机构3的行走位移，方便后续检修人员根据行走机构3的行走位移以及病害的位置信息准确到达病害位置，对病害及时进行处理；控制装置与采集装置2、定位装置5和驱动装置31均相连，并用于控制驱动装置31驱动行走单元30在工字钢轨道4上移动，以及控制采集装置2进行采集、定位装置5进行定位，并接收采集装置2采集的病害信息、病害的位置信息以及定位装置5获取的行走机构3的位置信息。控制装置将病害信息和病害的位置信息以及行走机构3的位置信息传输给现有的载人桥梁检查车，现有的载人桥梁检查车根据接收的位置信息承载检索人员到达病害位置对病害进行处理。

本发明实施例的智能化桥梁检查***的体积小、质量轻，能初步对桥梁底部进行自动快速检查，并记录病害位置信息，再结合现有的载人桥梁检查车承载检索人员到达病害位置对病害进行处理，实现桥梁病害快速检修。降低了人工作业强度并提高了生产效率，特别是在铁路桥梁以及作业环境较为危险的区域，极大地降低人工作业出现的事故概率。

参见图2所示，本发明实施例的行走机构3包括两个行走单元30，两个行走单元30分设于检查平台1的两端，且两个行走单元30分别用于在两个工字钢轨道4上移动。采用两个行走单元30更加能保证检查平台1的稳定性，而且能使用更长的检查平台1。采集装置2包括可旋转式云台摄像头、可移动的摄像头或者超声波检测仪、红外热成像仪等。检查平台1越长，能满足采集装置2固定在检查平台1或者可以在检查平台1上自动行走的多种检测和使用要求，以全面采集桥梁底部的病害信息。

优选的，参见图3和图4所示，该检查***还包括同步调整装置6，同步调整装置6包括软轴60和拉线编码器，两个行走单元30上分别设有检测点，两个检测点的连接与行走单元30垂直，软轴60的两端分别连接于两个行走单元30的两个检测点上；两个行走单元30之间的原始距离b为当两个行走单元30同步运行时，两个检测点的距离；拉线编码器其设于软轴60的一端，并用于检测两个行走单元30的两个检测点之间的距离c与原始距离b之间的距离差x；控制装置与拉线编码器相连，并用于接收拉线编码器检测的距离差x，并基于预设的算法计算两个行走单元30的相对位移a，以及根据该相对位移a与预设相对位移的关系判断是否停止行走单元30的移动，并控制驱动装置31执行相应动作。当相对位移a超过预设相对位移说明两个行走单元30行走不同步，且超过可控的范围时，控制装置控制驱动装置31停止驱动行走快的行走单元30的行走，直至两个行走单元30的相对位移不超过预设相对位移，再控制驱动装置31驱动该行走单元30继续行走，保证两个行走单元30的行走同步性。

其中，预设的算法为：

θ为c和b之间的夹角，根据该预设的算法计算得到相对位移a，而且该***的行走机构3通过挂架与检查平台1相连，挂架的上部采用关节轴承连接到行走机构3上，下部和桁架铰接。这样可以有效解决两个工字钢轨道4不等高的情况和两个行走单元30不同步行走而导致的卡顿情况的发生。可以有效的保证两个行走单元30直线行走的同步性，该结构形式以及同步调整装置6即保证了行走单元30各个方向的自由度也保证了一定的不同步性的适应性。

优选的，参见图5所示，定位装置5包括检测辊50和旋转编码器51，检测辊50用于滚动连接于工字钢轨道4的底部；旋转编码器51与检测辊50相连，并用于检测检测辊50的位移。检测辊50由防滑材料制作而成，而且检测辊50通过拉簧紧密接触工字钢轨道4下部的平整表面。该定位装置5避免了将旋转编码器51布设在行走单元30的主动轮301上时，主动轮301由于各种情况导致空转，打滑等影响位移数据的采集。而且避免了现有的激光测距仪位移定位或者采用工字钢轨道4上等间距布设射频电子标签定位方式的局限性。野外环境下各种射频电子标志容易受到灰尘或者失磁影响而失效。激光测距***容易受到其他结构遮挡等问题。本发明实施例的定位装置5可以对行走机构3进行精准定位，以准确确定行走机构3的位置信息以及桥梁病害的位置信息。

