一种桥底病害巡检装置的制作方法

本实用新型涉及桥梁检测设备，尤其涉及一种桥底病害巡检装置。

背景技术：

随着基础建设进步和公共交通的迅猛发挥发展，桥梁建筑得到了蓬勃发展，在水体或峡谷上兴建了众多桥梁，极大提升了交通通行能力。同时，桥梁在使用中受到自然老化、风力冲刷、腐蚀和生物侵蚀等因素影响，会产生了各种安全问题。定期对桥梁进行巡查、记录、评估、维护工作是十分必要的。在桥梁检测中，桥底面检测是比较困难的部分，这项工作通常由维护人员悬吊至桥底完成，但桥梁环境复杂多变，有强风、潮汐等干扰，部分桥梁难以接触桥底，严重影响人员的工作效率并存在人身安全问题，由于悬吊限制难以获得完整的桥底面信息，人在恶劣环境下精力损耗大，难以保证必需的工作时长，人员数量有限，难以达到桥梁的检测维护要求。

随着计算机和机器人技术的进步，人们尝试使用机器人完成桥底病害检测。常见的桥底作业目标集中于内河湖泊等水体和山体峡谷内，难以从桥梁底部向上到达桥梁表面，检测环境中往往有强风、浪涌等情况，或由于水期变换使得桥梁下部淹没于水中。针对以上情况，人们设计了一系列机器人以完成底面检测。这些机器人主要通过悬吊到达桥梁表面，通过线缆交换数据，移动范围受限于地形和线缆长度，难以对抗恶劣环境。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种桥底病害巡检装置，该装置可以在桥梁表面自由移动，到达目标后，可以获得桥底面的图像信息，实现桥底病害巡检。

技术方案：本实用新型所述的桥底病害巡检装置，包括可自由活动的运动箱体和放置于地面的控制装置，所述运动箱体上还固定有延伸支架，延伸支架内嵌有病害检测摄像机，运动箱体上还设有推动运动箱体往桥梁表面靠近的推力风扇，顶部或两侧设有在桥梁表面上运动的车轮；控制装置通过无线连接运动箱体。

进一步的，所述运动箱体内设有总控单元、编码器及调速传动单元、陀螺仪和无线通信器，编码器及调速传动单元连接车轮，总控单元分别连接编码器及调速传动单元、陀螺仪和无线通信器。

进一步的，所述病害检测摄像机垂直内嵌于延伸支架内，外围设置有照明单元，所述病害检测摄像机电连接总控单元。

进一步的，所述照明单元以病害检测摄像机为中心对称分布，其聚光中心指向病害检测摄像机成像平面。

进一步的，所述运动箱体上设置有导航摄像机。

进一步的，每一车轮分别连接一编码器及调速传动单元。

进一步的，所述推力风扇设置在运动箱体的底面，每个推力风扇有独立电机。

进一步的，每一车轮上设计有横向花纹。

进一步的，所述运动箱体为抗压水密箱体。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：

1、本实用新型设立了一组推力风扇，可以将运动箱体稳定吸附在桥梁表面，每个推力风扇具有独立动力系统，能灵活调整装置姿态，可以满足不同桥梁表面地形变化，同时减少侧风的影响；

2、本实用新型设立了具有独立运动能力的车轮，每个车轮有独立的编码器及调速传动单元，可以精确感知和控制每个车轮的转速和旋转方向，使装置有灵活的运动能力；

3、本实用新型设立了两组摄像机，一组用于导航，一组用于检测，每个摄像机可以独立进行图像采集工作，照明单元以摄像头为中心对称分布，聚光中心指向摄像机成像平面，增强了光线强度，减少了阴影对图像的干扰；

4、本实用新型采用无线通信方式，不受悬吊及线缆影响，没有线缆通信方式易发生的缠绕问题，运动范围较广。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的结构框图；

