一种钢结构桥梁病害自动化检测装置

本发明涉及钢结构桥梁病害自动化检测领域。更具体地说，本发明涉及一种钢结构桥梁病害自动化检测装置。

背景技术：

1、超大跨径桥梁中通常都是以钢结构桥梁为主，长期服役，钢结构桥梁不可避免会出现裂缝等病害，导致服役性能下降，甚至会发生桥梁垮塌等安全事故。因此钢结构桥梁安装之后以及服役一段时间之后都需要进行病害检测。传统的桥梁病害检测是工作人员搭乘桥梁检测车对桥梁病害进行目视检测，人工目测这种工作方式检测效率非常低，操作难度大、危险性极高，因此亟需一种适用于钢结构桥梁的的病害自动化检测装置。

技术实现思路

1、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明的一优选实施方案提供了一种钢结构桥梁病害自动化检测装置，包括爬行机构、病害检测机构、plc控制器，所述爬行机构可沿着钢结构桥梁表面行走，所述病害检测机构安装在所述爬行机构上，所述病害检测机构包括图像摄取部件；

2、所述图像摄取机构用于对钢结构桥梁表面进行图像摄取，且所述图像摄取机构连接所述plc控制器，所述plc控制器接收所述图像摄取机构发出的图像信息，并对图像信息进行分析处理，并将其和正常图像进行对比，若不一致，则对该异常进行形态学分析，判断其是否为裂纹或生锈腐蚀；若为裂纹，则plc控制器根据图像信息计算分析得到裂纹的长度、宽度以及三维坐标；若为生锈腐蚀，则plc控制器根据图像信息计算分析得到生锈腐蚀的面积以及三维坐标范围。

3、优选地，所述病害检测机构还包括声音检测部件，所述声音检测部件包括敲击锤和声音信号接收器，所述敲击锤安装在所述爬行机构上，其可周期性敲击钢结构桥梁表面，发出声音信号；所述声音信号接收器采集所述声音信号，所述plc控制器接收所述声音信号接收器采集的声音信号，并对所述声音信号进行数据分析处理，识别脱空损害状态，并记录。

4、优选地，所述爬行机构上安装有雷达，以实时监测感应范围内是否存在障碍物，且当感应范围内存在障碍物时，所述plc控制器将控制所述爬行机构避让。

5、优选地，所述对所述声音信号进行数据分析处理，识别脱空损害状态，具体包括以下步骤：

6、对采集的声信号转换为数字信号，并对将数字信号进行滤波处理，然后开展时频分析得到小波及梅尔时频谱图，将小波及梅尔时频谱图放入卷积神经网络模型中，并继续结合算力卡，识别脱空损害状态。

7、优选地，识别脱空损害状态之后，所述plc控制器将该处脱空损害的三维坐标发送给客户端。

8、优选地，在所述爬行机构行走过程中，所述敲击锤为电磁敲击锤，其在plc控制器控制电流触发进行周期性瞬时激振，所述声音信号接收器在瞬时激振的同时对声音信号进行实时采集，其中，激振力大小可通过调节触发电流的大小来控制。

9、优选地，所述爬行机构包括两个行走部件以及安装在两个所述行走部件之间的架体，所述行走部件包括两个传动齿轮、联动轴以及履带，两个传动齿轮分别安装在所述联动轴两端，所述履带适配套设在两个传动齿轮外，所述履带表面间隔安装多个磁铁，所述联动轴在驱动电机驱动下实现转动，所述架体分别连接四个l型连接杆的水平部的端部，四个所述l型连接杆的竖直部的端部通过轴承连接所述传动齿轮的转孔处。

10、优选地，所述l型连接杆的竖直部同轴连接第一液压杆的固定端，所述第一液压杆的伸缩端通过所述轴承连接所述传动齿轮的转孔处，所述l型连接杆的水平部同轴连接第二液压杆。

11、优选地，所述架体底部设置有第三液压杆的固定端，所述第三液压杆的伸缩端设置有电磁铁，所述电磁铁连接电源，所述plc控制器控制所述电源的启闭，并且通过调节通过电流的大小，从而调节所述电磁铁的磁吸力；

12、所述架体底部还通过竖向连接杆连接行走轮；

13、所述plc控制器还连接第一液压杆和所述第三液压杆。

14、优选地，所述plc控制器控制所述联动轴的驱动电机启停和转速，进而控制所述行走部件的行走速度；

15、当前方有凸起障碍需要越过时，所述plc控制器控制对应于前方的行走部件的第二液压杆伸长，进而带动前方的行走部件向前移动，且对应于前方的行走部件的第一液压杆回缩使得履带远离钢结构桥梁表面，再驱动电机驱动后方的传动齿轮转动，且此时所述plc控制器控制第三液压杆伸长，直至电磁铁靠近钢结构桥梁表面，与此同时所述plc控制器控制所述电源启动，电磁铁产生一定的磁力，以保持爬行机构在前方履带悬空时的稳固，当前方的行走部件的履带越过凸起障碍时，所述plc控制器控制对应于前方的行走部件的第一液压杆伸长，直至履带接触钢结构桥梁表面；

