本實(shí)用新型涉及一種橋梁高墩裂紋檢測(cè)裝置，屬于橋梁檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國綜合實(shí)力的不斷增強(qiáng)，交通工程基礎(chǔ)設(shè)施日益蓬勃發(fā)展，高速公路及鐵路的橋梁隨之越來越多，近年來我國大部分公路及鐵路橋梁都開始逐步進(jìn)入日常保養(yǎng)和正常使用并行的階段，因此對(duì)橋梁維護(hù)者的專業(yè)素養(yǎng)尤其是檢測(cè)效率提出了很高的要求。為了適應(yīng)交通運(yùn)輸載重量不斷發(fā)展的要求，充分利用現(xiàn)有的橋梁，使之能夠繼續(xù)安全地為交通運(yùn)輸服務(wù)，在實(shí)際的養(yǎng)護(hù)作業(yè)中必須對(duì)橋梁的相關(guān)安全技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，以確保使之符合橋梁安全技術(shù)規(guī)范。

橋梁中最主要也是最普遍的病害表現(xiàn)是結(jié)構(gòu)混凝土上出現(xiàn)可見裂縫，其他現(xiàn)象最終的不利表現(xiàn)，也往往歸結(jié)于出現(xiàn)不允許的裂縫，因此檢測(cè)橋梁的裂縫是否發(fā)展、擴(kuò)展，可以有效評(píng)估橋梁病害狀況及其影響，也是橋梁病害檢測(cè)的主要任務(wù)之一。

在運(yùn)營中的鐵路、公路或城市橋梁中，橋梁裂紋或裂縫檢查有兩種方法：第一種為人工搭設(shè)支架進(jìn)入橋下底面或者是橋檢車輛進(jìn)行人眼近距離檢查，第二種為利用攝像（或?qū)⒁曨l轉(zhuǎn)化為圖像）進(jìn)行裂縫可視化分析。

上述方法對(duì)于橋墩不高（10m以下高度）的情況是可以的，但是對(duì)于高墩（10m 以上），尤其是當(dāng)前橋梁跨越深谷、海洋、河流等時(shí)，顯然難以搭設(shè)支架用第一種方法進(jìn)行檢查，即便有鋼梯，因風(fēng)險(xiǎn)太高，尤其是高墩裂紋和裂縫的檢查，風(fēng)險(xiǎn)更高，根本無法實(shí)施。如果采用第二種方法，由于橋墩往往高達(dá)幾十米，在地面或河面用雙目測(cè)距法檢查裂紋時(shí)，會(huì)出現(xiàn)非常大的誤差，檢測(cè)精度達(dá)不到要求。在空心橋墩內(nèi)部，裂縫檢查時(shí)，上下攀爬用的鋼筋容易生銹，且無照明、缺氧容易窒息，作業(yè)人員人身安全難以得到有效保障。

常規(guī)的檢查裝置一般采用無人飛機(jī)方案或懸吊系統(tǒng)方案，采用無人飛機(jī)攜帶高速攝像機(jī)攝像，雖然適合于檢查有否超量裂縫，但是當(dāng)有裂縫需要修補(bǔ)時(shí)，定位難度大，施工修補(bǔ)困難。因此亟需研制一種檢查裝置來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種橋梁高墩裂紋檢測(cè)裝置，具有檢測(cè)精度高、定位難度低，施工修補(bǔ)簡(jiǎn)易、人員操作安全性強(qiáng)、工作強(qiáng)度低的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種橋梁高墩裂紋檢測(cè)裝置，包括攀爬裝置和控制攀爬裝置作業(yè)的移動(dòng)終端，攀爬裝置包括圖像采集單元、與圖像采集單元連接的通信單元、與通信單元的人機(jī)出口連接的人機(jī)交互單元、與人機(jī)交互單元連接的裝有修補(bǔ)劑的修補(bǔ)單元，圖像采集單元連接通信單元的圖像入口；移動(dòng)終端包括與通信單元的圖像出口連接的圖像處理模塊、與圖像處理模塊連接的顯示單元、通過通信單元的人機(jī)入口與人機(jī)交互單元連接的人機(jī)操控單元。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：攀爬裝置為攀爬機(jī)器人。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：圖像采集單元設(shè)置在攀爬機(jī)器人的頭部，通信單元和人機(jī)交互單元均設(shè)置在攀爬機(jī)器人的軀體上；修補(bǔ)單元包括通過萬向軸萬向連接在攀爬機(jī)器人軀體上的修補(bǔ)機(jī)械臂，修補(bǔ)機(jī)械臂上設(shè)有用于容納修補(bǔ)劑的容納腔、用于遮擋容納腔擠出口的擋片、與人機(jī)交互單元連接的擠出氣缸、連接在擠出氣缸的伸縮桿前端的用于擠出修補(bǔ)劑的推擠塊、設(shè)置在推擠塊前端的密封圈。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：修補(bǔ)劑為混凝土裂縫封閉膏。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：圖像采集單元為高清攝像頭。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：通信單元為光纜或無線傳輸系統(tǒng)。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：移動(dòng)終端為筆記本電腦，人機(jī)操控單元為操控手柄。

