桥梁高墩裂纹检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种桥梁高墩裂纹检测装置，属于桥梁检测装置技术领域。

背景技术：

随着我国综合实力的不断增强，交通工程基础设施日益蓬勃发展，高速公路及铁路的桥梁随之越来越多，近年来我国大部分公路及铁路桥梁都开始逐步进入日常保养和正常使用并行的阶段，因此对桥梁维护者的专业素养尤其是检测效率提出了很高的要求。为了适应交通运输载重量不断发展的要求，充分利用现有的桥梁，使之能够继续安全地为交通运输服务，在实际的养护作业中必须对桥梁的相关安全技术指标进行检测，以确保使之符合桥梁安全技术规范。

桥梁中最主要也是最普遍的病害表现是结构混凝土上出现可见裂缝，其他现象最终的不利表现，也往往归结于出现不允许的裂缝，因此检测桥梁的裂缝是否发展、扩展，可以有效评估桥梁病害状况及其影响，也是桥梁病害检测的主要任务之一。

在运营中的铁路、公路或城市桥梁中，桥梁裂纹或裂缝检查有两种方法：第一种为人工搭设支架进入桥下底面或者是桥检车辆进行人眼近距离检查，第二种为利用摄像（或将视频转化为图像）进行裂缝可视化分析。

上述方法对于桥墩不高（10m以下高度）的情况是可以的，但是对于高墩（10m 以上），尤其是当前桥梁跨越深谷、海洋、河流等时，显然难以搭设支架用第一种方法进行检查，即便有钢梯，因风险太高，尤其是高墩裂纹和裂缝的检查，风险更高，根本无法实施。如果采用第二种方法，由于桥墩往往高达几十米，在地面或河面用双目测距法检查裂纹时，会出现非常大的误差，检测精度达不到要求。在空心桥墩内部，裂缝检查时，上下攀爬用的钢筋容易生锈，且无照明、缺氧容易窒息，作业人员人身安全难以得到有效保障。

常规的检查装置一般采用无人飞机方案或悬吊系统方案，采用无人飞机携带高速摄像机摄像，虽然适合于检查有否超量裂缝，但是当有裂缝需要修补时，定位难度大，施工修补困难。因此亟需研制一种检查装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种桥梁高墩裂纹检测装置，具有检测精度高、定位难度低，施工修补简易、人员操作安全性强、工作强度低的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种桥梁高墩裂纹检测装置，包括攀爬装置和控制攀爬装置作业的移动终端，攀爬装置包括图像采集单元、与图像采集单元连接的通信单元、与通信单元的人机出口连接的人机交互单元、与人机交互单元连接的装有修补剂的修补单元，图像采集单元连接通信单元的图像入口；移动终端包括与通信单元的图像出口连接的图像处理模块、与图像处理模块连接的显示单元、通过通信单元的人机入口与人机交互单元连接的人机操控单元。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：攀爬装置为攀爬机器人。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：图像采集单元设置在攀爬机器人的头部，通信单元和人机交互单元均设置在攀爬机器人的躯体上；修补单元包括通过万向轴万向连接在攀爬机器人躯体上的修补机械臂，修补机械臂上设有用于容纳修补剂的容纳腔、用于遮挡容纳腔挤出口的挡片、与人机交互单元连接的挤出气缸、连接在挤出气缸的伸缩杆前端的用于挤出修补剂的推挤块、设置在推挤块前端的密封圈。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：修补剂为混凝土裂缝封闭膏。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：图像采集单元为高清摄像头。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：通信单元为光缆或无线传输系统。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：移动终端为笔记本电脑，人机操控单元为操控手柄。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：本装置安全可靠，成本低、结构简单、操纵方便，解决人为主观因素影响桥梁健康状况的评判问题。并且有效地解决了图像不连续、漏拍或重复拍摄现象的存在和检测准度不高、检测效率低的问题，检测结果直观、可靠，可广泛应用于水桥、旱桥的裂缝检测。

通信单元为光缆或无线传输系统，光缆适于水底信号传输测试，无线传输系统适于非水底信号作业传输，无线传输系统可以为ZigBee模块，能耗低，传输距离远，实用性强。

修补剂为混凝土裂缝封闭膏，其具有如下优点：1.良好的弹性、低收缩率及优异的粘结性能，保证了与基层混凝土的优异粘结能力，不脱落、不开裂；2. 优异的防水性能，保护其修补的混凝土中的钢筋免遭侵蚀，提高了抗碳化、抗氯离子参透的能力；3. 强度大于M50，能够在局部替代高强混凝土，施工简单易行；4. 与混凝土颜色相近，成品美观。

