一种检测桥梁拉索外截面形状的旋转爬行检测仪的制作方法

本实用新型涉及表面无损检测领域，具体涉及一种检测桥梁拉索外截面形状的旋转爬行检测仪。

背景技术：

拉索结构体系是桥梁的主要承重构件，其安全性和耐久性对桥梁的正常使用和整体安全极为重要，拉索外截面一旦出现损坏或劣化，会逐渐丧失其承重能力，导致桥梁垮塌恶性事故，造成恶劣的社会影响和巨大的经济损失，如何检测桥梁拉索外截面的形状，保证其健康安全性已成为工程技术人员十分关注的问题。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种检测桥梁拉索外截面形状的旋转爬行检测仪，将轮廓测量机构设置在包裹被测拉索的爬行机器人内侧，通过爬行机器人围绕被测拉索盘旋前进，带动轮廓测量机构在被测拉索表面盘旋前进，从而完成对被测拉索360°的检查。该技术机构合理，测量方法简单，操作方便，大大简化了拉索截面轮廓测量的测量方法，可以借助自动旋转爬行机器人沿被测拉索上下旋转爬行，旋转爬行同时完成了拉索外截面形状的测量，具有极大地应用前景。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种检测桥梁拉索外截面形状的旋转爬行检测仪，包括包裹设置在被测拉索上的爬行机器人，所述爬行机器人上安装有轮廓测量机构，所述爬行机器人包括外框架、主动轮组、从动轮组、电池，所述主动轮组、所述从动轮组、所述电池分别固定安装在所述外框架上，所述主动轮组的轮面、所述从动轮组的轮面分别与所述被测拉索抵紧，且所述主动轮组的轮子切向、所述从动轮组的轮子切向分别与所述被测拉索的轴向呈α角；所述主动轮组上设置有驱动电机，所述驱动电机与所述电池电连接，所述驱动电机的固定部分与所述主动轮组的固定部分连接，所述驱动电机的输出轴与所述主动轮组的轮子同轴设置且固定连接；所述轮廓测量机构包括测距探头，所述测距探头通过支撑件安装在所述外框架上，所述测距探头靠近所述被测拉索。

驱动电机驱动爬行机器人沿着被测拉索表面呈螺旋角为α的螺旋形上升或下降，轮廓测量机构跟随爬行机器人盘旋上升或下降的同时，测距探头对被测拉索的表面进行检测，测量被测拉索外轮廓的连续数据，通过其数据变化检测被测拉索外截面的形状，从而判断拉索外截面是否发生破损、劣化等现象。该机构结构合理，测量方法简单，操作方便，可以借助自动旋转爬行机器人沿被测拉索上下旋转爬行，旋转爬行的同时完成了拉索外截面形状的测量，具有极大地应用前景。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

优选地，至少设有一组所述主动轮组，所述主动轮组包括至少一个主动轮，所述主动轮固定安装在所述外框架上，所述主动轮的轮面与所述被测拉索抵紧，所述主动轮的轴心与所述驱动电机的输出轴固定连接。驱动电机驱动主动轮进行运转，主动轮前行时带动从动轮朝向相同方向运转，实现对整个爬行机器人的驱动。

优选地，至少设有一组所述从动轮组，所述从动轮组包括至少一个从动轮，所述从动轮的轮面与所述被测拉索抵紧。从动轮组与主动轮组相互配合，将被测拉索夹紧在所述从动轮组与所述主动轮组之间，被测拉索分别与每个从动轮相切，多个从动轮与被测拉索表面抵紧，有效为爬行机器人提供支撑。

优选地，所述主动轮组与所述从动轮组通过弹性支撑件安装在所述外框架上。弹性支撑件上可设置压缩弹簧或者压缩弹片等弹性零部件为支撑件增加弹力，在弹性支撑件的作用下，所述主动轮组与所述从动轮组能更可靠地被压紧在被测拉索表面，即使被测拉索表面受损凹凸不平，所述主动轮组与所述从动轮组也能与被测拉索表面抵紧。

优选地，所述弹性支撑件的弹力方向、主动轮施加在所述被测拉索表面的压力方向、所述从动轮施加在所述被测拉索表面的压力方向均与所述被测拉索的法向同向。弹性支撑件、主动轮、从动轮在被测拉索的法向上受力，可增大爬行机器人与被测拉索的压紧效率，减小压紧时的分力，利于爬行机器人与被测拉索接触的稳固性。

