专利名称：带自检测装置的索塔及索塔表面裂缝检测方法
技术领域：
本发明涉及一种索拉桥索塔检测装置，尤其涉及一种带自检测装置的索塔及索塔表面裂缝检测方法。
背景技术：
索拉桥是桥梁建筑中较常见的形式，其索塔是整个桥梁中的关键环节，索塔的健康状况关乎整个桥梁的结构安全，因此必须对索塔的健康状况进行监测，一旦索塔出现损坏，需要即时进行处治，以保证桥梁运营的安全。索塔长期暴露在外，风吹日晒，容易因索塔内外温差、构造和配筋不当及外荷载作用出现裂缝或保护层剥离；一般的索塔高度动则几十米，甚至上百米，现有技术中，在对其进行监测时，只能根据人工观察或预埋传感器采集到的数据进行分析，这种检测措施的准确度较低、实时性较差，难以在出现病害的初期发现问题，如果要获取更为详细、实时的索塔表面状况信息，则只能通过搭建攀爬设施，由人爬到高处对索塔表面进行观察，攀爬设施的搭建不仅成本高昂、耗时、耗力，而且占用空间较大，需要对桥梁交通进行封闭，因此不宜经常进行，故难以实现对索塔表面的长期、有效监测。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种带自检测装置的索塔，包括索塔，所述索塔上部设置有上导向滑轮组，所述索塔下部设置有下导向滑轮组，下导向滑轮组下方的索塔表面固定有动力装置；上导向滑轮组、下导向滑轮组和动力装置三者之间布置有传动缆，传动缆首尾相接形成闭环，闭环上部通过上导向滑轮组导向，闭环中部通过下导向滑轮组导向，闭环下部套接在动力装置的驱动轮上，传动缆在动力装置的传动作用下在上导向滑轮组、下导向滑轮组和动力装置三者间循环运动；闭环上靠近索塔表面一侧的传动缆中部的缆身与一支承架固定连接，支承架的垂向位置位于上导向滑轮组和下导向滑轮组之间，支承架的外侧面上设置有导向滑轮组，闭环上远离索塔表面一侧的传动缆缆身通过导向滑轮导向；所述支承架内侧面上设置有多个走行轮，走行轮与索塔表面接触；支承架上设置有检测维护装置。前述结构，可在桥梁建设中同步设置，也可对在役桥梁的索塔进行一次性改造后使在役桥梁的索塔具备自检测功能；采用前述结构后，搭载在支承架上的检测维护装置可十分方便地在索塔上移动，根据所搭载的检测维护装置的不同类型，以满足不同的作业需求，如搭载视频采集装置，则可用于获取索塔表面的图象信息，以辅助工程人员对索塔表面的健康状况进行分析，如搭载喷涂装置，则可用于对索塔表面进行喷涂作业；前述结构十分简单，其传动过程通过滑轮实现，对索塔表面几乎无要求，不像升降梯类装置需要十分复杂的动力系统和行走轨道，而且对索塔表面几乎无破坏，极其适合于对现役索拉桥的改造，用于对索塔表面进行高频率、实时性的监测。在前述方案的基础上，本发明还针对上导向滑轮组提出了如下的优选实施方案:所述上导向滑轮组由支架、导向轮和压紧轮组成；导向轮和压紧轮设置于支架上，支架与索塔表面固定连接；传动缆套接在导向轮的轮缘上，压紧轮靠近导向轮设置，压紧轮使传动缆紧贴导向轮的轮缘。导向轮用于对传动缆进行导向，压紧轮用以保证传动缆和导向轮之间接触的紧密性。在前述方案的基础上，本发明还针对下导向滑轮组提出了如下的优选实施方案:所述下导向滑轮组由定位架、导向滑轮和限位轮组成；导向滑轮和限位轮设置于定位架上，定位架与索塔表面固定连接；闭环上靠近索塔表面一侧的传动缆的内侧与导向滑轮的轮缘接触，闭环上远离索塔表面一侧的传动缆的外侧与限位轮的轮缘接触。导向滑轮和限位轮可保证闭环内、外两侧的传动缆都紧贴索塔表面。在前述方案的基础上，本发明还针对导向滑轮组提出了如下的优选实施方案:所述导向滑轮组由内导向轮和外导向轮组成，内导向轮和外导向轮邻近设置，传动缆置于内导向轮和外导向轮之间的间隙内。内导向轮用以避免传动缆和支承架之间发生干涉，外导向轮使传动缆和内导向轮之间紧密接触。