参见图6所示，该检查***还包括限位装置7，限位装置7包括两个限位抵挡件70和两个限位开关71，两个限位抵挡件70用于分设于工字钢轨道4的两端；两个限位开关71分设于行走单元30的两端，控制装置与限位开关71相连，并用于当限位抵挡件70触动限位开关71时，控制驱动装置31停止工作。当行走机构3行走至工字钢轨道4的终点以及返回到工字钢轨道4的初始位置时，触发限位开关71，限位开关71发生限位信号至控制装置，控制装置接收限位信号并控制驱动装置31停止工作，能及时高效的控制行走机构3的启动和关闭。

参见图3所示，行走单元30包括两个固定板300和两个主动轮301，两个固定板300并列间隔设置且相连，且两个固定板300之间形成用于收容用于工字钢轨道4的收容空间；两个主动轮301分别设于两个固定板300的相对的内壁上，且主动轮301用于滚动连接于工字钢轨道4的下翼缘板上；驱动装置31与主动轮301相连，并用于驱动主动轮301转动，从而使行走单元30在工字钢轨道4上行走。

参见图3所示，行走单元30还包括从动轮302，从动轮302用于设于固定板300与工字钢轨道4之间，且从动轮302滚动连接于工字钢轨道4的下翼缘板上。主动轮301与从动轮302的配合方式能增加行走效率，减少检查工作周期。

参见图3所示，驱动装置31包括主动齿轮310、驱动器311和两个从动齿轮312，主动齿轮310与主动轮301相连，驱动器311的输出端与主动齿轮310相连，并用于驱动主动齿轮310转动，主动齿轮310的转动带动主动轮301的转动，两个从动齿轮312分别与两个从动轮302相连，且均与主动齿轮310相啮合，主动齿轮310的转动还带动两个从动齿轮312的转动，两个从动齿轮312的转动带动两个从动轮302的转动，这种驱动方式简单高效，且不易发生故障。

本发明实施例1还提供一种智能化桥梁检查方法，其包括以下步骤：

将上述的智能化桥梁检查***的两个行走单元30分别安装于桥梁底面的两个工字钢轨道4上；

驱动装置31驱动行走单元30在工字钢轨道4上移动，并利用采集装置2和定位装置5获取病害信息和位置信息；

控制装置接收病害信息和位置信息，将病害信息和位置信息传输给载人桥梁检查车；

根据病害信息和位置信息，载人桥梁检查车的驱动装置驱动载人桥梁检查车将维修人员准确送达病害位置，并对病害进行处理。

本发明实施例的智能化桥梁检查方法结合了永久性的载人桥梁检查车和轻型便携式智能化桥梁检查***两者的优势，在不影响原来预留的载人桥梁检查车的基础上，利用其原来预留的工字钢轨道4加设一套可拆卸、可拼接的智能化桥梁检查***并且将两者集成为一个智能***。平时工字钢轨道4上只挂设预留的载人桥梁检查车，到了需要进行管养时，在工字钢轨道4上安装并挂设智能化桥梁检查***的行走机构3。通过自动运行轻量化的智能化桥梁检查***对桥梁底部进行初步快速检查，进行日常巡检。在发现桥梁病害后，智能化桥梁检查***通过自身的位置信息以及采集装置2获取的病害位置信息，对病害进行初步识别和报警确认，完成检查工作之后，拆卸掉智能化桥梁检查***，控制***将依据智能化桥梁检查***所采集到的病害位置信息自动引导载人桥梁检查车载人后重返病害位置，并进行人工维修操作。

本发明不局限于上述实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种智能化桥梁检查***，其特征在于，其包括：