优选地，所述主动轮的切向与所述被测拉索的轴向呈α角，所述从动轮的切向与所述被测拉索的轴向呈α角，所述α角不等于n*π/2，所述n为整数。所有主动轮、从动轮分别与被测拉索的轴向所成的角度相同，这样设置能保证爬行机器人在运转的过程中各个方位同步运动，减小运动阻力，同时从动轮还可为主动轮提供导向与支撑作用；并且α角的角度设置避免了主动轮、从动轮分别与被测拉索垂直或平行的情况，将爬行机器人的爬行轨迹规划为沿着被测拉索外表面盘旋的螺旋线，利于爬行机器人携带轮廓测量机构检测完被测拉索的全部外表面。

优选地，所述轮廓测量机构还包括探头滚轮，所述探头滚轮通过弹性支撑件安装在所述外框架上，所述测距探头安装在所述探头滚轮的固定部分上，所述探头滚轮与所述被测拉索接触。轮廓测量机构与外框架之间通过弹性连接件连接，当被测拉索外表面有凸点时，弹性连接件被压缩，探头滚轮带动测距探头爬过该凸点，防止障碍物损坏测距探头。

优选地，所述测距探头为直线位移传感器。直线位移传感器测得测距探头与被测拉索外表面的连续的位移数据，通过对连续的位移数据变化进行判断，从而判断被测拉索外表面的情况。

优选地，所述测距探头为光电式轮廓测量仪。光电式轮廓测量仪可采用激光轮廓仪，对被测拉索外表面进行二维扫描，从而经过运算后判断被测拉索外表面的受损情况。

优选地，所述测距探头为ccd摄像头。通过测距探头为被测拉索外表面进行拍照，通过拍摄的图像判断被测拉索外表面的受损情况。

本实用新型的有益效果是：驱动电机驱动爬行机器人沿着被测拉索表面呈螺旋角为α的螺旋形上升或下降，轮廓测量机构跟随爬行机器人盘旋上升或下降的同时，测距探头对被测拉索的表面进行检测，测量被测拉索外轮廓的连续数据，通过其数据变化检测被测拉索外截面的形状，从而判断拉索外截面是否发生破损、劣化等现象。当数据产生突变值时，说明被测拉索外轮廓有奇异点，必须作为重点处理关注对象；如果没有奇异点，说明被测拉索外表面正常，暂时健康。轮廓测量机构与外框架之间通过弹性连接件连接，当被测拉索外表面有凸点时，弹性连接件被压缩，探头滚轮带动测距探头爬过该凸点，防止障碍物损坏测距探头。该机构结构合理，测量方法简单，操作方便，可以借助自动旋转爬行机器人沿被测拉索上下旋转爬行，旋转爬行的同时完成了拉索外截面形状的测量，具有极大地应用前景。

附图说明

图1为本实用新型实施例一立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例一正面视角示意图；

图3为本实用新型实施例一俯视视角示意图；

图4为本实用新型实施例一侧面视角示意图；

图5为本实用新型实施例一沿图4的a-a向剖面示意图；

图6为本实用新型实施例二俯视视角示意图；

图7为本实用新型待测拉索与轮子角度示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、外框架，101、支撑板，102、连接片，103、双头螺杆，2、主动轮组，201、驱动电机，202、主动轮，3、从动轮组，301、第一从动轮组，3011、从动轮，302、第二从动轮组，303、第三从动轮组，4、电池，5、轮廓测量机构，501、测距探头，502、探头滚轮，503、滚轮支撑杆，6、被测拉索，7、轮组支撑杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例一：

如图1～5所示的一种检测桥梁拉索外截面形状的旋转爬行检测仪，包括包裹设置在被测拉索上的爬行机器人，爬行机器人上安装有轮廓测量机构5，爬行机器人包括外框架1、主动轮组2、从动轮组3、电池4，主动轮组2、从动轮组3、电池4分别固定安装在外框架1上，主动轮组2与从动轮组3在被测拉索6的两侧相对设置，主动轮组2的轮面、从动轮组3的轮面分别与被测拉索6的外表面抵紧，且主动轮组2的轮子切向、从动轮组3的轮子切向分别与被测拉索6的轴向呈α角；主动轮组2上设置有驱动电机201，驱动电机201与电池4电连接，驱动电机201的固定部分与主动轮组2的固定部分连接，驱动电机201的输出轴与主动轮组2的轮子同轴设置且固定连接；轮廓测量机构5包括测距探头501，测距探头501通过支撑件安装在外框架1上，测距探头501靠近被测拉索6。

