基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置制造方法及图纸

基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置，包括电池、控制单元、机架、前导向套、后导向套、爬索机构、CCD相机和电磁无损检测单元；所述的前导向套和后导向套分别设置在机架的前端和后端，实现爬索机器人的移动导向；爬行机构采用了动力电机和摆动机构相结合的工作方式，通过巧妙设计的蜗轮蜗杆驱动的摆动机构将抓绳轮压贴或远离钢索表面，并将动力电机的转动摩擦力传递至钢索表面，使得机器人沿钢索爬行；CCD相机实现钢索外观检测，电磁无损检测单元实现钢索内部腐蚀及钢丝绳断丝检测；本实用新型专利技术实现了钢索的外观和内部钢丝绳断丝腐蚀等的检测，具有实施简单方便、运行可靠、一次运行多参数检测的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置
本技术属于桥梁检测
，具体涉及一种基于爬索机器人的桥梁钢索损伤检测装置。
技术介绍
随着桥梁建设的不断发展，新的大型斜钢索、悬索桥得到广泛的应用。钢索是拱桥、斜拉桥、悬索桥等索类桥梁的核心构件之一，作为受力构件，其受力状况对桥梁整体结构的安全起到极其重要的作用；钢索的工作状态是桥梁是否处于安全状态的重要标志之一。由于钢索长期暴露在空气中，经风吹雨淋、紫外线照射、人为损伤等因素影响，会出现表面保护层硬化和破坏现象，继而引起内部钢丝束或钢绞线受到腐蚀，严重者甚至出现断丝现象；另一方面，由于风振、雨振等原因，钢索内部的钢丝束产生摩擦引起钢丝磨损，严重者也会发生断丝现象；定期的对钢索体系内外进行检测是很必要的。随着这些桥梁服役时间的延长，对拉索、悬索等的检测需求也不断增加，对其表面保护层损伤的检测尤为重要，及时发现并养护，更有利于保护索内钢丝，增加索体使用寿命，维护大桥安全。现在使用的拉索检测方法一般是人工检测方法，即利用卷扬机拖动检修车或登高车的方式对拉索进行人工检测，但是这样会对拉索保护层造成破坏，而且检测人员身处高空，受到风吹等意外容易造成安全事故。申请号为201610474655.1的中国专利“一种摩擦轮式爬索检测机器人”公开了一种摩擦轮式爬索检测机器人，利用爬索检测机器人携带的检测装置实现钢索的检测。该装置包括移动小车、磁吸附机构和防落装置。磁吸附机构设置在移动底盘上，磁吸附机构能将移动小车吸附在缆索上，摩擦机构包括旋转驱动轴、摩擦壁、摩擦块和导杆，由于其需要依靠磁吸附机构来工作，结构复杂，成本高，使用不便。技术内容本技术的目的在于提供基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置，该装置中的爬索机器人结构简单、运转可靠，且下降时自带刹车功能，以该机器人可作为动力机构，携带CCD和电磁无损检测单元可实现钢索的外观和内部钢丝绳断丝腐蚀等的检测。本技术的技术方案如下：基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置，包括电池、控制单元、机架、前导向套、后导向套、爬索机构、CCD相机和电磁无损检测单元；所述的前导向套和后导向套分别设置在机架的前端和后端，实现爬索机器人的移动导向；CCD相机实现钢索外观检测，电磁无损检测单元实现钢索内部腐蚀及钢丝绳断丝检测；所述的爬索机构包括动力传动单元、摆动单元和抓绳轮，其中动力传动单元包括动力电机和动力电机驱动下同步转动的第一带轮、第二带轮、第三带轮、第四带轮和抓绳轮；摆动单元包括蜗轮、蜗杆、摆臂和摆动电机，摆动电机驱动蜗杆转动，带动蜗轮和摆臂绕固定芯轴转动，使得抓绳轮靠近或远离钢索；所述的控制单元控制CCD相机和电磁无损检测单元的检测及数据存储，以及动力电机和摆动电机转动，所述的电池为动力电机、摆动电机、CCD相机和电磁无损检测单元提供动力；控制单元通过无线传输模块与地面的地面控制设备或手机进行远程控制。上述基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置中，前导向套和后导向套均为剖分的环型结构，将钢索嵌入在环型结构的内部；机架的上端设置有供钢索穿过的开口。