16、所述plc控制器控制对应于后方的行走部件的第二液压杆回缩，进而带动后方的行走部件向前移动，且第一液压杆回缩使得履带远离钢结构桥梁表面，当后方的行走部件的履带越过凸起障碍时，所述plc控制器控制对应于后方的行走部件的第三液压杆伸长，直至电磁铁接触于钢结构桥梁表面，与此同时所述plc控制器控制所述电源启动，电磁铁

17、本发明至少包括以下有益效果：本发明提供一种钢结构桥梁病害自动化检测装置，可实现钢结构桥梁表面损害自动化检测，取代人工目测检测，大大提升检测效率与准确度、安全性，降低了危险性。

18、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，包括爬行机构、病害检测机构、plc控制器，所述爬行机构可沿着钢结构桥梁表面行走，所述病害检测机构安装在所述爬行机构上，所述病害检测机构包括图像摄取部件；

2.根据权利要求1所述的钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，所述病害检测机构还包括声音检测部件，所述声音检测部件包括敲击锤和声音信号接收器，所述敲击锤安装在所述爬行机构上，其可周期性敲击钢结构桥梁表面，发出声音信号；所述声音信号接收器采集所述声音信号，所述plc控制器接收所述声音信号接收器采集的声音信号，并对所述声音信号进行数据分析处理，识别脱空损害状态，并记录。

3.根据权利要求2所述的钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，所述爬行机构上安装有雷达，以实时监测感应范围内是否存在障碍物，且当感应范围内存在障碍物时，所述plc控制器将控制所述爬行机构避让。

4.根据权利要求2所述的钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，所述对所述声音信号进行数据分析处理，识别脱空损害状态，具体包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，识别脱空损害状态之后，所述plc控制器将该处脱空损害的三维坐标发送给客户端。

6.根据权利要求1所述的钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，在所述爬行机构行走过程中，所述敲击锤为电磁敲击锤，其在plc控制器控制电流触发进行周期性瞬时激振，所述声音信号接收器在瞬时激振的同时对声音信号进行实时采集，其中，激振力大小可通过调节触发电流的大小来控制。

7.根据权利要求1所述的钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，所述爬行机构包括两个行走部件以及安装在两个所述行走部件之间的架体，所述行走部件包括两个传动齿轮、联动轴以及履带，两个传动齿轮分别安装在所述联动轴两端，所述履带适配套设在两个传动齿轮外，所述履带表面间隔安装多个磁铁，所述联动轴在驱动电机驱动下实现转动，所述架体分别连接四个l型连接杆的水平部的端部，四个所述l型连接杆的竖直部的端部通过轴承连接所述传动齿轮的转孔处。

8.根据权利要求7所述的钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，所述l型连接杆的竖直部同轴连接第一液压杆的固定端，所述第一液压杆的伸缩端通过所述轴承连接所述传动齿轮的转孔处，所述l型连接杆的水平部同轴连接第二液压杆。

9.根据权利要求8所述的钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，所述架体底部设置有第三液压杆的固定端，所述第三液压杆的伸缩端设置有电磁铁，所述电磁铁连接电源，所述plc控制器控制所述电源的启闭，并且通过调节通过电流的大小，从而调节所述电磁铁的磁吸力；

10.根据权利要求9所述的钢结构桥梁病害自动化检测装置，其特征在于，所述plc控制器控制所述联动轴的驱动电机启停和转速，进而控制所述行走部件的行走速度；

技术总结本发明公开了一种钢结构桥梁病害自动化检测装置，包括爬行机构、病害检测机构、PLC控制器，爬行机构可沿着钢结构桥梁表面行走，病害检测机构安装在爬行机构上，病害检测机构包括图像摄取部件，其用于对钢结构桥梁表面进行图像摄取，PLC控制器接收所述图像摄取机构发出的图像信息，并对图像信息进行分析处理，并将其和正常图像进行对比，若不一致，则对该异常进行形态学分析，判断其是否为裂纹或生锈腐蚀；本发明提供一种钢结构桥梁病害自动化检测装置，可实现钢结构桥梁表面损害自动化检测，取代人工目测检测，大大提升检测效率与准确度、安全性，降低了危险性。技术研发人员：刘志,凌英受保护的技术使用者：黄冈师范学院技术研发日：技术公布日：2024/7/25