【技术实现步骤摘要】
专利技术涉及桥梁工程检测领域，尤其涉及一种桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置及测量方法。
技术介绍
1、近年来，为满足我国西南地区民生及经济发展需求，国家对该区域路网建设投入力度日益增大。由于西南山区地势崎岖，河流众多，以跨越河流、峡谷功能设计的桥梁在该地区发挥了重要作用。此类桥梁桥址区域通常受到地震、洪水、泥石流等自然灾害的威胁，高速水流夹杂漂石、沙砾及其他固体杂质会对桥梁墩柱结构造成持续性瞬态冲击、切削作用，造成桥墩混凝土保护层不均匀脱落、甚至导致部分区域结构钢筋及中骨料裸漏，形成典型桥梁磨蚀特征。严重磨蚀损伤将影响桥墩结构承载性能，降低桥梁使用寿命。
2、现有技术中对于桥墩磨蚀特征识别或检测的方法主要依靠人工观测、卡尺测量及经验判断等方式；对于大型桥墩结构，使用人工检测的方式测量精度较低，且检测至桥墩结构的高处位置时需要借助吊机等设备，实现成本较高，可达性较差；所以本专利技术提出了一种能够提高桥墩检测效率，且能降低检测成本的智能测量装置。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置及测量方法，以解决现有的桥墩测量方法测量效率较低、且实现成本较高的技术问题。
2、第一方面，为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，包括装配式可伸缩框架、自动爬升机构、磨蚀测量系统和控制系统；
4、装配式可伸缩框架上设有自动爬升机构，装配式可伸缩框架套
5、在本方案中，在装配式可伸缩框架上设计自动爬升机构，自动爬升机构带动测量装置沿着桥墩机构移动，移动中磨蚀测量系统检测桥墩结构的磨蚀情况，实现了在桥墩结构的任意高度位置处进行检测，检测效率高。
6、进一步地，装配式可伸缩框架为由若干段可拆卸钢槽连接而成的框体结构；框体结构套设在桥墩结构外围，且框体结构与桥墩结构之间通过自动爬升机构连接；
7、装配式可伸缩框架顶部设有激光测距传感器；激光测距传感器采集装配式可伸缩框架的所在高程信息并发送至控制系统，控制系统根据装配式可伸缩框架的所在高程信息控制自动爬升机构停止运行。
8、在本方案中，若干段可拆卸钢槽连接形成装配式可伸缩框架，方便于在桥墩机构上安装；在装配式可伸缩框架上设计激光测距传感器，测量中可以实时采集与桥墩主梁之间的间距，即测量装置的所在高度，便于控制系统根据所在高度控制自动爬升机构往返运行。
9、进一步地，自动爬升机构包括主动爬升轮组和滚筒，主动爬升轮组和滚筒分别设置在装配式可伸缩框架的相对两侧；滚筒通过电动伸缩杆与装配式可伸缩框架连接；电动伸缩杆与控制系统电性连接，控制系统通过电动伸缩杆控制滚筒与桥墩结构之间的接触压力；滚筒内部设有埋入式应力传感器，埋入式应力传感器采集滚筒与桥墩结构之间的接触压力并发送至控制系统，控制系统根据接触压力控制电动伸缩杆调节长度。
10、在本方案中，控制系统控制电动伸缩杆使滚筒与桥墩机构之间产生接触压力，通过该接触压力产生的摩擦力即可将装配式可伸缩框架固定于桥墩机构上，固定方便；在滚筒内设计埋入式应力传感器，控制系统根据滚筒与桥墩机构之间接触压力控制电动伸缩杆，可保证滚筒与桥墩机构之间接触压力始终能产生满足于将测量装置固定于桥墩机构的摩擦力，可有效避免测量装置因与桥墩机构之间摩擦力不足而掉落的风险，确保测量装置稳定贴附于桥墩结构表面。
11、进一步地，主动爬升轮组包括倾角自适应调节钢架，倾角自适应调节钢架的一端连接于装配式可伸缩框架上，倾角自适应调节钢架的另一端活动连接爬升主梁，爬升主梁上通过两根轮轴转动连接四个爬升轮；轮轴与爬升电机传动连接，爬升电机设于爬升主梁上；控制系统通过爬升电机驱动爬升轮转动。
12、在本方案中，爬升电机驱动爬升轮转动，从而带动测量装置沿着桥墩机构爬升；设计倾角自适应调节钢架，配合电动伸缩杆可使测量装置适用于变截面尺寸的桥墩机构，适用范围广。
13、进一步地，磨蚀测量系统包括两组悬臂驱动轮对，两组悬臂驱动轮对滑动连接在装配式可伸缩框架上；其中一组悬臂驱动轮对下方通过垂直悬臂连接激光雷达传感器；另一组悬臂驱动轮对下方通过机械悬臂连接红外双目传感器；
14、悬臂驱动轮对带动激光雷达传感器环绕桥墩结构运动，以扫描桥墩机构的保护层磨蚀信息并发送至控制系统，控制系统根据预设的磨蚀标定标准判断桥墩机构的保护层是否为严重磨损区域；悬臂驱动轮对带动红外双目传感器环绕桥墩结构运动，以扫描严重磨损区域的磨蚀损伤三维特征和混凝土内钢筋裸漏特征。
15、机械悬臂下方还设有柔性遮光罩，红外双目传感器设于柔性遮光罩内部。
16、在本方案中，垂直悬臂带动激光雷达传感器沿着桥墩环绕扫描，可快速识别桥墩机构的严重磨蚀区域，机械悬臂再带动红外双目传感器对严重磨蚀区域进行精细化的扫描，主要扫描严重磨损区域的磨蚀损伤三维特征和混凝土内钢筋裸漏特征；激光雷达传感器和红外双目传感器分两次进行扫描，测量结果精确，且测量效率高；设计柔性遮光罩可阻挡强光反射对红外双目传感器造成的影响，进一步的保证了测量结果的准确可靠。
17、进一步地，垂直悬臂底部还设有流场测量传感器和下扫激光雷达，流场测量传感器和下扫激光雷达分别检测桥墩结构周围的桥墩流场地形、流场流速矢量和桥墩结构底部的漂石粒径分布。
18、在本方案中，流场测量传感器和下扫激光雷达检测桥墩机构的周围环境及流场环境以及漂石粒径分布，便于根据桥墩机构的周围环境分析其受损情况。
19、进一步地，控制系统上设有传输模块；传输模块将桥墩结构的测量结果发送至用户端。
20、第二方面，本专利技术基于第一方面提供的一种桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，提供一种桥墩三维磨蚀特征的智能测量方法，包括以下步骤：
21、s1：在桥墩结构上组装桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，准备测量；