本实用新型的修补机械臂，通过挤出气缸的动作，推动伸缩杆带动推挤块实现修补剂的挤出，结构简单，易于装配，挡片用于遮挡挤出口，当需要修补时，挡片绕挡片轴旋转露出挤出口，当修补完毕时，挡片转回盖住挤出口，避免修补剂暴露在空气中，提高修补剂的有效使用。

本实用新型采用攀爬机器人，定位难度低，攀爬机器人上设有修补单元，利用人机操控单元操控修补单元，施工修补简易，误差小，漏检率低，实时性强，同时携带方便，有效解决检测人员不得不携带多种桥梁检测设备的问题，检测精度高，检测速度快，易于推广。

附图说明

图1是本实用新型结构连接框图；

图2是本实用新型修补单元的结构示意图；

其中，1、修补剂，2、容纳腔，3、挡片，4、挤出气缸，5、推挤块，6、密封圈，7、万向轴。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：

如图1和图2所示，一种桥梁高墩裂纹检测装置，包括攀爬装置和控制攀爬装置作业的移动终端，攀爬装置包括图像采集单元、与图像采集单元连接的通信单元、与通信单元的人机出口连接的人机交互单元、与人机交互单元连接的装有修补剂的修补单元，图像采集单元连接通信单元的图像入口；移动终端包括与通信单元的图像出口连接的图像处理模块、与图像处理模块连接的显示单元、通过通信单元的人机入口与人机交互单元连接的人机操控单元；攀爬装置为负压吸附式攀爬机器人，如可以为International Climbing Machines（ICM）公司或其他公司生产的攀爬机器人。

图像采集单元设置在攀爬机器人的头部，通信单元和人机交互单元均设置在攀爬机器人的躯体上，修补单元为攀爬机器人的修补机械臂，修补剂为混凝土裂缝封闭膏。

修补单元包括通过万向轴7万向连接在攀爬机器人躯体上的修补机械臂，修补机械臂上设有用于容纳修补剂1的容纳腔2、用于遮挡容纳腔2挤出口的挡片3、与人机交互单元连接的挤出气缸4、连接在挤出气缸4的伸缩杆前端的用于挤出修补剂1的推挤块5、设置在推挤块5前端的密封圈6，为挤出气缸4提供电力支撑的是锂电池，容纳腔2下端挤出口处为尖嘴状，类似挤牙膏，便于实际使用，不浪费。

图像采集单元为高清摄像头，通信单元为光缆或无线传输系统，如无线传输系统可以为ZigBee模块，能耗低，传输距离远，信号损耗少，实用性强；移动终端为笔记本电脑，人机操控单元为操控手柄，易于操控，互动性强。

攀爬机器人携带图像采集单元（如高清摄像机或高清摄像头）、通信单元、人机交互单元和修补机械臂做成的修补单元进行桥梁攀爬，修补机械臂内的筒形容纳腔内容纳有混凝土裂缝封闭膏，地面或桥面或水面船上配置笔记本电脑做成的移动终端，检修人员通过笔记本电脑上配置的操控手柄，来操控攀爬机器人攀上桥墩进行检查，检查的图像实时通过通信单元传回笔记本电脑，笔记本电脑内的图像处理模块对图像进行分析并得到裂缝信息，通过显示单元进行直观显示，检修人员根据裂缝信息作出修补决策，若需要修补，则通过操控手柄控制攀爬机器人启动修补机械臂向裂缝或裂纹注入修补剂。

修补时，万向轴7确保修补机械臂的万向转动，提高灵活性，适于裂缝的走向；与人机交互单元连接的挤出气缸4的伸缩杆推动推挤块5向前运动，同时挡片3打开，二者协同作用将修补剂挤出，密封圈6确保密封性能。修补完成后，挡片3回位，继续遮挡容纳腔2挤出口。

本装置测试精度高，测试数据与实测数据相比，识别率达到95%，裂缝宽度在0.4mm以下检测误差在0.1mm以内，裂缝宽度在0.4mm以上检测误差在0.15mm以内，具有较高的应用价值。