一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置及其自动检测方法与流程

本发明涉及土木工程钢结构检测，尤其涉及一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置及其自动检测方法。

背景技术：

1、钢箱拱桥的拱肋为钢箱截面，内部设有横隔板加劲肋。钢箱拱桥的拱肋由多个拱肋节段拼接而成，即拱肋节段在工厂制作，在空中进行吊装和焊接。对于检测工作来说，检测人员需要从拱肋内部爬到各个焊缝的位置进行检测，甚至在拱肋外侧进行空中检测。随着桥梁向更大跨径发展，钢箱拱桥也突破性的达到了600m级的跨径。而更高的空中作业，更多的检测工作量和更加恶劣的箱室内工作条件给人工检测带来了巨大挑战。

2、从检测手段来看，超声波检测和x射线检测是钢结构焊缝检测常用的两种方法。x射线检测采用数字化x射线摄影系统，可直观反映焊缝内部质量，但是对人体有辐射伤害。超声波检测对人体无害，但是需要人工手持超声波检测仪进行接触式检测，更加依赖于检测人员的经验。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置及其自动检测方法。

2、本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，钢箱拱桥由若干段拱肋节段焊接而成，每个拱肋节段内壁设有若干呈矩形的横隔板，焊缝检测装置安装在横隔板上，包括：

3、轴向轨道，轴向轨道设置两对，分别焊接固定在横隔板的上下内缘上；

4、环向轨道，环向轨道沿拱肋节段横截面环向焊接固定在两对轴向轨道上，且环向轨道与拱肋节段的环向对接焊缝对应，环向轨道底部一端设有开口，位于下方的一对轴向轨道分别位于开口两侧；

5、爬壁车，爬壁车吸附在拱肋节段外侧，且沿环向对接焊缝行走；

6、检测车，检测车包括检测车身、磁力弹簧、安装座、抱壁、第一磁轮、胶轮、耳板，抱壁呈三角形，两对抱壁一端分别安装在检测车身前后侧壁两端，另一端分别连接有一组第一磁轮，且第一磁轮吸附行走在环向轨道上，一对胶轮安装在检测车身底部中间，磁力弹簧安装在检测车身内部且一端抵接在一对胶轮的轮轴上，耳板焊接固定在抱壁外侧，耳板为方形钢板，耳板上安装有带径向凸肋的第一电磁圆盘，安装座设置在检测车身顶部一端，另一端安装有第一机械臂，第一机械臂端部分别安装有摄像头和x射线发射器，安装座上可拆卸安装有辅助机构；

7、移动式龙门架，移动式龙门架沿下方的一对轴向轨道行走；

8、起吊车，起吊车沿移动式龙门架的横梁行走，用于将检测车从一个环向轨道吊运至下一个环向轨道；

9、爬壁车、检测车、移动式龙门架、起吊车通过无线通讯方式与监控中心远程连接，实现远程操控、自动化检测。

10、特别的，轴向轨道为工字钢，长度与拱桥拱肋的长度一致。

11、特别的，环向轨道为工字钢，数量与环向对接焊缝数量一致，环向轨道上方轨道内侧与上方的两根轴向轨道焊接，下方轨道内侧与下方的两根轴向轨道焊接。

12、特别的，一组第一磁轮数量为四个，且两个设置在一端，并沿环向轨道靠近环向对接焊缝的翼缘板和腹板夹角侧壁滚动，胶轮沿环向轨道靠近环向对接焊缝的翼缘板外侧滚动。

13、特别的，爬壁车包括两个爬壁车身和三组第二磁轮，三组第二磁轮安装在两个爬壁车身上，且两个爬壁车身通过中间一组第二磁轮连接并绕中间一组第二磁轮转动，第二磁轮吸附在拱肋节段外壁上，爬壁车身内部搭载有第一电池组、第一无线传输模块、数字成像板，数字成像板接收x射线并通过第一无线传输模块将数据传输至监控中心。