22、s2：通过磨蚀测量系统对桥墩结构进行环绕扫描，同时自动爬升机构带动桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置沿着桥墩机构移动。
23、在本方案中，将测量装置固定于桥墩机构后，通过磨蚀测量系统即可对桥墩机构完成自动化测量，测量效率高。
24、进一步地，s1包括：
25、s101：将若干段可拆卸钢槽连接在桥墩机构外围，使四个爬升轮和滚筒抵接在桥墩机构表面；
26、s102；滚筒内部的埋入式应力传感器采集滚筒与桥墩结构的接触压力并发送至控制系统；控制系统根据接触压力控制电动伸缩杆调节长度，使装配式可伸缩框架在滚筒与桥墩机构之间的摩擦作用下固定于桥墩机构上。
27、在本方案中，将可拆卸钢槽直接组装在桥墩结构上，安装方便；且控制系统根据滚筒本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：包括装配式可伸缩框架(2)、自动爬升机构(3)、磨蚀测量系统(4)和控制系统(5)；
2.根据权利要求1所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：所述装配式可伸缩框架(2)为由若干段可拆卸钢槽(21)连接而成的框体结构；所述框体结构套设在所述桥墩结构(1)外围，且所述框体结构与所述桥墩结构(1)之间通过所述自动爬升机构(3)连接；
3.根据权利要求1所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：所述自动爬升机构(3)包括主动爬升轮组(31)和滚筒(32)，所述主动爬升轮组(31)和所述滚筒(32)分别设置在所述装配式可伸缩框架(2)的相对两侧；所述滚筒(32)通过电动伸缩杆(22)与所述装配式可伸缩框架(2)连接；所述电动伸缩杆(22)与所述控制系统(5)电性连接，所述控制系统(5)通过所述电动伸缩杆(22)控制所述滚筒(32)与所述桥墩结构(1)之间的接触压力；
4.根据权利要求3所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：所述主动爬升轮组(31)包括倾角自适应调节钢架(3
5.根据权利要求2所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：所述磨蚀测量系统(4)包括两组悬臂驱动轮对(41)，所述两组悬臂驱动轮对(41)滑动连接在所述装配式可伸缩框架(2)上；其中一组悬臂驱动轮对(41)下方通过垂直悬臂(43)连接激光雷达传感器(45)；另一组悬臂驱动轮对(41)下方通过机械悬臂(42)连接红外双目传感器(46)；
6.根据权利要求5所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：所述垂直悬臂(43)底部还设有流场测量传感器和下扫激光雷达(44)，所述流场测量传感器和所述下扫激光雷达(44)分别检测所述桥墩结构(1)周围的桥墩流场地形、流场流速矢量和所述桥墩结构(1)底部的漂石粒径分布。
7.根据权利要求1～6任一所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：所述控制系统(5)上设有传输模块；所述传输模块将所述桥墩结构(1)的测量结果发送至用户端。
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置的测量方法，其特征在于，所述S1包括：
10.根据权利要求9所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置的测量方法，其特征在于，所述S2包括：
...【技术特征摘要】
1.一种桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：包括装配式可伸缩框架(2)、自动爬升机构(3)、磨蚀测量系统(4)和控制系统(5)；
2.根据权利要求1所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：所述装配式可伸缩框架(2)为由若干段可拆卸钢槽(21)连接而成的框体结构；所述框体结构套设在所述桥墩结构(1)外围，且所述框体结构与所述桥墩结构(1)之间通过所述自动爬升机构(3)连接；
3.根据权利要求1所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：所述自动爬升机构(3)包括主动爬升轮组(31)和滚筒(32)，所述主动爬升轮组(31)和所述滚筒(32)分别设置在所述装配式可伸缩框架(2)的相对两侧；所述滚筒(32)通过电动伸缩杆(22)与所述装配式可伸缩框架(2)连接；所述电动伸缩杆(22)与所述控制系统(5)电性连接，所述控制系统(5)通过所述电动伸缩杆(22)控制所述滚筒(32)与所述桥墩结构(1)之间的接触压力；
4.根据权利要求3所述的桥墩三维磨蚀特征的智能测量装置，其特征在于：所述主动爬升轮组(31)包括倾角自适应调节钢架(36)，所述倾角自适应调节钢架(36)的一端连接于所述装配式可伸缩框架(2)上，所述倾角自适应调节钢架(36)的另一端活动连接爬升主梁(33)，所述爬升主梁(33)上通过两根轮轴(34)转动连接四个爬升轮(35)；所述轮轴(34)与爬升电机传动连接，所述爬升电机设...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏凯，蔡浩伟，邢少一，李永乐，张必科，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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