图2是图1的底面示意图；

图3是图中运动箱体的内部结构示意图；

图4是本实用新型工作状态示意图。

具体实施方式

如图1和图4所示，本装置包括可自由活动的运动箱体1和放置于地面的控制装置2。运动箱体1为抗压水密箱体，运动箱体1两侧偏上部的位置设有运动车轮6，图1中共显示了四个运动车轮，通过各自的转动使运动箱体1移动到目标位置。运动箱体1上固定有延伸支架3，垂直内嵌于延伸支架3，病害检测摄像机4可以拍摄桥底的情况，数量根据拍摄需要选择，图中显示2个。运动箱体1的前端设有导航摄像机12也可以根据需要在运动箱体1其它位置加装导航摄像机，控制装置2可以通过导航摄像机12看到运动箱体1前方及周围的环境，运动箱体1也可根据导航摄像机12拍摄的图像进行自主导航完成巡检作业。控制装置2在地面上，可实时获取两组摄像机拍摄的桥底图像，获得运动箱体的各项运动参数并能根据任务需要控制运动箱体1运动。

如图2所示，运动箱体1底部表面设有推力风扇5，共有四个推力风扇5，分别设置在运动箱体1下表面的四个角，推力风扇5用于推进运动箱体1靠近桥梁表面。每个推力风扇有独立电机，可根据需要确定推力风扇的数量和位置。整个装置由推力风扇5形成的压力使运动箱体1与桥梁表面贴合紧密，由运动车轮6提供运动能力。病害检测摄像机4的周围设有照明单元11，每个摄像机4设有八个照明单元11，照明单元11以摄像头为中心对称分布，聚光中心指向摄像机成像平面，增强了光线强度，减少了阴影对图像的干扰。

如图3所示，运动箱体1内设有编码器及调速传动单元8、电池13、总控单元7、无线通信器件10和陀螺仪9。每一个运动车轮6分别连接一个编码器及调速传动单元8，总控单元7分别连接病害检测摄像机4、推力风扇5、编码器及调速传动单元8、陀螺仪9、无线通信器件10、导航摄像机12和电池13。编码器及调速传动单元8能够获得各个车轮的运动速度数据，陀螺仪9测量运动箱体1的偏航、横滚和俯仰三个方向的角度参数，作为运动箱体1姿态调整和移动控制的依据；因此总控单元7可以感知每个车轮的转速及控制车轮的旋转速度，可以实时获取运动箱体1的姿态信息和环境信息，向检测摄像机4提供触发信号，通过无线通信器件10与控制装置2传输数据；检测摄像机4接受总控单元7的图像拍摄触发信号，进行拍摄，将图像传至总控单元7。电池13向各个部分供电。运动箱体1的运动车轮6设计有斜向花纹，能增强前进抓地能力，减少侧向干扰造成的位移，每个运动车轮6都具体独立的电机和传动机构，能够独立提供运动动力，使装置可以灵活转向，当环境原因造成部分车轮无法与地面良好接触，此时可以依靠剩余的车轮保证正常运动。每个车轮处都有一个编码器及调速传动单元8，将车轮转动情况转化为脉冲数据，汇集到总控单元7，总控单元7协调各个车轮，确保全部车轮速度一致。

如图4所示，本实施例的工作流程为：

1、检测装置各个部件是否完好，部件连接是否牢固，测试各功能是否正常工作，检查箱体水密性，检查电池电量，检查照明单元聚光中心是否指向摄像机成像平面。

2、运动箱体运动至工作面。根据桥梁构造选择路径运动至工作面，如图4所示桥梁，可以沿桥墩运动至弧形底面的底部，使装置停靠于工作面。

3、摄像机设为测试状态，根据摄像机获得的测试图片调节相机焦距，使图像清晰。

4、摄像机设为正式采集状态，调节各车轮运动使装置达到起始位置，开启采集装置进行数据采集。

4、装置根据作业要求扫描所有作业面，桥面图像传至控制装置2，观察是否有病害发生。

5、检测完成后沿桥墩返回出发点，进行各部件清洗、保养。