14、特别的，辅助机构包括第二机械臂，第二机械臂端部安装有旋转头，旋转头的两侧分别安装有焊枪和打磨头，第二机械臂安装在安装座上。

15、特别的，检测车身内部搭载有第二电池组、第二无线传输模块以及控制器，第一磁轮、磁力弹簧、第一机械臂、摄像头、x射线发射器、第一电磁圆盘、辅助机构、爬壁车与控制器连接，摄像头采集的数据通过第二无线传输模块传输至监控中心。

16、特别的，移动式龙门架包括两个横梁，横梁为工字钢，横梁顶部设有纵向凹槽，横梁底部两端设有支腿，支腿底部设有水平轮，外侧底部设有承重轮，水平轮沿下方轴向轨道顶部翼缘板和腹板内侧夹角侧壁滚动，承重轮沿下方轴向轨道顶部翼缘板顶部滚动。

17、特别的，起吊车包括起吊车身、车轮、卷扬机、吊爪，车轮安装在起吊车身底部并沿纵向凹槽滚动，卷扬机安装在起吊车身前后侧壁两端，吊爪安装在卷扬机上的钢丝绳末端，且吊爪为带径向凸肋的第二电磁圆盘，第一电磁圆盘与第二电磁圆盘尺寸一致。

18、一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置的自动检测方法，包括以下步骤：

19、s1、在钢桥建造时，内部焊接轴向轨道以及对应拱肋节段的环向对接焊缝位置焊接环向轨道；

20、s2、在拱肋的拱脚位置，人工安装检测车、移动式龙门架和起吊车，并进行行走调试；

21、s3、在拱肋外侧安放爬壁车，与检测车位置对应；

22、s4、开始检测第一个环向对接焊缝；

23、s41、检测车发射x射线，爬壁车的数字成像板在钢箱拱桥钢板的另一侧进行x光收集；

24、s42、爬壁车将信号发射给检测人员进行识别，通过摄像头观察并调整x射线发射器的位置和角度；

25、s43、设定爬壁车的步进距离，对应检测车的第一机械臂设定同样的步进距离，以此类推，完成拱肋一圈环向对接焊缝的质量检验；

26、s44、环向对接焊缝修补；当检测到环向对接焊缝有瑕疵时，启动辅助机构进行修补；

27、s5、检测下一个环向对接焊缝；

28、s51、检测车回到环向轨道的始发位置，起吊车的卷扬机下放吊爪，由检测车的摄像头来观察下放的过程，对检测车的位置和下放高度进行调整，逐个使四个吊爪上的第二电磁圆盘分别与耳板上的第一电磁圆盘磁吸扣住；

29、s52、释放检测车上的磁力弹簧的压力；

30、s53、横移起吊车，吊起检测车移动到环向轨道下方的开口位置，提起检测车；

31、s54、启动移动式龙门架移动到下一个环向对接焊缝位置，反向操作s51-s53完成检测车和环向轨道的安装；

32、s55、爬壁车在拱肋外侧爬到下一个环向对接焊缝与检测车的对应位置；

33、s6、重复以上步骤完成所有环向对接焊缝的检测。

34、本发明的有益效果是：

35、1、通过设置轴向轨道、环向轨道、爬壁车、检测车、移动式龙门架、起吊车，具备远程控制和数据无线传输功能，可实现长大钢箱拱桥焊缝远程操控、自动化检测；

36、2、减少以往检测人员的工作量，避免高空作业，避开箱室内高温作业环境；

37、3、避免x光对人体造成伤害，充分发挥了射线检测和机械自动化程度高的优势；

38、4、对于大型钢箱拱桥，虽然设置轴向轨道和环向轨道使成本增加，但是可以常年进行自动化的焊缝检测和箱室锈蚀等病害的观测，大大降低了后期的检测成本。

技术特征：

1.一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，钢箱拱桥由若干段拱肋节段(1)焊接而成，每个拱肋节段(1)内壁设有若干呈矩形的横隔板(2)，焊缝检测装置安装在横隔板(2)上，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，其特征在于，轴向轨道(3)为工字钢，长度与拱桥拱肋的长度一致。

