專利名稱：高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于程控工業(yè)機器人領域，尤其涉及一種用于對高空斜拉索進行檢測 的程控工業(yè)機器人。
背景技術：
斜拉橋作為現代橋梁的新形式，在世界范圍內得到了廣泛的應用。然而，作為斜拉橋三大受力的構件(橋塔、橋面和橋索)之一的纜索長期暴露在空 氣中，經風吹雨淋日光照射，纜索表面的護套將會產生不同程度的腐蝕老化和開裂現象，并 給護套內的鋼索帶來銹蝕、斷絲等嚴重問題，這些都會給優(yōu)美壯觀的斜拉轎埋下嚴重的安
^^^ 急 ^^ ο斜拉橋纜索有圓柱形，平行六棱柱形和螺旋六棱柱形等多類型式，纜徑有多種規(guī) 格，外層一般有聚乙烯套作防護，其標高高，距離長，傾斜度由30°至近90°。另外，盡管在 纜索的兩端施加了很大的拉力，但由于自重作用與蠕變，纜索仍有一定的撓度。對于斜拉橋 這種標高較高和柔性較大的纜索由于斜拉橋是最近幾十年才興起的新型橋，對橋的關鍵受力構件纜索相配套的維 護措施尚在不斷的完善和發(fā)展之中，相應的技術手段和裝置也正在探索和研發(fā)過程中。專門針對高空斜拉索的爬升裝置已經有報道，公告日為2002年2月9日，公告號 為CN 1077484C的中國發(fā)明專利中公開了一種“氣動蠕動式纜索機器人”，其由爬升、維護 及地面控制臺幾部分組成，其特征在于爬升本體中的上體1和下體2沿圓周均布三個安裝 塊3，其上分別安裝由夾緊氣缸11及夾緊爪8構成的央緊機構，導向氣缸10及導向輪7組 成的導向機構，移動氣缸6的活塞桿端頭通過浮動接頭12連接于上體1，缸體由中央軸耳9 連接于下體2，支撐軸5連接于上體1，內裝直線運動軸承14的支撐座15經彈性墊16與下 體2相連。由于該機器人是專門針對高空斜拉索進行設計和應用的，故十分適合于在高空斜 拉索上進行升降操作，利用其作為載體，進行相關的預定操作，將是十分便利的。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)。 其對于高空斜拉索這種標高較高、柔性較大的鎧裝纜索，利用專用蠕動式纜索機器人為載 體，附加相應的功能模塊，使原本只具有升降/攀爬功能的機器人變成了具有斜拉索檢測/ 維護功能的復合功能裝置，既具有了在斜拉上自由移動/升降/攀爬的功能，又可針對斜拉 索進行纜索的相關檢測/維護工作，工作效率和作業(yè)安全性大大提高。本實用新型的技術方案是提供一種高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，包括由 上體、下體和移動/支撐機構構成的蠕動式機器人本體和位于地面的機器人控制臺，其特 征是在機器人本體上，設置斜拉索鋼絲探傷傳感器、微型光學攝像頭、機器人行程編碼模 塊、現場信號放大/處理模塊和數據信號傳輸/發(fā)送模塊；在地面的機器人控制臺，設置數據信號傳輸/接收模塊、斜拉索檢測數據處理模塊和數據庫模塊；所述的數據信號傳輸/發(fā) 送模塊和數據信號傳輸/接收模塊之間采用有線或無線信號傳輸模式進行數據傳輸。進一步地，所述的斜拉索鋼絲探傷傳感器和微型光學攝像頭，設置在機器人本體 的上體或下體上。更進一步地，所述的斜拉索鋼絲探傷傳感器和微型光學攝像頭，沿機器人本體徑 向圓周對稱或均布設置；具體的，所述的斜拉索鋼絲探傷傳感器為弱磁無損檢測探頭、聲波探測探頭或X 光探傷探頭。所述的微型光學攝像頭為CXD或CMOS感光攝像頭。所述的機器人行程編碼模塊為行程編碼器或移動距離編碼器及其外圍電路。所述的現場信號放大/處理模塊至少包括視頻信號放大電路、模/數轉換電路。所述的斜拉索檢測數據處理模塊至少包括圖像壓縮卡和數字硬盤錄像機。與現有技術比較，本實用新型的優(yōu)點是1.利用蠕動式纜索機器人為載體，附加檢測、數據處理和傳輸模塊，結合機器人地 面控制臺，構成了一個完整的斜拉鋼索內、外檢測系統(tǒng)；2.采用多種檢測手段和監(jiān)控方式，在機器人沿著斜拉索爬升的過程中，對鎧裝斜 拉索進行自動內、外檢測，并通過信號傳遞模塊同步實現地面(橋面)接受處理與作業(yè)控 制；3.整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)與作業(yè)任務由地面控制系統(tǒng)指揮與控制，通過有線或無線 信號傳輸系統(tǒng)來完成，工作效率和作業(yè)安全性大大提高。