为了使支承架的左右两侧在行走过程中保持平衡性，本发明还作了如下改进:所述上导向滑轮组的数量为两个，两个上导向滑轮组的位置沿支承架的垂向对称线对称设置；下导向滑轮组的数量和位置与上导向滑轮组一一对应；动力装置上的驱动轮的数量和位置与上导向滑轮组一一对应；支承架上的导向滑轮组的数量和位置与上导向滑轮组一一对应。为了避免支承架出现晃动，以及提高支承架的行走能力，本发明还作了如下改进:所述支承架形状为U形，U形的支承架将索塔外壁环抱，多个走行轮沿U形延伸方向均匀设置。所述检测维护装置可采用固定式安装方式，为了进一步提高检测维护装置的性能，本发明还作了如下改进:所述支承架的内侧面上设置有链条传动机构，所述链条传动机构传动检测维护装置在水平面内沿索塔周向运动。所述检测维护装置为视频采集装置、涂料喷涂装置中的一种或两种。为了提高走行轮与索塔表面的接触效果，本发明还作了如下改进:所述走行轮由连接架和两个轮子组成；连接架中部与支承架转动连接，连接架两端形成杠杆结构，两个轮子分别设置于连接架的两端。当支承架运动至索塔上不平整的位置处时，其中一个轮子会被索塔表面的凸出部顶起，但是，在杠杆结构的作用下，另一个轮子会与索塔表面贴合得更加紧密，避免因索塔表面不平整导致走行轮与索塔表面分离。基于前述的结构，本发明还提出了一种索塔表面裂缝检测方法，其硬件设备包括前述的带自检测装置的索塔，以及搭载在自检测装置上的视频采集装置，链条传动机构传动视频采集装置在水平面内沿索塔周向运动；该方法包括:1)驱动自检测装置沿索塔轴向运动，当自检测装置运动至一定高度后，将自检测装置驻停，
2)传动视频采集装置在水平面内运动，对该高度处索塔的周向表面进行图象采集；图象采集的同时，按时序将采集到的图象连续编号；
3)该高度处索塔的周向表面图象采集完成后，返回步骤1)，继续对下一高度位置处索塔的周向表面进行图象采集；
4)当自检测装置运动范围内的索塔表面图象采集都完成后，将采集到的图象输出至计算机，由人工对采集到的图象进行识别，以甄别索塔表面是否存在裂缝；对甄别出的裂缝的轨迹和尺寸以图象化手段进行标记；
5)当完成了所有图象的甄别后，按步骤2)中的编号将图象拼接、还原为完整的索塔表面图，根据索塔表面图制订处治手段。本发明的有益技术效果是:结构简单、成本低廉，易于对在役桥梁进行改造，可对索塔进行高频次的实时监测，利于在病害初期及时发现问题，保证桥梁结构的安全性。
图1、本发明的结构示意 图2、上导向滑轮组结构示意 图3、下导向滑轮组结构示意 图4、导向滑轮组结构示意 图5、支承架结构示意 图6、走行轮结构示意图。
具体实施例方式一种带自检测装置的索塔，包括索塔1，所述索塔I上部设置有上导向滑轮组2，所述索塔I下部设置有下导向滑轮组3，下导向滑轮组3下方的索塔I表面固定有动力装置4 ;上导向滑轮组2、下导向滑轮组3和动力装置4三者之间布置有传动缆6，传动缆6首尾相接形成闭环，闭环上部通过上导向滑轮组2导向，闭环中部通过下导向滑轮组3导向，闭环下部套接在动力装置4的驱动轮上，传动缆6在动力装置4的传动作用下在上导向滑轮组2、下导向滑轮组3和动力装置4三者间循环运动；闭环上靠近索塔I表面一侧的传动缆6中部的缆身与一支承架5固定连接，支承架5的垂向位置位于上导向滑轮组2和下导向滑轮组3之间，支承架5的外侧面上设置有导向滑轮组，闭环上远离索塔I表面一侧的传动缆6缆身通过导向滑轮导向；所述支承架5内侧面上设置有多个走行轮，走行轮与索塔I表面接触;支承架5上设置有检测维护装置。进一步地，所述上导向滑轮组2由支架2-1、导向轮2-2和压紧轮2-3组成；导向轮2-2和压紧轮2-3设置于支架2-1上，支架2-1与索塔I表面固定连接；传动缆6套接在导向轮2-2的轮缘上，压紧轮2-3靠近导向轮2-2设置，压紧轮2-3使传动缆6紧贴导向轮2-2的轮缘。