更具体的，外框架1包括两块形状与尺寸一致的支撑板101，两块支撑板101平行且对称设置在被测拉索6两边，两块支撑板101平行于被测拉索6轴向的边沿上通过多片连接片102固定连接，支撑板101的四个角分别通过双头螺杆103与螺母一一对应固定连接，将两块支撑板101固定成外框架1。主动轮组2与从动轮组3在被测拉索6的两侧相对设置，主动轮组2的轮面、从动轮组3的轮面分别与被测拉索6抵紧，将被测拉索6卡紧在主动轮组2与从动轮组3之间，且主动轮组2的轮子切向、从动轮组3的轮子切向分别与被测拉索6的轴向呈α角。本实施例中设置有一组主动轮组2与三组从动轮组3，主动轮组2与第一从动轮组301设置在第一层，第二从动轮组302与第三从动轮组303设置在第二层，第一层与第二层平行设置。主动轮组与所有从动轮组的轮子切向均与被测拉索的轴向呈α角。轮廓测量机构5设置在支撑板101上第一层与第二层之间的位置。轮廓测量机构5包括测距探头501，测距探头501通过滚轮支撑杆503安装在外框架1上，测距探头501靠近被测拉索6。主动轮组2上设置有驱动电机201，驱动电机201与电池4电连接，电池4安装在其中一个支撑板101上，驱动电机201的固定部分与主动轮组2的固定部分连接，驱动电机201的输出轴与主动轮组2的轮子同轴设置且固定连接，用于驱动主动轮组2的轮子转动。

驱动电机201驱动爬行机器人沿着被测拉索6表面呈螺旋角为α的螺旋形上升或下降，轮廓测量机构5跟随爬行机器人盘旋上升或下降的同时，测距探头501对被测拉索6的表面进行检测，测量被测拉索6外轮廓的连续数据，通过其数据变化检测被测拉索6外截面的形状，从而判断拉索外截面是否发生破损、劣化等现象。该机构结构合理，测量方法简单，操作方便，可以借助自动旋转爬行机器人沿被测拉索6上下旋转爬行，旋转爬行的同时完成了拉索外截面形状的测量，具有极大地应用前景。

在上述技术方案的基础上，本实施例还可以做如下改进。

本实施例中，设有一组主动轮组2，主动轮组2包括一个主动轮202以及一个从动轮3011，主动轮202与从动轮3011平行安装在外框架1上，主动轮202的轮面与从动轮3011的轮面分别与被测拉索6抵紧，主动轮202的轴心与驱动电机201的输出轴固定连接。驱动电机201驱动主动轮202进行运转，主动轮202前行时带动从动轮3011朝向相同方向运转，实现对整个爬行机器人的驱动。

作为可以替换的优选方案，主动轮组2上还可以设置两个平行设置的主动轮202，两个主动轮202的轮面均与被测拉索6抵紧，每个主动轮202的轴心分别与一个驱动电机201的输出轴固定连接，从而实现每一个驱动电机201分别驱动一个主动轮202。作为替换方案，也可设置为驱动电机201的输出轴连接同轴连接主动齿轮，相邻两个主动轮202的轴心各同轴连接一个从动齿轮，两个从动齿轮均与主动齿轮啮合，从而实现一个驱动电机201同时驱动两个主动轮202。主动轮组2上设有两个主动轮202，两个主动轮202在驱动电机201的驱动作用下，同转速运转，可更稳定可靠地驱动爬行机器人前进。

本实施例中，每组从动轮组3包括两个平行设置的从动轮3011，从动轮3011的轮面与被测拉索6抵紧。从动轮组3与主动轮组2相互配合，将被测拉索6夹紧在所述从动轮组3与主动轮组2之间，每一个从动轮组3包括两个平行设置的从动轮3011，被测拉索6分别与每个从动轮3011相切，多个从动轮3011的轮面均与被测拉索6表面抵紧，有效为爬行机器人提供支撑。

本实施例中，主动轮组2与从动轮组3通过轮组支撑杆7安装在外框架1上，轮组支撑杆7为有伸缩功能的弹性支撑件。轮组支撑杆7内可设置压缩弹簧或者压缩弹片等弹性零部件为支撑件增加弹力，在轮组支撑杆7的作用下，主动轮组2与从动轮组3能更可靠地被压紧在被测拉索6表面，即使被测拉索6表面受损凹凸不平，主动轮组2与从动轮组3也能与被测拉索6表面抵紧。