圖1是本實用新型的機械結構示意圖；圖2是本實用新型的電路模塊結構示意圖；圖3是探傷傳感器和微型光學攝像頭設置模式示意圖；圖4是另一探傷傳感器和微型光學攝像頭設置模式示意圖。圖中1為斜拉索，2為機器人本體，3為檢測探頭或攝像頭，4為地面機器人控制臺。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。圖1中，本技術方案在機器人本體2上，設置了斜拉索鋼絲探傷傳感器和/或微型 光學攝像頭3，采用多種檢測手段和監(jiān)控方式，在機器人沿著斜拉索1爬升的過程中，對鎧 裝斜拉索進行自動內、外檢測，并通過信號傳遞模塊同步實現地面(橋面)接受處理與作業(yè) 控制。斜拉索鋼絲探傷傳感器和微型光學攝像頭，可以設置在機器人本體的上體或下體 上。圖2中，在機器人本體1上，設置斜拉索鋼絲探傷傳感器、微型光學攝像頭、機器人 行程編碼模塊、現場信號放大/處理模塊和數據信號傳輸/發(fā)送模塊。在地面的機器人控制臺4，設置了數據信號傳輸/接收模塊、斜拉索檢測數據處理模塊和數據庫模塊。 其數據信號傳輸/發(fā)送模塊和數據信號傳輸/接收模塊之間采用有線或無線信號 傳輸模式進行數據傳輸。其斜拉索鋼絲探傷傳感器為弱磁無損檢測探頭、聲波探測探頭或X光探傷探頭。其微型光學攝像頭為CXD或CMOS感光攝像頭。其機器人行程編碼模塊為行程編碼器或移動距離編碼器及其外圍電路。其現場信號放大/處理模塊至少包括視頻信號放大電路、模/數轉換電路。其斜拉索檢測數據處理模塊至少包括圖像壓縮卡和數字硬盤錄像機。本系統(tǒng)的關鍵發(fā)明點在于由機器人攜帶相關設備，由地面控制系統(tǒng)指揮機器人施 工作業(yè)，自動檢測系統(tǒng)在智能機器人的支持下對斜拉索進行內檢測和外檢測。其對斜拉橋纜索的外檢測是采用微型攝像技術，主要檢查外表面的老化、龜裂、孔 洞；其對斜拉橋纜索的內檢測可以采用先進的弱磁無損檢測技術、聲波探測技術、X光探傷 技術等手段，主要檢測纜索內部斷絲、銹蝕等情況。利用漏磁測量技術對斜拉索的斷絲、銹蝕的檢測的技術原理是當斜拉索鋼絲通 過探傷傳感器即被磁化，一旦斜拉鋼索中存在缺陷，則會在斜拉鋼索上產生漏磁，探傷傳感 器就可反映鋼索缺陷的信息，即當斜拉鋼索通過探傷傳感器時，由于斜拉索鋼絲的磨損產 生的金屬截面積的變化，引起磁化了的鋼索內磁通量的變化，由此探傷傳感器就可捕捉到 有關斜拉索金屬截面積變化信息。這些信息通過A/D轉換器的轉換，將斜拉鋼索局部區(qū)域 中的漏磁場信息進行處理，可檢測到斜拉鋼索的斷絲和銹蝕缺陷，另一方面又可將磁回路 中主磁通強度的變化情況進行處理，可檢測因磨損和銹蝕而引起的斜拉鋼索的金屬截面積 總和的變化信息。對被檢測的斜拉鋼索進行全程編碼的目的，是通過編碼器來確定并記錄各檢測部 位和缺限存在的具體位置。 本技術方案運用了高請晰抗干擾攝像技術，內置自動光圈、自動自平衡逆光補償， 無線音影傳輸系統(tǒng)，四路圖象壓縮卡、四路數字硬盤錄像機，通過微機處理技術來完成外表 面檢查監(jiān)控。具體實施時，通過四臺攝像頭使用分光鏡頭，同時從四個角度進行監(jiān)控和攝下斜 拉索護套表面情況，將光分解成紅、綠、藍三種成份光，然后依據其光強的大小，經光電轉換 器轉換成相應的電信號，然后進行放大處理轉換成亮度信號、彩色信號、同步信號等組成的 視頻信號。通過無線音影傳輸系統(tǒng)、圖象壓縮卡、工控機將其輸出到多畫面處理器，實現單 畫面和多畫面切換，最后通過顯示器輸出現場視頻監(jiān)控圖像，詳細準確顯示出斜拉鋼索表 面的圖像。在檢查過程中可隨時對斜拉鋼索護套表面有缺陷之處進行位置記錄和重點反復 查驗。由于上述探頭、攝像頭和各功能電路/模塊均為現有技術和市售產品，故其具體 的電路結構，相互之間的連接方式和工作原理，在此不再敘述，本領域的普通技術人員，在 掌握和領會了本技術方案的解決問題的思路和方法后，無需經過創(chuàng)造性勞動，即可再現本 技術方案，達到預期的技術效果。圖3中，斜拉索鋼絲探傷傳感器和/或微型光學攝像頭3，沿機器人本體2的徑向 圓周對稱設置。