一种桥梁裂缝检测装置及其检测方法与流程

1.本发明属于裂缝检测技术领域，尤其涉及一种桥梁裂缝检测装置及其检测方法。


背景技术：

2.混凝土桥梁的损坏有90％以上是由裂缝引起的。混凝土构件均是带裂缝工作的，一般对结构的正常使用无大的危害，可允许其存在，但有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断扩展，从而引起混凝土碳化、保护层剥落，并在桥梁内部形成力学间断面，使桥梁承载能力大大降低，严重时甚至发生垮塌事故。
3.申请号为201710054344.4的发明专利公开了一种桥梁裂缝检测装置及检测方法，该桥梁裂缝自动检测装置包括控制装置、安装小车、伸缩杆机构和检测装置，所述控制装置包括数据处理设备、显示器、行走控制器、相机快门频率检测单元、伸缩杆调节装置、伸缩杆调节控制器、第一距离检测单元和第二距离检测单元，照明亮度检测单元、亮度调节模块和照明亮度控制器；该检测方法包括步骤：一、检测前准备工作；二、图像的拍摄及上传；三、图像截取；四、桥梁裂缝图像处理；五、标定物图像标定；六、桥梁裂缝参数的计算并同步输出。
4.上述桥梁裂缝检测装置中，在对于裂缝进行测量时，载荷的平台是悬空设置，在外力作用下容易产生晃动，影响测量的准确性。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种能够减少外力对于测量影响的桥梁裂缝检测装置。
6.本发明的目的是这样实现的：一种桥梁裂缝检测装置，包括：
7.载具，其可移动的置于桥面上；
8.机械臂，其一端连接所述载具；
9.检测机构，其连接所述机械臂的另一端，所述机械臂将检测机构自桥面移动至桥底部；
10.其中，所述检测机构包括支撑组件以及能够在支撑组件上移动的载荷组件，载荷组件包括图像获取设备，载荷组件移动使图像获取设备获得移动路径上桥梁底面的图像数据。
11.本技术方案中，载具为工程车辆，机械臂安装在工程车辆上，机械臂的端部安装有支撑组件，支撑组件上设置载荷组件。载荷组件上设置相机作为图像获取设备。支撑组件与载荷组件连接并能够与桥梁底面抵触，从而为载荷组件提供稳定的平台。
12.本技术方案中，进一步的，支撑组件包括：
13.第一导向支架；
14.第二导向支架，其与第一导向支架平行设置；
15.连接支架，其连接第一导向支架与第二导向支架；
16.其中，第一导向支架上设有第一导轨，第二导向支架上设有第二导轨，第一导轨
和/或第二导轨上设有驱动载荷组件沿第一导轨和第二导轨移动的驱动组件，所述载荷组件包括载荷支撑板，图像获取设备置于载荷支撑板上，所述载荷支撑板上设有嵌入第一导轨和第二导轨内的滑动块，所述驱动组件驱动滑动块移动。
17.本技术方案中，支撑组件由平行设置的第一导向支架和第二导向支架构成，第一导向支架和第二导向支架上分别设置有第一导轨和第二导轨，第一导轨和第二导轨行横跨有载荷支撑板，载荷支撑板上设置嵌入第一导轨和第二导轨的滑动块，通过驱动组件能够驱动滑动块的移动，从而带动载荷支撑板沿第一导向支架和第二导向支架移动，使载荷支撑板上的测量器件能够对移动路径上的桥梁底面进行检测。
18.上述技术方案，进一步的，支撑组件上设有用于与桥底面抵触的固定组件，所述固定组件包括：
19.第一支撑件，其置于支撑组件上；
20.第一弹性件，其置于第一支撑件上；
21.第二支撑件，其置于第一弹性件上；
22.第二弹性件，其置于第二支撑件上；
23.抵触件，其置于第二弹性件上且能够与桥底面抵触；
24.其中，第一支撑件朝向第二支撑件的一侧设有第一连接部，第二支撑件朝向第一支撑件的一侧设有第二连接部，第一连接部与第二连接部可转动连接，所述第一弹性件的两端分别设有第一连接块与第二连接块，第一连接块与第一支撑件可转动连接，第二连接块与第二支撑件可转动连接。
25.本技术方案中，第一支撑件、第一弹性件、第二支撑件以及第二弹性件依次自下而上设置。第一支撑件和第二支撑件均为板状结构，起到支撑与承载作用。第一连接块与第二连接块可转动连接，使第一支撑件与第二支撑件能够相对转动。设置有多个第一弹性件，第一弹性件通过设置在两端的的连接块分别与第一连接块和第二连接块可转动连接。当第一支撑板与第二支撑板相对转动时，对应方向上的弹性件可以压缩，当第二支撑板与桥梁底面平行时，通过第一弹性件的压缩能够使结构保持稳定，从而能够更好的使抵触件保持与桥梁底面的贴合，保证支撑件组件的稳定。