3.根据权利要求2所述的一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，其特征在于，环向轨道(4)为工字钢，数量与环向对接焊缝(11)数量一致，环向轨道(4)上方轨道内侧与上方的两根轴向轨道(3)焊接，下方轨道内侧与下方的两根轴向轨道(3)焊接。

4.根据权利要求3所述的一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，其特征在于，一组第一磁轮(605)数量为四个，且两个设置在一端，并沿环向轨道(4)靠近环向对接焊缝(101)的翼缘板和腹板夹角侧壁滚动，胶轮(606)沿环向轨道(4)靠近环向对接焊缝(101)的翼缘板外侧滚动。

5.根据权利要求4所述的一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，其特征在于，爬壁车(5)包括两个爬壁车身(501)和三组第二磁轮(502)，三组第二磁轮(502)安装在两个爬壁车身(501)上，且两个爬壁车身(501)通过中间一组第二磁轮(502)连接并绕中间一组第二磁轮(502)转动，第二磁轮(502)吸附在拱肋节段(1)外壁上，爬壁车身(501)内部搭载有第一电池组、第一无线传输模块、数字成像板，数字成像板接收x射线并通过第一无线传输模块将数据传输至监控中心。

6.根据权利要求5所述的一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，其特征在于，辅助机构包括第二机械臂(611)，第二机械臂端部安装有旋转头(612)，旋转头(612)的两侧分别安装有焊枪(613)和打磨头(614)，第二机械臂(611)安装在安装座(603)上。

7.根据权利要求6所述的一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，其特征在于，检测车身(601)内部搭载有第二电池组、第二无线传输模块以及控制器，第一磁轮(605)、磁力弹簧(602)、第一机械臂(608)、摄像头(609)、x射线发射器(610)、第一电磁圆盘、辅助机构、爬壁车(5)与控制器连接，摄像头(609)采集的数据通过第二无线传输模块传输至监控中心。

8.根据权利要求7所述的一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，其特征在于，移动式龙门架(7)包括两个横梁(701)，横梁(701)为工字钢，横梁(701)顶部设有纵向凹槽，横梁(701)底部两端设有支腿(702)，支腿(702)底部设有水平轮(703)，外侧底部设有承重轮(704)，水平轮(703)沿下方轴向轨道(3)顶部翼缘板和腹板内侧夹角侧壁滚动，承重轮(704)沿下方轴向轨道(3)顶部翼缘板顶部滚动。

9.根据权利要求8所述的一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置，其特征在于，起吊车(8)包括起吊车身(801)、车轮(802)、卷扬机(803)、吊爪(804)，车轮(802)安装在起吊车身(801)底部并沿纵向凹槽滚动，卷扬机(803)安装在起吊车身(801)前后侧壁两端，吊爪(804)安装在卷扬机(803)上的钢丝绳末端，且吊爪(804)为带径向凸肋的第二电磁圆盘，第一电磁圆盘与第二电磁圆盘尺寸一致。

10.一种根据权利要求9所述的长大钢箱拱桥焊缝检测装置的自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明是一种长大钢箱拱桥焊缝检测装置及其自动检测方法，包括轴向轨道、环向轨道、爬壁车、检测车、移动式龙门架、起吊车，爬壁车、检测车、移动式龙门架、起吊车通过无线通讯方式与监控中心远程连接，实现远程操控、自动化检测。本发明具备远程控制和数据无线传输功能，可实现长大钢箱拱桥焊缝远程操控、自动化检测；减少以往检测人员的工作量，避免高空作业，避开箱室内高温作业环境；避免X光对人体造成伤害，充分发挥了射线检测和机械自动化程度高的优势；对于大型钢箱拱桥，虽然设置轴向轨道和环向轨道使成本增加，但是可以常年进行自动化的焊缝检测和箱室锈蚀等病害的观测，大大降低了后期的检测成本。技术研发人员：周俊龙,刘晓敏,黄克起,耿文宾,李晓鹏,李一康,李飞,谢朋林,刘芃汐,薛嵩,王泽岸,高志军,罗元元受保护的技术使用者：中国建筑第六工程局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12