上述基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置中，蜗轮和第二带轮、第三带轮设置在固定芯轴上，摆臂的固定端和蜗轮固联在一起，并绕固定芯轴转动。上述基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置中，所述的抓绳轮沿转轴轴线剖面的结构为V字型，抓绳轮的工作面上设置有橡胶垫。上述基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置中，前导向套和后导向套均为半环状的结构；前导向套和后导向套分别包括底座、滚珠支撑环、弹性挤压环和若干只滚珠，滚珠被限制在滚珠支撑环和弹性挤压环之间，滚珠的外圆贴在钢索的表面。上述基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置中，弹性挤压环对应滚珠的位置处设置有压簧。上述基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置中，控制单元上设置有加速度传感器。上述基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置中，动力电机的转轴上安装有编码器。上述基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置中，电磁无损检测单元包括沿钢索外圈均布的若干只测量模块，每只测量模块包括固定在固定套上的永久磁铁、磁阻传感器和衔铁。上述基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置中，电磁无损检测单元为半环型结构，与后导向套固定在同一只底座的内部，所述的底座固定在机架上，固定套的内圈尺寸小于或等于滚珠支撑环的内圈尺寸且二者同轴设置。本技术具有的有益技术效果如下：1、本技术以爬索机器人为动力平台，搭载了CCD相机及电磁无损检测单元，实现了钢索的外观和内部钢丝绳断丝腐蚀等的检测，具有实施简单方便、运行可靠、一次运行多参数检测的特点。2、本技术的机器人的爬行机构采用了动力电机和摆动机构相结合的工作方式，通过巧妙设计的蜗轮蜗杆驱动的摆动机构将抓绳轮压贴或远离钢索表面，并将动力电机的转动摩擦力传递至钢索表面，使得机器人沿钢索爬行；同时通过蜗轮自锁确保了爬行中恒定的摩擦力，实际工作时可根据情况进行摩擦力的调整，在机器人下降时还可以起到刹车的作用。3、本技术采用了带有滚珠滚动摩擦的前导向套和后导向套将机构固定在钢索上，并进行精确的位移导向，导向套采用了弹性挤压环以及压簧，使得导向套可适应不同直径钢索的应用以及钢索上的凸起、凹陷等缺陷形状。同时机器人的机架上端设置有供钢索穿过的开口，同时前导向套和后导向套均为半环状的结构，可通过对应的螺钉孔进行准确定位，一方面便于现场拆卸安装，另一方面通过精密加工，保证了位置精度。4、本技术的电磁无损检测单元基于经典的钢索漏磁原理制成，在钢索的外圆方向布置了6只检测模块，实现了钢索周向的大范围检测，同时电磁无损检测单元和后导向套进行了集成化同轴设计，依靠底座上的通孔进行定位，使得电磁无损检测单元与钢索外径之间保持稳定不变的间隙，从而在电磁无损检测单元沿钢索移动时，电磁信号的本底信号幅度保持较小的起伏，为后续的缺陷测量提供了保障。5、本技术的抓绳轮轮毂的工作面上设置有橡胶垫，在增大摩擦力、适应不同直径钢索的同时，还可以减小爬索运动中对钢索表面喷涂的PE保护材料的破坏。6、本技术控制单元上设置有加速度传感器，在下降过程中，一旦发现加速度过大，则控制摆动电机转动，使得抓绳轮贴紧钢索，起到刹车的作用。此外动力电机的转轴上安装有编码器，实现电机转动角度的测量，便于对钢索缺陷的位置进行定位，以及对机器人升降的速度进行监测。