26.上述技术方案，进一步的，第二弹性件包括：
27.支撑壳体，其置于第二支撑件上；
28.第一支撑块，其设置有多个且可转动的置于支撑壳体的内壁上；
29.第二支撑块，其设置有多个且可转动的置于支撑壳体的内壁上；
30.其中，所述第一支撑块置于第二支撑块的上方，第一支撑块与第二支撑块错位设置使第一支撑块的两端分别与两侧的第二支撑块的端部抵触，
31.所述第一支撑块上设有弹性部，所述弹性部共同连接有第三支撑件，所述抵触件置于第三支撑件上。
32.本技术方案中，支撑壳体为圆柱形结构，第一支撑块上设置有第一凸出部，第一凸出部通过转轴使第一支撑块与支撑壳体的内壁可转动连接。第二支撑块上设置有第二凸出部，第二凸出部通过转轴使第二支撑块与支撑壳体可转动连接。第一支撑块置于相邻的两个第二支撑块之间，第一支撑块与第二支撑块错位设置。第一支撑件上设置有弹性部，弹性部共同连接第三支撑件，抵触件设置在第三支撑件上。
33.当由于压力不均导致第一支撑块朝向一侧倾斜下压时，与其这一侧抵触的第二支撑块也倾斜下压，使第二支撑块的另一侧倾斜抬起，从而使相邻的两个第一支撑块受到相反的作用力，从而保证整个第二弹性的稳定，防止第二弹性件由于压力不均导致抵触件产生偏移晃动，保证抵触件与桥梁底面抵触的稳定。
34.上述技术方案中，进一步的，抵触件包括：
35.第一隔板，
36.第二隔板，其与第一隔板平行设置；
37.第三隔板，其与第二隔板平行设置；
38.第一伸缩组件，其输出轴穿过第一隔板并推动第二隔板移动；
39.其中，所述第一隔板与第二隔板之间设有第一缓冲件，第二隔板与第三隔板之间设有第二缓冲件，所述第三隔板上设有能够与桥梁底面抵触的抵触部。
40.本技术方案中，第一隔板的一侧设置有第一伸缩组件，第一伸缩组件的输出轴穿过第一隔板至第一隔板的另一侧。第一伸缩组件的输出轴能够推动第二隔板的一侧。第一缓冲件和第二缓冲件均为弹簧，通过第一缓冲件与第二缓冲间能够使抵触件具有双向承压的能力，从而保证结构的安全性与稳定性。
41.上述技术方案中，进一步的，抵触部包括：
42.支撑环，其置于第三隔板上；
43.调节片，其设置有多个且可转动置于支撑环上；
44.推动机构，其用于驱动调节片的转动；
45.其中，所述推动机构包括第二伸缩组件，第二伸缩组件的输出轴连接有推动盘，所述推动盘上设有若干穿过第三隔板的推动杆，推动杆共同连接有推动环，推动环上设有若干与调节片对应并连接的连杆。
46.本技术方案中，调节片等距圆周分布在支撑环上。第二伸缩组件连接有推动盘，第二缓冲件设置在第二隔板与推动盘之间，推动盘上设置推动杆，推杆杆的移动带动推动环的移动，推动环的移动带动连杆的移动，从而使所有调节片的能够同步转动，通过调节片的转动能够调节与桥梁底面之间的接触面积，从而适应不同的桥梁底面。
47.上述技术方案中，进一步的，所述第三隔板上设有直线轴承，推动杆穿过所述直线轴承，推动杆的一端设有第一蝶形片，推动杆的另一端设有第二蝶形片，第一蝶形片连接所述推动盘，第二蝶形片连接所述推动环。
48.本技术方案中，第一蝶形片与第二蝶形片均具有弹性，通过第一蝶形片和第二蝶形片能够进一步提高与桥梁底面抵触的稳定性，同时提供的一定的冗余空间，防止机械臂动作过渡导致抵触件的结构损坏。
49.本技术还提供一种桥梁裂缝的检测方法，包括以下步骤；
50.s1：移动载具至指定位置；
51.s2：通过机械手将检测机构移动至桥梁底面；
52.s3：调节机械手使固定组件与桥梁底面抵触；
53.s4：驱动第一伸缩组件和第二伸缩组件使抵触件与桥梁底面贴合；
54.s5：驱动载荷组件移动对当前区域桥面底面裂缝进行检测；
55.s6：检测完成后，驱动第一伸缩组件和第二伸缩组件放松；
56.s7：调节机械手使固定组件与桥面底面分离后返回s1。
57.上述技术方案中，载具在桥面上移动至需要检测的位置，机械手将检测机构移动至桥梁底面，使固定组件能够与桥梁底面抵触或者尽可能的接近桥梁底面。第一伸缩组件和第二伸缩组件能够使抵触件进一步与桥梁底面贴合，从而使支撑组件保持稳定，减少外力对齐影响。支撑组件保持稳定后载荷组件移动，对此区域内的桥梁底面进行检测。完成后，第一伸缩组件和第二伸缩组件回退，机械手使固定组件远离桥梁抵触，载具移动至下一处检测位置后重复上述过程直至整座桥梁底面的裂缝检测完毕。