本实施例中，如图7所示，主动轮202的切向与被测拉索6的轴向呈α角，从动轮3011的切向与被测拉索6的轴向呈α角，α角的角度不等于n*π/2，n为整数。所有主动轮202的切向、从动轮3011的切向分别与被测拉索6的轴向所成的角度相同，这样设置能保证爬行机器人在运转的过程中各个方位同步运动，减小运动阻力，同时从动轮3011还可为主动轮202提供导向与支撑作用；并且α角的角度设置避免了主动轮202、从动轮3011与被测拉索6垂直(例如α角为90°或者270°时)或平行(例如α角为0°或者180°时)的情况，当主动轮202、从动轮3011与被测拉索6垂直时，主动轮202、从动轮3011沿被测拉索6外表面做圆周运动，不能爬上爬下；当主动轮202、从动轮3011与被测拉索6平行时，主动轮202、从动轮3011沿被测拉索6外表面直上直下，达不到盘旋前进的效果；α角的角度设置使爬行机器人的爬行轨迹规划为沿着被测拉索6外表面盘旋的螺旋线，利于爬行机器人携带轮廓测量机构5检测完被测拉索6的全部外表面。

根据实际需要，主动轮组2可以设置为一组，也可以设置为多组，最好是设置主动轮组2与从动轮组3的数量之和为偶数，以保障爬行机器人的平衡性。

本实施例中，轮廓测量机构5还包括探头滚轮502，探头滚轮502通过滚轮支撑杆503安装在所述外框架1上，滚轮支撑杆503为具有伸缩功能的弹性支撑件，测距探头501安装在探头滚轮502的固定部分上，探头滚轮502与被测拉索6外表面接触。轮廓测量机构5与外框架1之间通过弹性连接件连接，当被测拉索6外表面有凸点时，弹性连接件被压缩，探头滚轮502带动测距探头501爬过该凸点，防止障碍物损坏测距探头501。

本实施例中，测距探头501为直线位移传感器。直线位移传感器测得测距探头501与被测拉索6外表面的连续的位移数据，通过对连续的位移数据变化进行判断，从而判断被测拉索外表面的情况。

作为优选方案，测距探头501还可以为光电式轮廓测量仪。光电式轮廓测量仪可采用激光轮廓仪，对被测拉索6外表面进行二维扫描，从而经过运算后判断被测拉索外表面的受损情况。

作为优选方案，测距探头501还可以为ccd摄像头。通过测距探头501对被测拉索6外表面进行拍照，通过现有的图像处理技术对拍摄的图像进行运算，从而判断被测拉索6外表面的受损情况。

实施例二：

如图6所示为实施例二的俯视图，外框架1包括四块形状一致的矩形支撑板101，四块支撑板101设置为缺失了一对平行面的矩形柱体，被测拉索6贯穿外框架1上缺失的一对平行面、且平行于四块支撑板101，相邻的支撑板101相互垂直且固定连接，形成外框架1。主动轮组2与从动轮组3在被测拉索6的外表面相对设置，主动轮组2的轮面、从动轮组3的轮面分别与被测拉索6抵紧，将被测拉索6卡紧在主动轮组2与从动轮组3之间，且主动轮组2的轮子切向、从动轮组3的轮子切向分别与被测拉索6的轴向呈α角，α角的角度不等于n*π/2，所述n为整数。本实施例中设置有一组主动轮组2与三组从动轮组3，主动轮组2与第一从动轮组301设置在第一层，第二从动轮组302与第三从动轮组303设置在第二层，第一层与第二层平行设置。轮廓测量机构5设置在支撑板101上第一层与第二层之间的位置。轮廓测量机构5包括测距探头501，测距探头501通过滚轮支撑杆503安装在外框架1上，测距探头501靠近被测拉索6。主动轮组2上设置有驱动电机201，驱动电机201与电池4电连接，电池4安装在靠近驱动电机201的支撑板101上，驱动电机201的固定部分与主动轮组2的固定部分连接，驱动电机201的输出轴与主动轮组2的轮子同轴设置且固定连接，用于驱动主动轮组2的轮子转动。

本实施例中，至少设有一组主动轮组2，主动轮组2包括一个主动轮202，主动轮202固定安装在外框架1上，主动轮202的轮面与被测拉索6抵紧，主动轮202的轴心与驱动电机201的输出轴固定连接。驱动电机301驱动主动轮202进行运转，主动轮202前行时带动从动轮3011朝向相同方向运转，实现对整个爬行机器人的驱动。

本实施例中，每组从动轮组3包括一个从动轮3011，从动轮3011的轮面与被测拉索6抵紧。从动轮组3与主动轮组2相互配合，将被测拉索6夹紧在从动轮组3与主动轮组2之间，被测拉索6分别与每个从动轮3011相切，多个从动轮3011与被测拉索6表面抵紧，有效为爬行机器人提供支撑与导向。

