一种引水隧洞爬绳检测机器人及其检测方法技术

本发明专利技术涉及一种引水隧洞爬绳检测机器人及其检测方法，其中，所述引水隧洞爬绳检测机器人包括有载体小车及设置在所述载体小车上的安装基座，所述载体小车的车轮上安装有光电编码器，所述安装基座上从前至后依次设置有爬绳升降机、连接杆、中央控制单元及惯性测量器，所述爬绳升降机的上表面设置有照明灯、摄像机及无线图像传感器，所述无线图像传感器可将所述摄像机采集的数据传输至路面控制中心，所述连接杆上设置有与所述中央控制单元电连接的全景相机及360°照明设备，所述惯性测量器的上表面电连有激光扫描仪。本发明专利技术制备的引水隧洞爬绳检测机器人通过激光断面扫描技术，可实现对大型引水隧道开展系统性的检查工作。

【技术实现步骤摘要】
一种引水隧洞爬绳检测机器人及其检测方法
本专利技术涉及隧道检测设备领域，尤其涉及一种引水隧洞爬绳检测机器人及其检测方法。
技术介绍
水电作为一种可再生资源和清洁能源，在发达国家发电总量中占有很大的比重，例如，挪威水电占全国总发电量的95％以上，巴西水电比重超过70％，加拿大水电比重接近60％，截止到2016年底，我国的水电比重约为12.2％。水力发电站在运行过程中，是通过水库中的水经过一条高差较大的引水到竖井或者斜井来获得较大流速，从而推动引水道底端的发电机组工作，而引水隧洞在水流不断冲刷的过程中，存在混凝土冲蚀的风险，轻则会造成非正常停机检修，重则会造成机组水轮机及流道损毁，影响整个水电站引水发电系统运行，造成不可估量的后果。因此，对大型引水隧洞进行表观缺陷检测，分析缺陷的发展趋势是大型水电站安全稳定运行的重要保障。引水隧洞通常是深埋在地下，隧洞内环境恶劣，其中，坡度陡、落差大的引水隧洞斜井段，人员无法直接进入，而搭建脚手架的方式资金投入大、工期长、作业风险高、效率低且不易实施，目前，尚未有成熟的解决方案能对大型引水隧洞开展系统性的检查工作，无法全面掌握斜井混凝土表面缺陷情况。因此现有技术仍有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种引水隧洞爬绳检测机器人及其检测方法，旨在解决现有技术中无法对大型引水隧道开展系统性的检查工作的技术问题。第一方面，本申请提供一种引水隧洞爬绳检测机器人，其中，包括有载体小车及设置在所述载体小车上的安装基座，所述载体小车的车轮上安装有光电编码器，所述安装基座上从前至后依次设置有爬绳升降机、连接杆、中央控制单元及惯性测量器，其中，所述惯性测量器及所述光电编码器与所述中央控制单元电连接，所述爬绳升降机的上表面设置有照明灯、摄像机及无线图像传感器，所述爬绳升降机的前端面上设置有吸水滤水装置，所述无线图像传感器可将所述摄像机采集的数据传输至路面控制中心，所述连接杆上设置有与所述中央控制单元电连接的全景相机及360°照明设备，所述惯性测量器的上表面电连有激光扫描仪。在上述实现方式中，所制备的引水隧洞爬绳检测机器人采用三维检测方法，利用激光扫描仪的远距离测量功能，快速获取引水隧洞断面的三维信息，相较于传统的引水隧洞表面病害检测主要依靠人眼进行巡检，劳动强度大，作业效率低，检测结果的可靠性差，且需要专业的有经验的人员来进行判定，对于一些大型引水隧洞，人根本无法到达，而搭建脚手架的方式成本高、工期长、作业风险高、效率低且不易实施的问题，本申请利用所制备的引水隧洞爬绳检测机器人对引水隧洞表面病害进行检测，方法简单，快速，精度高，成本低，且易集成和实施。可选地，所述中央控制单元包括嵌入式计算机、同步控制器和电源管理器。在上述实现方式中，所述嵌入式计算机能够控制所述惯性测量器、所述激光扫描仪、所述光电编码器及所述全景相机对数据进行采集及存储，技术人员也可通过所述嵌入式计算机对数据采集过程中的各项参数进行设定及调整，所述同步控制器为所述惯性测量器、所述激光扫描仪、所述光电编码器及所述全景相机提供统一的时间参考，即可将同一时间段所述惯性测量器、所述激光扫描仪、所述光电编码器及所述全景相机获取的检测数据进行收集，便于后续数据分析过程的进行，所述电源管理器管理所述引水隧洞爬绳检测机器人内部的电池组，为所述引水隧洞爬绳检测机器人内部的各设备提供稳定的电源。可选地，所述载体小车的前轮为万向轮，所述载体小车的后轮为固定轮，所述光电编码器设置在所述载体小车的后轮上。在上述实现方式中，所述前轮能够控制所述载体小车前进和后退，运动灵活性高。可选地，所述爬绳升降机的前端面上设置有吸水滤水装置。在上述实现方式中，通过在爬绳升降机的前端面上设置吸水滤水装置，有利于所制备的引水隧洞爬绳检测机器人在工作过程中免受引水隧洞内部积水干扰，使得引水隧洞内部积水不易从所述爬绳升降机处渗入所述引水隧洞爬绳检测机器人内部。可选地，所述安装基座的边缘设置有防护栏和防水罩。在上述实现方式中，通过在所述安装基座的边缘设置防护栏和防水罩，保证了所述引水隧洞爬绳检测机器人在检测过程中发生倾倒时，不会磕碰到内部的的精密检测设备，以及避免溅水对内部的精密检测设备造成伤害。可选地，所述连接杆包括垂直设置在所述安装基板上的垂直杆以及设置在所述垂直杆顶部并与所述安装基座平行的平行杆。可选地，所述全景相机设置在所述平行杆远离所述垂直杆的一端，所述360°照明设备设置在所述平行杆中间部位。第二方面，基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种隧洞检测的方法，其中，包括步骤：启动所述引水隧洞爬绳检测机器人对隧洞内的路况进行检测，确定所述引水隧洞爬绳检测机器人的探测路线；启动所述引水隧洞爬绳检测机器人沿所述探测路线采集隧洞的全断面三维数据。在上述实现过程中，首先，仅在所述安装基座上安装有爬绳升降机、连接杆、中央控制单元，并在所述爬绳升降机的上表面安装照明灯、摄像机及与所述摄像机电连接的无线图像传感器，在所述爬绳升降机的前端面上安装吸水滤水装置，通过所述摄像机对引水隧洞中的环境进行监测，并将对应的影像信息通过所述无线图像传感器传输至路面控制中心，方便技术人员确定探测路线。其后，当确定所述引水隧洞爬绳检测机器人的探测路线，即在所述引水隧洞爬绳检测机器人上安装所述惯性测量器及电连在所述惯性测量器上表面的所述激光扫描仪，同时，安装所述连接杆以及在所述连接杆上安装与所述中央控制单元电连接的全景相机及360°照明设备，启动所述引水隧洞爬绳检测机器人沿所述探测路线采集隧洞的全断面三维数据，反射强度信息和影像信息。可选地，所述启动所述引水隧洞爬绳检测机器人沿所述探测路线采集隧洞的全断面三维数据的步骤还包括有：沿所述探测路线重复采集隧洞的全断面三维数据，并将多次采集的所述全断面三维数据储存至所述中央控制单元的所述嵌入式计算机内。可选地，所述启动所述引水隧洞爬绳检测机器人对隧洞内的路况进行检测的步骤前，还包括有步骤：对所述引水隧洞爬绳检测机器人的性能进行检测。附图说明图1为本专利技术一种引水隧洞爬绳检测机器人较佳实施例的结构示意图；图2为本专利技术采用所制备的引水隧洞爬绳检测机器人进行检测的流程示意图。图3为本专利技术一种引水隧洞爬绳检测机器人的现场作业示意图。具体实施方式为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。传统的引水隧洞表面病害检测主要依靠人眼进行巡检，劳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种引水隧洞爬绳检测机器人，其特征在于，包括有载体小车及设置在所述载体小车上的安装基座，所述载体小车的车轮上安装有光电编码器，所述安装基座上从前至后依次设置有爬绳升降机、连接杆、中央控制单元及惯性测量器，其中，所述惯性测量器及所述光电编码器与所述中央控制单元电连接，所述爬绳升降机的上表面设置有照明灯、摄像机及无线图像传感器，所述无线图像传感器可将所述摄像机采集的数据传输至路面控制中心，所述连接杆上设置有与所述中央控制单元电连接的全景相机及360°照明设备，所述惯性测量器的上表面电连有激光扫描仪。/n