58.本发明的有益效果是：
59.1.通过支撑组件以及设置在支撑组件上的固定组件能够在检测机构移动至桥梁底面时保持检测机构的稳定，减少外力对于检测机构的影响，保证检测的精确度。
60.2.固定组件由依次设置的第一支撑件、第一弹性件、第二支撑件以及第二弹性件构成，使固定组件构成两层结构，通过第一弹性件和第二弹性件能够保证支撑的稳定性，同时第一支撑件和第二支撑件之间能够转动，使固定组件能够适应倾斜的桥梁底面，进一步保证固定的稳定性。
61.3.第二弹性件包括错位设置的第一支撑块和第二支撑块，通过第一支撑块和第二支撑块的配合能够防止第二弹性件由于压力不均导致抵触件产生偏移晃动，保证抵触件与桥梁底面抵触的稳定。
62.4.通过第二伸缩组件能够驱动调节片的转动，能够调节抵触件与桥梁底面之间的接触面积，从而适应不同的桥梁底面。
63.5.设置有第一蝶形片和第二蝶形片，通过第一蝶形片和第二蝶形片能够提供的一定的冗余空间，防止机械臂动作过渡导致抵触件的结构损坏。
附图说明
64.图1是本发明的结构示意图；
65.图2是检测机构的结构示意图；
66.图3是图2中a处的结构示意图；
67.图4是图3中b处的结构示意图；
68.图5是第一支撑块和第二支撑块的结构示意图；
69.图6是抵触件的结构示意图；
70.其中附图标记为：100、载具；110、桥梁；200、机械臂；300、检测机构；310、第一导向支架；311、第二导向支架；320、第一导轨；321、第二导轨；330、滑动块；340、载荷支撑板；400、固定组件；410、第一支撑件；420、第二支撑件；430、第二弹性件；431、第三支撑件；432、第二支撑块；433、弹性部；434、连接杆；435、转轴；436、第一支撑块；440、抵触件；441、第一隔板；442、第二隔板；443、第三隔板；444、推动盘；445、第一驱动电机；446、第二驱动电机；447、第一缓冲件；448、第二缓冲件；449、直线轴承；450、连接盘；451、导向杆；500、调节片；510、连杆；520、推动环；530、推动杆；531、第二蝶形片；532、第一蝶形片。
具体实施方式
71.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面结合附图对本发
明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
72.实施例1：
73.参考图1，本实施例提供一种桥梁110裂缝检测装置，包括：
74.载具100，其可移动的置于桥面上；
75.机械臂200，其一端连接所述载具100；
76.检测机构300，其连接所述机械臂200的另一端，所述机械臂200将检测机构300自桥面移动至桥底部；
77.检测机构300包括支撑组件以及能够在支撑组件上移动的载荷组件，载荷组件包括图像获取设备，载荷组件移动使图像获取设备获得移动路径上桥梁110底面的图像数据。载具100为工程车辆，机械臂200安装在工程车辆上，机械臂200的端部安装有支撑组件，支撑组件上设置载荷组件。载荷组件上设置相机作为图像获取设备。支撑组件与载荷组件连接并能够与桥梁110底面抵触，从而为载荷组件提供稳定的平台。
78.实施例2：
79.本实施例提供一种桥梁110裂缝检测装置，除了上述实施例的技术方案外，本实施例还包括以下技术特征。
80.参考图2，支撑组件包括：
81.第一导向支架310；
82.第二导向支架311，其与第一导向支架310平行设置；
83.连接支架，其连接第一导向支架310与第二导向支架311；
84.第一导向支架310上设有第一导轨320，第二导向支架311上设有第二导轨321，第一导轨320和/或第二导轨321上设有驱动载荷组件沿第一导轨320和第二导轨321移动的驱动组件，所述载荷组件包括载荷支撑板，图像获取设备置于载荷支撑板上，所述载荷支撑板上设有嵌入第一导轨320和第二导轨321内的滑动块330，所述驱动组件驱动滑动块330移动。