本实施例中，主动轮组2与从动轮组3通过轮组支撑杆7安装在外框架上1，轮组支撑杆7为有伸缩功能的弹性支撑件。轮组支撑杆7内可设置压缩弹簧或者压缩弹片等弹性零部件为支撑件增加弹力，在轮组支撑杆7的作用下，主动轮组2与从动轮组3能更可靠地被压紧在被测拉索6表面，即使被测拉索6表面受损凹凸不平，主动轮组2与从动轮组3也能与被测拉索6的表面抵紧。

本实施例中，如图6所示，轮组支撑杆7的弹力方向与被测拉索6的法向同向。轮组支撑杆7的弹力方向、主动轮202施加在被测拉索6表面的压力方向、从动轮3011施加在被测拉索6表面的压力方向均与被测拉索6的法向同向。轮组支撑杆7、主动轮202、从动轮3011在被测拉索6的法向上受力，可增大爬行机器人与被测拉索6的压紧效率，减小压紧时的分力，利于爬行机器人与被测拉索6接触的稳固性。

本实施例中，如图7所示，主动轮202的切向与被测拉索6的轴向呈α角，从动轮3011的切向与被测拉索6的轴向呈α角，α角的角度不等于n*π/2，n为整数。所有主动轮202的切向、从动轮3011的切向分别与被测拉索6的轴向所成的角度相同，这样设置能保证爬行机器人在运转的过程中各个方位同步运动，减小运动阻力，同时从动轮3011还可为主动轮202提供导向与支撑作用；并且α角的角度设置避免了主动轮202、从动轮3011与被测拉索6垂直(例如α角为90°或者270°时)或平行(例如α角为0°或者180°时)的情况，当主动轮202、从动轮3011与被测拉索6垂直时，主动轮202、从动轮3011沿被测拉索6外表面做圆周运动，不能爬上爬下；当主动轮202、从动轮3011与被测拉索6平行时，主动轮202、从动轮3011沿被测拉索6外表面直上直下，达不到盘旋前进的效果；α角的角度设置使爬行机器人的爬行轨迹规划为沿着被测拉索6外表面盘旋的螺旋线，利于爬行机器人携带轮廓测量机构5检测完被测拉索6的全部外表面。

根据实际需要，主动轮组2可以设置一组，也可以设置多组，最好是设置主动轮组2与从动轮组3的数量之和为偶数，以保障爬行机器人的平衡性。

本实施例中，轮廓测量机构5还包括探头滚轮502，探头滚轮502通过滚轮支撑杆503安装在外框架1上，滚轮支撑杆503为具有伸缩功能的弹性支撑件，测距探头501安装在探头滚轮502的固定部分上，探头滚轮502与被测拉索6外表面接触。轮廓测量机构5与外框架1之间通过弹性连接件连接，当被测拉索6外表面有凸点时，弹性连接件被压缩，探头滚轮502带动测距探头501爬过该凸点，防止障碍物损坏测距探头501，同时测距探头501记录下被测拉索6表面的数据。

本实施例中，测距探头501为直线位移传感器。直线位移传感器测得测距探头501与被测拉索6外表面的连续的位移数据，通过对连续的位移数据变化进行判断，从而判断被测拉索6外表面的情况。

作为优选方案，测距探头501还可以为光电式轮廓测量仪。光电式轮廓测量仪可采用激光轮廓仪，对被测拉索6外表面进行二维扫描，从而经过运算后判断被测拉索6外表面的受损情况。

作为优选方案，测距探头501还可以为ccd摄像头。通过测距探头501对被测拉索6外表面进行拍照，通过现有的图像处理技术对拍摄的图像进行运算，从而判断被测拉索6外表面的受损情况。

驱动电机201驱动爬行机器人沿着被测拉索6表面呈螺旋角为α的螺旋形上升或下降，轮廓测量机构5跟随爬行机器人盘旋上升或下降的同时，测距探头501对被测拉索6的外表面进行检测，测量被测拉索6外轮廓的连续数据并保存，通过其数据变化检测被测拉索6外截面的形状，从而判断拉索外截面是否发生破损、劣化等现象。当数据产生突变值时，说明被测拉索6外轮廓有奇异点，必须作为重点处理关注对象；如果没有奇异点，说明被测拉索外表面正常，暂时健康。轮廓测量机构5与外框架1之间通过弹性连接件连接，当被测拉索6外表面有凸点时，弹性连接件被压缩，探头滚轮502带动测距探头501爬过该凸点，防止障碍物损坏测距探头501。该机构结构合理，测量方法简单，操作方便，可以借助自动旋转爬行机器人沿被测拉索6上下旋转爬行，旋转爬行的同时完成了拉索外截面形状的测量，具有极大地应用前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。