一种水下桥墩检测装置的制作方法

专利检索2022-05-11  5



1.本发明涉及桥梁安全检测技术领域,特别是一种水下桥墩检测装置。


背景技术:

2.桥墩位于水下的部分,目前采用的是摄像头对检测部位进行摄像,然后经岸上或者船上的观测人员进行目测,然后判断侵袭受损情况,现有技术中大部分是由水下机器人或者潜水员下水进行拍摄。在实际操作中,桥墩上往往会覆盖有青苔、缠绕有水草、沉附有泥沙、寄居有虾蟹等,因此摄像头很难全面直观观测到桥墩的表面,而且,受水体折射率影响,水体流动、晃动均会引起摄像头观测视野的晃动和清晰度不佳,而且,对于浑水区域,摄像头无法观测,因此,此类设备往往先在桥墩外侧制造封闭环境然后将封闭区域内的水排净形成无水区域,以便摄像头进行检测,然而营设无水区域的设备笨重繁杂、灵活性差、工序麻烦、速度慢,因此设备成本和工作成本高,工作效率低。
3.现有公开文件中,有采用探测头在桥墩上进行检测,具体动作是探测头在桥墩上进行螺旋状移动,遇到受损区域压力会变小,但是只能适用于截面呈圆柱形的桥墩,不适用于截面呈长圆状的桥墩;除此外,现有技术中就使用中的单个探测头来看,其在桥墩表面经过的线路是固定的,所以需要探测头的数量与探测准确度是呈正相关的,即只有拥有足够多的探测头,才能准确检测受损面积及大小,耗材较多,成本上居高不下;从效果上看, 探测头在桥墩表面的轴向运动与水平运动,是结合在一起的且无法分割,所以造成现有技术不能对局部受损部位进行精密检测。


技术实现要素:

4.针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本发明提供了一种水下桥墩检测装置,有效的解决现有技术中不能对混浊水域、水况差的水下桥墩进行检测,适应性差,设备成本高,不能针对受损局部区域进行精密检测,不能适应长圆状的桥墩,适应性差的问题。
5.其解决的技术方案是,包括行走机构及检测机构;所述的行走机构包括环形的上环架,上环形架下侧有下环架,上环架外侧安装有多个第一往复丝杠机构,其中第一丝杠下端与下环架经轴承固定在一起,第一螺母固定在上环架上且不能转动,多个第一丝杠能同时转动;第一丝杠内侧有竖直的传动轴,多个第一丝杠与多个传动轴一一对应,传动轴上下两端均有蜗轮蜗杆机构,传动轴能带动上下两个蜗杆同时转动,上侧的蜗轮蜗杆机构安装在上环架内侧,下侧的蜗轮蜗杆机构安装在下环架内侧,传动轴上端与其对应的第一丝杠之间经齿轮组传动,蜗轮外缘分为有齿部分与无齿部分,蜗轮两侧安装有扇形板,扇形板与蜗轮中心轴之间经扭簧铰接,扇形板能随蜗轮转动;所述的检测机构包括水平固定在下环架外侧的第一环板,第一环板下方有水平的第二环板,第一环板与第二环板之间经多个竖杆固定在一起,第二环板上端面有轨道,轨道上有能沿滑轨移动的矩形盒,矩形盒上端有第二往复丝杠机构,其中第二丝杠下端转动连
接在矩形盒上侧板上,第二螺母不能转动,第二螺母内侧固定有探测装置;第一环形板下侧有固定在下环架外圆面的齿条,每个第二丝杠上端均固定有滚动齿轮,滚动齿轮与齿条啮合,多个滚动齿轮经同步带连接在一起,同步带能带动多个滚动齿轮同时转动。
6.优选的,所述的第一丝杠上端固定有传动链轮,多个传动链轮之间将链条连接,其中一个传动链轮上连接有第一电机,第一电机固定在上环架上。
7.优选的,所述的齿轮组由大齿轮、小齿轮组成,其中大齿轮同轴固定在第一丝杠上端,小齿轮同轴固定在传动轴上端。
8.优选的,所述的蜗轮两侧有连接板,蜗轮的中心轴与连接板转动连接在一起,蜗轮的中心轴呈空心状,蜗轮的中心轴内有连接轴,连接轴端部与扇形板固定在一起,连接轴与蜗轮中心轴之间安装有扭簧。