进一步地，所述下导向滑轮组3由定位架3-1、导向滑轮3-2和限位轮3_3组成；导向滑轮3-2和限位轮3-3设置于定位架3-1上，定位架3-1与索塔I表面固定连接；闭环上靠近索塔I表面一侧的传动缆6的内侧与导向滑轮3-2的轮缘接触，闭环上远离索塔I表面一侧的传动缆6的外侧与限位轮3-3的轮缘接触。进一步地，所述导向滑轮组由内导向轮5-1和外导向轮5-2组成，内导向轮5-1和外导向轮5-2邻近设置，传动缆6置于内导向轮5-1和外导向轮5-2之间的间隙内。进一步地，所述上导向滑轮组2的数量为两个，两个上导向滑轮组2的位置沿支承架5的垂向对称线对称设置；下导向滑轮组3的数量和位置与上导向滑轮组2—一对应；动力装置4上的驱动轮的数量和位置与上导向滑轮组2 —一对应；支承架5上的导向滑轮组的数量和位置与上导向滑轮组2 —一对应。进一步地，所述支承架5形状为U形，U形的支承架5将索塔I外壁环抱，多个走行轮沿U形延伸方向均匀设置。进一步地，所述支承架5的内侧面上设置有链条传动机构，所述链条传动机构传动检测维护装置在水平面内沿索塔I周向运动。进一步地，所述检测维护装置为视频采集装置、涂料喷涂装置中的一种或两种。进一步地，所述走行轮由连接架7和两个轮子8组成；连接架7中部与支承架5转动连接，连接架7两端形成杠杆结构，两个轮子8分别设置于连接架7的两端。一种索塔表面裂缝检测方法，其硬件设备包括权利要求1所述的带自检测装置的索塔，以及搭载在自检测装置上的视频采集装置，链条传动机构传动视频采集装置在水平面内沿索塔I周向运动；该方法包括:1)驱动自检测装置沿索塔I轴向运动，当自检测装置运动至一定高度后，将自检测装置驻停，
2)传动视频采集装置在水平面内运动，对该高度处索塔I的周向表面进行图象采集；图象采集的同时，按时序将采集到的图象连续编号；
3)该高度处索塔I的周向表面图象采集完成后，返回步骤I)，继续对下一高度位置处索塔I的周向表面进行图象采集；
4)当自检测装置运动范围内的索塔I表面图象采集都完成后，将采集到的图象输出至计算机，由人工对采集到的图象进行识别，以甄别索塔I表面是否存在裂缝；对甄别出的裂缝的轨迹和尺寸以图象化手段进行标记；
5)当完成了所有图象的甄别后，按步骤2)中的编号将图象拼接、还原为完整的索塔表面图，根据索塔表面图制订处治手段。
权利要求
1.一种带自检测装置的索塔，包括索塔(I)，其特征在于:所述索塔(I)上部设置有上导向滑轮组(2)，所述索塔(I)下部设置有下导向滑轮组(3)，下导向滑轮组(3)下方的索塔(I)表面固定有动力装置(4);上导向滑轮组(2)、下导向滑轮组(3)和动力装置(4)三者之间布置有传动缆(6)，传动缆(6)首尾相接形成闭环，闭环上部通过上导向滑轮组(2)导向，闭环中部通过下导向滑轮组(3)导向，闭环下部套接在动力装置(4)的驱动轮上，传动缆(6)在动力装置(4)的传动作用下在上导向滑轮组(2)、下导向滑轮组(3)和动力装置(4)三者间循环运动；闭环上靠近索塔(I)表面一侧的传动缆(6)中部的缆身与一支承架(5)固定连接，支承架(5)的垂向位置位于上导向滑轮组(2)和下导向滑轮组(3)之间，支承架(5)的外侧面上设置有导向滑轮组，闭环上远离索塔(I)表面一侧的传动缆(6)缆身通过导向滑轮导向；所述支承架(5)内侧面上设置有多个走行轮，走行轮与索塔(I)表面接触；支承架(5)上设置有检测维护装置。
2.根据权利要求1所述的带自检测装置的索塔，其特征在于:所述上导向滑轮组(2)由支架(2-1)、导向轮(2-2)和压紧轮(2-3)组成；导向轮(2-2)和压紧轮(2_3)设置于支架(2-1)上，支架(2-1)与索塔(I)表面固定连接；传动缆(6)套接在导向轮(2-2)的轮缘上，压紧轮(2-3)靠近导向轮(2-2)设置，压紧轮(2-3)使传动缆(6)紧贴导向轮(2-2)的轮缘。