85.支撑组件由平行设置的第一导向支架310和第二导向支架311构成，第一导向支架310和第二导向支架311上分别设置有第一导轨320和第二导轨321，第一导轨320和第二导轨321行横跨有载荷支撑板，载荷支撑板上设置嵌入第一导轨320和第二导轨321的滑动块330，通过驱动组件能够驱动滑动块330的移动，从而带动载荷支撑板沿第一导向支架310和第二导向支架311移动，使载荷支撑板上的测量器件能够对移动路径上的桥梁110底面进行检测。
86.实施例3：
87.本实施例提供一种桥梁110裂缝检测装置，除了上述实施例的技术方案外，本实施例还包括以下技术特征。
88.参考图1、图2、图3，支撑组件上设有用于与桥底面抵触的固定组件400，固定组件400包括：
89.第一支撑件410，其置于支撑组件上；
90.第一弹性件，其置于第一支撑件410上；
91.第二支撑件420，其置于第一弹性件上；
92.第二弹性件430，其置于第二支撑件420上；
93.抵触件440，其置于第二弹性件430上且能够与桥底面抵触；
94.第一支撑件410朝向第二支撑件420的一侧设有第一连接部，第二支撑件420朝向第一支撑件410的一侧设有第二连接部，第一连接部与第二连接部可转动连接，所述第一弹性件的两端分别设有第一连接块与第二连接块，第一连接块与第一支撑件410可转动连接，第二连接块与第二支撑件420可转动连接。
95.第一支撑件410、第一弹性件、第二支撑件420以及第二弹性件430依次自下而上设置。第一支撑件410和第二支撑件420均为板状结构，起到支撑与承载作用。第一连接块与第二连接块可转动连接，使第一支撑件410与第二支撑件420能够相对转动。设置有多个第一弹性件，第一弹性件通过设置在两端的的连接块分别与第一连接块和第二连接块可转动连接。当第一支撑板与第二支撑板相对转动时，对应方向上的弹性件可以压缩，当第二支撑板与桥梁110底面平行时，通过第一弹性件的压缩能够使结构保持稳定，从而能够更好的使抵触件440保持与桥梁110底面的贴合，保证支撑件组件的稳定。
96.参考图5，本实施例中，进一步的，第二弹性件430包括：
97.支撑壳体，其置于第二支撑件420上；
98.第一支撑块436，其设置有多个且可转动的置于支撑壳体的内壁上；
99.第二支撑块432，其设置有多个且可转动的置于支撑壳体的内壁上；
100.第一支撑块436置于第二支撑块432的上方，第一支撑块436与第二支撑块432错位设置使第一支撑块436的两端分别与两侧的第二支撑块432的端部抵触，第一支撑块436上设有弹性部433，所述弹性部433共同连接有第三支撑件431，所述抵触件440置于第三支撑件431上。
101.支撑壳体为圆柱形结构，第一支撑块436上设置有第一凸出部，第一凸出部通过转轴435使第一支撑块436与支撑壳体的内壁可转动连接。第二支撑块432上设置有第二凸出部，第二凸出部通过转轴435使第二支撑块432与支撑壳体可转动连接。第一支撑块436置于相邻的两个第二支撑块432之间，第一支撑块436与第二支撑块432错位设置。第一支撑件410上设置有连接杆434，连接杆434顶部设置有弹性部433，弹性部433为橡胶材质，具有良好的的弹性。弹性部433共同连接第三支撑件431，抵触件440设置在第三支撑件431上。
102.当由于压力不均导致第一支撑块436朝向一侧倾斜下压时，与其这一侧抵触的第二支撑块432也倾斜下压，使第二支撑块432的另一侧倾斜抬起，从而使相邻的两个第一支撑块436受到相反的作用力，从而保证整个第二弹性的稳定，防止第二弹性件430由于压力不均导致抵触件440产生偏移晃动，保证抵触件440与桥梁110底面抵触的稳定。
103.实施例4：
104.本实施例提供一种桥梁110裂缝检测装置，除了上述实施例的技术方案外，本实施例还包括以下技术特征。
105.参考图3、图4，抵触件440包括：
106.第一隔板441，
107.第二隔板442，其与第一隔板441平行设置；
108.第三隔板443，其与第二隔板442平行设置；
109.第一伸缩组件，其输出轴穿过第一隔板441并推动第二隔板442移动；