9.优选的,所述的滚动齿轮上侧同轴固定有滚动链轮,第一环板右端下侧有能主动转动的主动链轮,主动链轮与多个滚动链轮之间经链条连接,主动链轮上连接有第二电机;第二电机转动带动主动链轮转动,主动链轮经链条带动多个滚动链轮同时转动,滚动链轮经同步带使得多个滚动链轮沿着齿条滚动。
10.优选的,所述的轨道的截面呈t状结构,矩形盒下方有多个轮组,每个轮组包含两个轮子,同一轮组内的两个轮子处于轨道的两侧。
11.优选的,所述的轮组有三对,所述轮组包括与矩形盒平行的平板,其中位于中间的轮组中的平板与矩形盒下侧板转动连接,位于两侧的轮组中的平板上侧有竖直的弧形板,矩形盒下侧板上开设有与弧形板对应的弧形槽,弧形板能在弧形槽内滑动,弧形板与弧形槽端部之间连接有压簧,弧形槽与弧形板之间不脱离。
12.优选的,所述的第二螺母外侧固定有环形滑块,滑块上竖直贯穿有多个导杆,导杆下端与矩形盒固定在一起,滑块内侧固定探测装置;所述的探测装置包括水平状的活塞缸,活塞缸内插装有能滑动的探针,探针另一端伸出活塞缸且置于活塞缸外侧,活塞缸底部固定有压力传感器,探针与压力传感器之间经压簧连接。
13.优选的,所述的滑块下端固定有竖直的立杆,立杆下端内侧铰接有铲板,铲板下侧向内侧倾斜,铲板外侧面与立杆下端之间连接有压簧。
14.优选的,所述的上环架外侧固定有浮力块。
15.优选的,所述的探针置于活塞缸外侧的一端为半球形。
16.本发明结构巧妙,能够对截面呈长圆的桥墩进行检测,既可以对桥墩整体进行检测,也可以对局部区域进行精密检测,并且结合计算机能够将受损区域的具体形状及大小进行精准测算,方便后期下水修补维修,检测过程中将桥墩表面分割成多个区域,对多个区域进行分步检测,对待检测区域提前清理,适应性广。
附图说明
17.图1为本发明主视剖视图。
18.图2为本发明俯视图。
19.图3为图1中a处放大图。
20.图4为图3中c-c剖视图。
21.图5为图1中b处放大图。
22.图6为图5中d-d放大图。
23.图7为本发明中检测机构中核心部件三维示意图。
24.图8为本发明中部分轮组结构图。
25.图9为矩形盒下方的轮组与轨道配合示意图。
26.图10为图1中e-e剖视图。
27.图11为本发明中下环架、齿条、主动链轮、滚动链轮、滚动齿轮、同步带的安装示意图。
28.图12为本发明具体实施中浮力块的安装示意图。
29.图13为单个探测针探测轨迹示意图。
30.图14为探测轨叠加后的示意图。
具体实施方式
31.以下结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步详细说明。
32.由图1至图14给出,本发明包括行走机构及检测机构;所述的行走机构包括环形的上环架1,上环形架下侧有下环架2,上环架1外侧安装有多个第一往复丝杠机构,其中第一丝杠3下端与下环架2经轴承固定在一起,第一螺母4固定在上环架1上且不能转动,多个第一丝杠3能同时转动;第一丝杠3内侧有竖直的传动轴5,多个第一丝杠3与多个传动轴5一一对应,传动轴5上下两端均有蜗轮7蜗杆6机构,传动轴5能带动上下两个蜗杆6同时转动,上侧的蜗轮7蜗杆6机构安装在上环架1内侧,下侧的蜗轮7蜗杆6机构安装在下环架2内侧,传动轴5上端与其对应的第一丝杠3之间经齿轮组传动,蜗轮7外缘分为有齿部分与无齿部分,蜗轮7两侧安装有扇形板8,扇形板8与蜗轮7中心轴之间经扭簧铰接,扇形板8能随蜗轮7转动;所述的检测机构包括水平固定在下环架2外侧的第一环板9,第一环板9下方有水平的第二环板10,第一环板9与第二环板10之间经多个竖杆11固定在一起,第二环板10上端面有轨道12,轨道12上有能沿滑轨移动的矩形盒13,矩形盒13上端有第二往复丝杠机构,其中第二丝杠下端转动连接在矩形盒13上侧板上,第二螺母14不能转动,第二螺母14内侧固定有探测装置;第一环形板下侧有固定在下环架2外圆面的齿条15,每个第二丝杠上端均固定有滚动齿轮16,滚动齿轮16与齿条15啮合,多个滚动齿轮16经同步带连接在一起,同步带能带动多个滚动齿轮16同时转动。