3.根据权利要求1所述的带自检测装置的索塔，其特征在于:所述下导向滑轮组(3)由定位架(3-1 )、导向滑轮(3-2 )和限位轮(3-3 )组成；导向滑轮(3-2 )和限位轮(3-3 )设置于定位架(3-1)上，定位架(3-1)与索塔(I)表面固定连接；闭环上靠近索塔(I)表面一侧的传动缆(6)的内侧与导向滑轮(3-2)的轮缘接触，闭环上远离索塔(I)表面一侧的传动缆(6)的外侧与限位轮(3-3)的轮缘接触。
4.根据权利 要求1所述的带自检测装置的索塔，其特征在于:所述导向滑轮组由内导向轮(5-1)和外导向轮(5-2)组成，内导向轮(5-1)和外导向轮(5-2)邻近设置,传动缆(6)置于内导向轮(5-1)和外导向轮(5-2)之间的间隙内。
5.根据权利要求1所述的带自检测装置的索塔，其特征在于:所述上导向滑轮组(2)的数量为两个，两个上导向滑轮组(2)的位置沿支承架(5)的垂向对称线对称设置；下导向滑轮组(3)的数量和位置与上导向滑轮组(2)—一对应；动力装置(4)上的驱动轮的数量和位置与上导向滑轮组(2) —一对应；支承架(5)上的导向滑轮组的数量和位置与上导向滑轮组(2)——对应。
6.根据权利要求1所述的带自检测装置的索塔，其特征在于:所述支承架(5)形状为U形，U形的支承架(5)将索塔(I)外壁环抱，多个走行轮沿U形延伸方向均匀设置。
7.根据权利要求1所述的带自检测装置的索塔，其特征在于:所述支承架(5)的内侧面上设置有链条传动机构，所述链条传动机构传动检测维护装置在水平面内沿索塔(I)周向运动。
8.根据权利要求1所述的带自检测装置的索塔，其特征在于:所述检测维护装置为视频采集装置、涂料喷涂装置中的一种或两种。
9.根据权利要求1所述的带自检测装置的索塔，其特征在于:所述走行轮由连接架(7)和两个轮子(8 )组成；连接架(7 )中部与支承架(5 )转动连接，连接架(7 )两端形成杠杆结构，两个轮子(8)分别设置于连接架(7)的两端。
10.一种索塔表面裂缝检测方法，其特征在于:其硬件设备包括权利要求1所述的带自检测装置的索塔，以及搭载在自检测装置上的视频采集装置，链条传动机构传动视频采集装置在水平面内沿索塔(1)周向运动；该方法包括:1)驱动自检测装置沿索塔(1)轴向运动，当自检测装置运动至一定高度后，将自检测装置驻停， 2)传动视频采集装置在水平面内运动，对该高度处索塔(1)的周向表面进行图象采集；图象采集的同时，按时序将采集到的图象连续编号； 3)该高度处索塔(1)的周向表面图象采集完成后，返回步骤1)，继续对下一高度位置处索塔(1)的周向表面进行图象采集； 4)当自检测装置运动范围内的索塔(1)表面图象采集都完成后，将采集到的图象输出至计算机，由人工对采集到的图象进行识别，以甄别索塔(1)表面是否存在裂缝；对甄别出的裂缝的轨迹和尺寸以图象化手段进行标记； 5)当完成了所有图象的甄别后，按步骤2)中的编号将图象拼接、还原为完整的索塔表面图，根据索塔表面图制订处治手段。
全文摘要
一种带自检测装置的索塔，所述索塔上部设有由传动缆传动的支承架，支承架在传动缆的牵引作用下在索塔表面上、下运动，检测装置搭载在支承架上，检测装置随着支承架一起运动，从而完成对索塔表面的检测工作；基于前述索塔的索塔表面裂缝检测方法，支承架搭载检测装置对索塔表面进行扫描，将获取到的索塔表面图象拼接还原为完整的索塔表面图，根据图象上的裂纹分布制订处治手段。本发明的有益技术效果是结构简单、成本低廉，易于对在役桥梁进行改造，可对索塔进行高频次的实时监测，利于在病害初期及时发现问题，保证桥梁结构的安全性。
文档编号G01N21/88GK103103919SQ20131002016
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者周建庭, 杜子学, 武维, 刘朝涛, 宋军, 郑丹, 蓝章礼, 刘思孟, 杨建喜 申请人:重庆交通大学