110.其中，所述第一隔板441与第二隔板442之间设有第一缓冲件447，第二隔板442与
第三隔板443之间设有第二缓冲件448，所述第三隔板443上设有能够与桥梁110底面抵触的抵触部。
111.第一隔板441的一侧设置有第一伸缩组件，第一伸缩组件的输出轴穿过第一隔板441至第一隔板441的另一侧。第一伸缩组件的输出轴能够推动第二隔板442的一侧。第一伸缩组件包括第一驱动电机445，第一驱动电机445的输出轴连接有丝杆，丝杆连接有与第二隔板442连接的连接盘450，通过低杆能够驱动连接盘450的移动，从而推动第二隔板442的移动。同时在连接盘450上穿过有导向杆451，能够保证连接盘450移动的稳定。
112.第一缓冲件447和第二缓冲件448均为弹簧，通过第一缓冲件447与第二缓冲间能够使抵触件440具有双向承压的能力，从而保证结构的安全性与稳定性。
113.实施例5：
114.本实施例提供一种桥梁110裂缝检测装置，除了上述实施例的技术方案外，本实施例还包括以下技术特征。
115.参考图4、图6，进一步的，抵触部包括：
116.支撑环，其置于第三隔板443上；
117.调节片500，其设置有多个且可转动置于支撑环上；
118.推动机构，其用于驱动调节片500的转动；
119.推动机构包括第二伸缩组件，第二伸缩组件的输出轴连接有推动盘444，第二伸缩组件包括第二驱动电机446，第二驱动电机446优选为音圈电机。推动盘444上设有若干穿过第三隔板443的推动杆530，推动杆530共同连接有推动环520，推动环520上设有若干与调节片500对应并连接的连杆510。
120.调节片500等距圆周分布在支撑环上。第二伸缩组件连接有推动盘444，第二缓冲件448设置在第二隔板442与推动盘444之间，推动盘444上设置推动杆530，推杆杆的移动带动推动环520的移动，推动环520的移动带动连杆510的移动，从而使所有调节片500的能够同步转动，通过调节片500的转动能够调节与桥梁110底面之间的接触面积，从而适应不同的桥梁110底面。
121.参考图6，本实施例中，进一步的，所述第三隔板443上设有直线轴承449，推动杆530穿过所述直线轴承449，推动杆530的一端设有第一蝶形片532，推动杆530的另一端设有第二蝶形片531，第一蝶形片532连接所述推动盘444，第二蝶形片531连接所述推动环520。
122.第一蝶形片532与第二蝶形片531均具有弹性，通过第一蝶形片532和第二蝶形片531能够进一步提高与桥梁110底面抵触的稳定性，同时提供的一定的冗余空间，防止机械臂200动作过渡导致抵触件440的结构损坏。
123.实施例6：
124.本实施例提供一种桥梁110裂缝检测方法，包括以下步骤；
125.s1：移动载具100至指定位置；
126.s2：通过机械手将检测机构300移动至桥梁110底面；
127.s3：调节机械手使固定组件400与桥梁110底面抵触；
128.s4：驱动第一伸缩组件和第二伸缩组件使抵触件440与桥梁110底面贴合；
129.s5：驱动载荷组件移动对当前区域桥面底面裂缝进行检测；
130.s6：检测完成后，驱动第一伸缩组件和第二伸缩组件放松；
131.s7：调节机械手使固定组件400与桥面底面分离后返回s1。
132.载具100在桥面上移动至需要检测的位置，机械手将检测机构300移动至桥梁110底面，使固定组件400能够与桥梁110底面抵触或者尽可能的接近桥梁110底面。第一伸缩组件和第二伸缩组件能够使抵触件440进一步与桥梁110底面贴合，从而使支撑组件保持稳定，减少外力对齐影响。支撑组件保持稳定后载荷组件移动，对此区域内的桥梁110底面进行检测。完成后，第一伸缩组件和第二伸缩组件回退，机械手使固定组件400远离桥梁110抵触，载具100移动至下一处检测位置后重复上述过程直至整座桥梁110底面的裂缝检测完毕。
133.上述实施例仅为本发明的较佳实施例，而不是全部实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，基于上述实施例而获得的其他实施例，都应当属于本发明保护的范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。