33.为了实现多个第一丝杠3能同时转动,所述的第一丝杠3上端固定有传动链轮17,多个传动链轮17之间将链条连接,其中一个传动链轮17上连接有第一电机18,第一电机18固定在上环架1上。
34.为了实现第一丝杠3能带动其所对应的传动轴5转动,所述的齿轮组由大齿轮19、小齿轮20组成,其中大齿轮19同轴固定在第一丝杠3上端,小齿轮20同轴固定在传动轴5上端。
35.为了安装蜗轮7及扇形板8,所述的蜗轮7两侧有连接板21,蜗轮7的中心轴与连接板21转动连接在一起,蜗轮7的中心轴呈空心状,蜗轮7的中心轴内有连接轴22,连接轴22端部与扇形板8固定在一起,连接轴22与蜗轮7中心轴之间安装有扭簧。
36.为了实现同步带能带动多个滚动齿轮16同时转动,所述的滚动齿轮16上侧同轴固
定有滚动链轮23,第一环板9右端下侧有能主动转动的主动链轮24,主动链轮24与多个滚动链轮23之间经链条连接,主动链轮24上连接有第二电机25;第二电机25转动带动主动链轮24转动,主动链轮24经链条带动多个滚动链轮23同时转动,滚动链轮23经同步带使得多个滚动链轮23沿着齿条15滚动。
37.为了实现矩形盒13沿着轨道12移动,所述的轨道12的截面呈t状结构,矩形盒13下方有多个轮组,每个轮组包含两个轮子26,同一轮组内的两个轮子26处于轨道12的两侧。
38.为了提高矩形盒13在轨道12上滑动的可靠性,所述的轮组有三对,所述轮组包括与矩形盒13平行的平板,其中位于中间的轮组中的平板与矩形盒13下侧板转动连接,位于两侧的轮组中的平板上侧有竖直的弧形板27,矩形盒13下侧板上开设有与弧形板27对应的弧形槽28,弧形板27能在弧形槽28内滑动,弧形板27与弧形槽28端部之间连接有压簧,弧形槽28与弧形板27之间不脱离。
39.为了安装第二螺母14及探测装置,所述的第二螺母14外侧固定有环形滑块29,滑块29上竖直贯穿有多个导杆30,导杆30下端与矩形盒13固定在一起,滑块29内侧固定探测装置;所述的探测装置包括水平状的活塞缸31,活塞缸31内插装有能滑动的探针32,探针32另一端伸出活塞缸31且置于活塞缸31外侧,活塞缸31底部固定有压力传感器33,探针32与压力传感器33之间经压簧连接。
40.为了实现检测前的清理,所述的滑块29下端固定有竖直的立杆34,立杆34下端内侧铰接有铲板35,铲板35下侧向内侧倾斜,铲板35外侧面与立杆34下端之间连接有压簧。
41.为了摆脱卷扬机的束缚,减少检测船的负担,也为了抵消装置中自身重力,所述的上环架1外侧固定有浮力块36。
42.所述的探针32置于活塞缸31外侧的一端为半球形。
43.值得注意的是,本装置中的浮力块36所提供的浮力与装置本身的重力相等;当然,也可以采用传统的卷扬机对本装置提供恒定的拉力,以此抵消装置本身的重力也未尝不可。为了防止行走机构与检测机构出现干涉,所述的第一电机18、第二电机25上均为伺服电机,且均有防水保护,所述的第二电机25的开关置于下环架2上端面上,开关上有绳索,绳索与上环架1固定在一起,上环架1经绳索能拉动开关进而使得第二电机25通电转动;第一电机18是由岸上或者船上的检测人员控制,具体控制过程:船上操作人员触发一次第一电机18的电源,第一电机18转动一定数量,上环架1与下环架2之间距离先缩小至靠近,此时的绳索放松,第二电机25断电不转,然后上环架1与下环架2距离逐渐扩大直至最初状态,此时绳索绷紧拉直,且第二电机25通电,第二电机25转动,实现对桥墩表面的检测。以上所说的第二开关可以是防水延时开关。