附图说明图1为本技术桥梁钢索缺陷检测装置的组成原理框图；图2为本技术爬索机器人的结构示意图；图3为本技术爬索机器人爬索机构的传动原理示意图；图4为本技术导向套的结构示意图；图5为图4的导向套沿A方向的视图；图6为本技术机架的结构示意图；图7为本技术导向套在机架上安装示意图；图8为本技术抓绳轮结构示意图；图9为本技术电磁无损检测单元的工作原理示意图；图10为本技术电磁无损检测单元的检测模块布置位置示意图；图11为本技术后导向套和电磁无损检测单元一体化结构示意图。附图标记为：1—前导向套；2—机架；3—后导向套；4—钢索；5—固定芯轴；6—抓绳轮；7—摆臂；8—第二传动带；9—摆动方向；10—蜗轮；11—第一带轮；12—蜗杆；13—第一传动带；14—移动芯轴；15—动力电机；16—摆动电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置，其特征在于：包括电池(28)、控制单元(27)、机架(2)、前导向套(1)、后导向套(3)、爬索机构(24)、CCD相机(25)和电磁无损检测单元(26)；所述的前导向套(1)和后导向套(3)分别设置在机架(2)的前端和后端，实现爬索机器人的移动导向；CCD相机(25)实现钢索(4)外观检测，电磁无损检测单元(26)实现钢索内部腐蚀及钢丝绳断丝检测；所述的爬索机构(24)包括动力传动单元、摆动单元和抓绳轮(6)，其中动力传动单元包括动力电机(15)和动力电机(15)驱动下同步转动的第一带轮(11)、第二带轮(21)、第三带轮(31)、第四带轮(41)和抓绳轮(6)；摆动单元包括蜗轮(10)、蜗杆(12)、摆臂(7)和摆动电机(16)，摆动电机(16)驱动蜗杆(12)转动，带动蜗轮(10)和摆臂(7)绕固定芯轴(5)转动，使得抓绳轮(6)靠近或远离钢索(4)；所述的控制单元(27)控制CCD相机(25)和电磁无损检测单元(26)的检测及数据存储，以及动力电机(15)和摆动电机(16)转动，所述的电池(28)为动力电机(15)、摆动电机(16)、CCD相机(25)和电磁无损检测单元(26)提供动力；控制单元(27)通过无线传输模块与地面的地面控制设备(29)或手机进行远程控制。...

【技术特征摘要】
1.基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置，其特征在于：包括电池(28)、控制单元(27)、机架(2)、前导向套(1)、后导向套(3)、爬索机构(24)、CCD相机(25)和电磁无损检测单元(26)；所述的前导向套(1)和后导向套(3)分别设置在机架(2)的前端和后端，实现爬索机器人的移动导向；CCD相机(25)实现钢索(4)外观检测，电磁无损检测单元(26)实现钢索内部腐蚀及钢丝绳断丝检测；所述的爬索机构(24)包括动力传动单元、摆动单元和抓绳轮(6)，其中动力传动单元包括动力电机(15)和动力电机(15)驱动下同步转动的第一带轮(11)、第二带轮(21)、第三带轮(31)、第四带轮(41)和抓绳轮(6)；摆动单元包括蜗轮(10)、蜗杆(12)、摆臂(7)和摆动电机(16)，摆动电机(16)驱动蜗杆(12)转动，带动蜗轮(10)和摆臂(7)绕固定芯轴(5)转动，使得抓绳轮(6)靠近或远离钢索(4)；所述的控制单元(27)控制CCD相机(25)和电磁无损检测单元(26)的检测及数据存储，以及动力电机(15)和摆动电机(16)转动，所述的电池(28)为动力电机(15)、摆动电机(16)、CCD相机(25)和电磁无损检测单元(26)提供动力；控制单元(27)通过无线传输模块与地面的地面控制设备(29)或手机进行远程控制。2.根据权利要求1所述的基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置，其特征在于：前导向套(1)和后导向套(3)均为剖分的环型结构，将钢索(4)嵌入在环型结构的内部；机架(2)的上端设置有供钢索(4)穿过的开口(68)。3.根据权利要求1所述的基于爬索机器人的桥梁钢索缺陷检测装置，其特征在于：蜗轮(10)和第二带轮(21)、第三带轮(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治，刘近龙，刘恒，张广龙，李乾龙，时彦宁，
申请(专利权)人：山东省建筑科学研究院，山东建科特种建筑工程技术中心，
类型：新型
国别省市：山东,37