行走机构(3)，其包括：

-至少一个行走单元(30)；

-驱动装置(31)，其与所述行走单元(30)相连，并用于驱动所述行走单元(30)在工字钢轨道(4)上移动；

检查平台(1)，其水平组设于所述行走机构(3)底部；

采集装置(2)，其设于所述检查平台(1)上，并用于采集桥梁底面的病害信息和病害的位置信息；

定位装置(5)，其设于所述行走机构(3)上，并用于获取所述行走机构(3)的位置信息；

控制装置，其与所述采集装置(2)、定位装置(5)和驱动装置(31)均相连，并用于控制采集装置(2)、定位装置(5)和所述驱动装置(31)的工作，并接收所述病害信息、病害的位置信息和所述行走机构(3)的位置信息。

2.如权利要求1所述的智能化桥梁检查***，其特征在于，所述行走机构(3)包括两个行走单元(30)，两个所述行走单元(30)分设于所述检查平台(1)的两端，且两个所述行走单元(30)分别用于在两个所述工字钢轨道(4)上移动。

3.如权利要求2所述的智能化桥梁检查***，其特征在于，该检查***还包括同步调整装置(6)，所述同步调整装置(6)包括：

软轴(60)，其两端分别连接于两个所述行走单元(30)上；

拉线编码器，其设于所述软轴(60)的一端，并用于检测两个所述行走单元(30)之间的距离与原始距离b之间的距离差x；所述控制装置与所述拉线编码器相连，并用于接收所述拉线编码器检测的距离差x，并基于预设的算法计算两个所述行走单元(30)的相对位移a，以及根据该相对位移a与预设相对位移的关系判断是否停止所述行走单元(30)的移动，并控制所述驱动装置(31)执行相应动作。

4.如权利要求3所述的智能化桥梁检查***，其特征在于，所述预设的算法为：

5.如权利要求1所述的智能化桥梁检查***，其特征在于，所述定位装置(5)包括：

检测辊(50)，其用于滚动连接于所述工字钢轨道(4)的底部；

旋转编码器(51)，其与所述检测辊(50)相连，并用于检测所述检测辊(50)的位移。

6.如权利要求1所述的智能化桥梁检查***，其特征在于，该检查***还包括限位装置(7)，所述限位装置(7)包括：

两个限位抵挡件(70)，两个所述限位抵挡件(70)用于分设于所述工字钢轨道(4)的两端；

两个限位开关(71)，两个所述限位开关(71)分设于所述行走单元(30)的两端，所述控制装置与所述限位开关(71)相连，并用于当所述限位抵挡件(70)触动所述限位开关(71)时，控制所述驱动装置(31)停止工作。

7.如权利要求1所述的智能化桥梁检查***，其特征在于，所述行走单元(30)包括：

两个固定板(300)，两个所述固定板(300)并列间隔设置且相连，且两个所述固定板(300)之间形成用于收容用于所述工字钢轨道(4)的收容空间；

两个主动轮(301)，两个所述主动轮(301)分别设于两个所述固定板(300)的相对的内壁上，且所述主动轮(301)用于滚动连接于所述工字钢轨道(4)的下翼缘板上；所述驱动装置(31)与所述主动轮(301)相连，并用于驱动所述主动轮(301)转动。

8.如权利要求7所述的智能化桥梁检查***，其特征在于，所述行走单元(30)还包括从动轮(302)，所述从动轮(302)用于设于所述固定板(300)与所述工字钢轨道(4)之间，且所述从动轮(302)滚动连接于所述工字钢轨道(4)的下翼缘板上。

9.如权利要求8所述的智能化桥梁检查***，其特征在于，所述驱动装置(31)包括：

主动齿轮(310)，其与所述主动轮(301)相连；

驱动器(311)，其输出端与所述主动齿轮(310)相连，并用于驱动所述主动齿轮(310)转动。

10.一种智能化桥梁检查方法，其特征在于，其包括以下步骤：

将如权利要求1所述的智能化桥梁检查***安装于桥梁底面的工字钢轨道(4)上；

驱动所述行走单元(30)移动，并利用所述采集装置(2)和定位装置(5)获取病害信息、病害位置信息和所述行走机构(3)的位置信息；

根据所述病害信息、病害位置信息和所述行走机构(3)的位置信息，通过载人桥梁检查车将维修人员送达病害位置，并对病害进行处理。

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