44.当然,本装置中的上环架1、下环架2、第一环板9、第二环板10均是由多个组件组装而成的,多个组件间在不影响主要作用的情况下,可以使用螺栓进行现场组装。
45.本发明中的扇形板8,当扇形板8处于图示位置时,即扇形板8处于蜗轮7上侧且与桥墩接触,此时第一丝杠3转动过程中,上环架1、下环架2均只能向下移动;当第一电机18反转时,第一电机18转动经齿轮组带动蜗轮7转动,使得扇形板8处于蜗轮7下侧且与桥墩接触,此时上环架1、下环架2均只能向上移动。
46.本发明在检测时,首先将上环板、下环板、第一环板9、第二环板10组装好,并扣合在桥墩上,初始状态如图所示,绳索绷直,铲板35下端在其上的压簧作用下与桥墩表面贴接
触,探针32的半球形探头在其上压簧作用下接触桥墩表面,压力传感器33的数值实时能传送到岸上或者船上的接收设备上。
47.上述过程中,当扇形板8一侧与桥墩接触时,蜗杆6处于蜗轮7的无齿部分,蜗杆6空转。
48.具体使用时,首先启动第一电机18,第一电机18转动经其中一个传动链轮17带动链条转动,链条带动多个传动链轮17同时转动, 多个链轮带动其所对应的第一丝杠3转动,由于此时扇形板8位于蜗轮7上侧,上环架1、下环架2只能向下移动,所以在第一丝杠3转动过程中,下环架2在其上多个扇形板8作用下固定不动,上环架1先向下移动并逐渐靠近下环架2,然后上环架1固定不动、且第一丝杠3带动下环架2向下移动,直至绳索再次绷紧,第二电机25带动主动链轮24转动,主动链轮24经链条带动滚动链轮23转动,滚动链轮23带动其上的滚动齿轮16沿着齿条15滚动,同步带使得多个第二丝杠同时转动,第二丝杠带动第二螺母14上下往复移动,实现探测;与此同时,矩形盒13沿着轨道12滑动。
49.第一电机18不转、第二电机25转动的情况下,探针32在桥墩上的轨迹为波浪线(如图13),利用计算机,以桥墩的周长为单位,对波浪线进行分割并并叠加(如图14),实现对桥墩该部分进行表面检测;如果桥墩表面局部区域出现凹陷,计算机根据叠加的结果可以判断出磨损处的形状及尺寸,利于评估。
50.上述中第二螺母14上下移动时带动滑块29上下移动,滑块29上下移动经立杆34带动铲板35上下移动,实现对下方待测区域进行清理。
51.当本装置需要向上移动时,彻底将第二电机25的电源断开,然后控制第一电机18持续反转,此时蜗杆6也反转,蜗杆6经蜗轮7带动扇形板8由远离桥墩的一侧转动到蜗轮7下方,此时上环架1、下环架2均只能向上移动而不能向下移动,第一丝杠3转动使得上环架1、下环架2交替向上移动,直至装置露出水面。
52.本发明尤其适用于水质混浊、能见度较低的水域,既可以对桥梁水下部分的整体进行检测,也可以对局部进行检测,通过探针32对桥墩表面的凹坑进行检测,而且能通过压力传感器33的反馈可以得出凹陷程度,还能够得到凹陷破损处的形状大小,受水流波动影响较小,也不需要可以营造无水环境,适用范围广。
53.相对于公开资料,本发明中利用的探测装置少,且能够悬停在桥墩的某处,以此实现桥墩的局部检测,能适应圆柱形的桥墩也能是适应截面是长圆状的桥墩,检测效率高,使用范围广。
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