[0045]圖4中，斜拉索鋼絲探傷傳感器和/或微型光學攝像頭3，沿機器人本體2的徑向 圓周均布設置。本檢測系統(tǒng)可以高效安全地實現對斜拉橋纜索、風景區(qū)索道以及大型建筑物的拉 索進行全面檢查護套外表面破損情況和斜拉索護套內鋼索的安全情況，包括斜拉索護套外 表面破損狀況和護套內鋼索的安全情況，對其表面老化、龜裂、脫粉、孔洞及內部斷絲、裂 痕、拉力等各方面進行正確有效的診斷，其檢測效率與檢測過程中的施工安全性是傳統(tǒng)工 藝不可比擬的。由于本實用新型利用專用蠕動式纜索機器人為載體，附加相應的檢測/維護功能 模塊，使原本只具有升降/攀爬功能的機器人變成了具有斜拉索檢測/維護功能的復合功 能裝置，既具有了在斜拉上自由移動/升降/攀爬的功能，又可針對斜拉索進行纜索的相關 檢測/維護工作，工作效率和作業(yè)安全性大大提高。本實用新型可廣泛用于各種索/纜的檢測、維護領域。
權利要求一種高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，包括由上體、下體和移動/支撐機構構成的蠕動式機器人本體和位于地面的機器人控制臺，其特征是在機器人本體上，設置斜拉索鋼絲探傷傳感器、微型光學攝像頭、機器人行程編碼模塊、現場信號放大/處理模塊和數據信號傳輸/發(fā)送模塊；在地面的機器人控制臺，設置數據信號傳輸/接收模塊、斜拉索檢測數據處理模塊和數據庫模塊；所述的數據信號傳輸/發(fā)送模塊和數據信號傳輸/接收模塊之間采用有線或無線信號傳輸模式進行數據傳輸。
2.按照權利要求1所述的高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，其特征是所述的斜拉索 鋼絲探傷傳感器和微型光學攝像頭，設置在機器人本體的上體或下體上。
3.按照權利要求1或2所述的高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，其特征是所述的斜 拉索鋼絲探傷傳感器和微型光學攝像頭，沿機器人本體徑向圓周對稱或均布設置。
4.按照權利要求1所述的高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，其特征是所述的斜拉索 鋼絲探傷傳感器為弱磁無損檢測探頭、聲波探測探頭或X光探傷探頭。
5.按照權利要求1所述的高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，其特征是所述的微型光 學攝像頭為CCD或CMOS感光攝像頭。
6.按照權利要求1所述的高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，其特征是所述的機器人 行程編碼模塊為行程編碼器或移動距離編碼器及其外圍電路。
7.按照權利要求1所述的高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，其特征是所述的現場信 號放大/處理模塊至少包括視頻信號放大電路、模/數轉換電路。
8.按照權利要求1所述的高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，其特征是所述的斜拉索 檢測數據處理模塊至少包括圖像壓縮卡和數字硬盤錄像機。
專利摘要一種高空斜拉索的機器人自動檢測系統(tǒng)，屬工業(yè)機器人領域。包括機器人本體和機器人控制臺，其在機器人本體上，設置斜拉索鋼絲探傷傳感器、微型光學攝像頭、機器人行程編碼模塊、現場信號放大/處理模塊和數據信號發(fā)送模塊，在機器人控制臺，設置數據信號接收模塊、斜拉索檢測數據處理模塊和數據庫模塊；數據信號發(fā)送模塊和數據信號接收模塊之間采用有線或無線信號傳輸模式進行數據傳輸。使原本只具有升降/攀爬功能的機器人變成了具有斜拉索檢測/維護功能的復合功能裝置，工作效率和作業(yè)安全性大大提高，可廣泛用于各種索/纜的檢測、維護領域。
文檔編號B25J19/00GK201645495SQ20102010989
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權日2010年2月8日
發(fā)明者宋太偉 申請人:上海建冶科技工程股份有限公司