【技术特征摘要】
1.一种引水隧洞爬绳检测机器人，其特征在于，包括有载体小车及设置在所述载体小车上的安装基座，所述载体小车的车轮上安装有光电编码器，所述安装基座上从前至后依次设置有爬绳升降机、连接杆、中央控制单元及惯性测量器，其中，所述惯性测量器及所述光电编码器与所述中央控制单元电连接，所述爬绳升降机的上表面设置有照明灯、摄像机及无线图像传感器，所述无线图像传感器可将所述摄像机采集的数据传输至路面控制中心，所述连接杆上设置有与所述中央控制单元电连接的全景相机及360°照明设备，所述惯性测量器的上表面电连有激光扫描仪。


2.根据权利要求1所述的引水隧洞爬绳检测机器人，其特征在于，所述中央控制单元包括嵌入式计算机、同步控制器和电源管理器。


3.根据权利要求1所述的引水隧洞爬绳检测机器人，其特征在于，所述载体小车的前轮为万向轮，所述载体小车的后轮为固定轮，所述光电编码器设置在所述载体小车的后轮上。


4.根据权利要求3所述的引水隧洞爬绳检测机器人，其特征在于，所述爬绳升降机的前端面上设置有吸水滤水装置。


5.根据权利要求1所述的引水隧洞爬绳检测机器人，其特征在于，所述安装基座的边缘设置有防护栏和防水罩。


6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清泉，熊智敏，余建伟，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44