由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得的技術(shù)進(jìn)步是：本裝置安全可靠，成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便，解決人為主觀因素影響橋梁健康狀況的評(píng)判問題。并且有效地解決了圖像不連續(xù)、漏拍或重復(fù)拍攝現(xiàn)象的存在和檢測(cè)準(zhǔn)度不高、檢測(cè)效率低的問題，檢測(cè)結(jié)果直觀、可靠，可廣泛應(yīng)用于水橋、旱橋的裂縫檢測(cè)。

通信單元為光纜或無線傳輸系統(tǒng)，光纜適于水底信號(hào)傳輸測(cè)試，無線傳輸系統(tǒng)適于非水底信號(hào)作業(yè)傳輸，無線傳輸系統(tǒng)可以為ZigBee模塊，能耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，實(shí)用性強(qiáng)。

修補(bǔ)劑為混凝土裂縫封閉膏，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.良好的彈性、低收縮率及優(yōu)異的粘結(jié)性能，保證了與基層混凝土的優(yōu)異粘結(jié)能力，不脫落、不開裂；2. 優(yōu)異的防水性能，保護(hù)其修補(bǔ)的混凝土中的鋼筋免遭侵蝕，提高了抗碳化、抗氯離子參透的能力；3. 強(qiáng)度大于M50，能夠在局部替代高強(qiáng)混凝土，施工簡(jiǎn)單易行；4. 與混凝土顏色相近，成品美觀。

本實(shí)用新型的修補(bǔ)機(jī)械臂，通過擠出氣缸的動(dòng)作，推動(dòng)伸縮桿帶動(dòng)推擠塊實(shí)現(xiàn)修補(bǔ)劑的擠出，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于裝配，擋片用于遮擋擠出口，當(dāng)需要修補(bǔ)時(shí)，擋片繞擋片軸旋轉(zhuǎn)露出擠出口，當(dāng)修補(bǔ)完畢時(shí)，擋片轉(zhuǎn)回蓋住擠出口，避免修補(bǔ)劑暴露在空氣中，提高修補(bǔ)劑的有效使用。

本實(shí)用新型采用攀爬機(jī)器人，定位難度低，攀爬機(jī)器人上設(shè)有修補(bǔ)單元，利用人機(jī)操控單元操控修補(bǔ)單元，施工修補(bǔ)簡(jiǎn)易，誤差小，漏檢率低，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，同時(shí)攜帶方便，有效解決檢測(cè)人員不得不攜帶多種橋梁檢測(cè)設(shè)備的問題，檢測(cè)精度高，檢測(cè)速度快，易于推廣。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)連接框圖；

圖2是本實(shí)用新型修補(bǔ)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、修補(bǔ)劑，2、容納腔，3、擋片，4、擠出氣缸，5、推擠塊，6、密封圈，7、萬向軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明：

如圖1和圖2所示，一種橋梁高墩裂紋檢測(cè)裝置，包括攀爬裝置和控制攀爬裝置作業(yè)的移動(dòng)終端，攀爬裝置包括圖像采集單元、與圖像采集單元連接的通信單元、與通信單元的人機(jī)出口連接的人機(jī)交互單元、與人機(jī)交互單元連接的裝有修補(bǔ)劑的修補(bǔ)單元，圖像采集單元連接通信單元的圖像入口；移動(dòng)終端包括與通信單元的圖像出口連接的圖像處理模塊、與圖像處理模塊連接的顯示單元、通過通信單元的人機(jī)入口與人機(jī)交互單元連接的人機(jī)操控單元；攀爬裝置為負(fù)壓吸附式攀爬機(jī)器人，如可以為International Climbing Machines（ICM）公司或其他公司生產(chǎn)的攀爬機(jī)器人。

圖像采集單元設(shè)置在攀爬機(jī)器人的頭部，通信單元和人機(jī)交互單元均設(shè)置在攀爬機(jī)器人的軀體上，修補(bǔ)單元為攀爬機(jī)器人的修補(bǔ)機(jī)械臂，修補(bǔ)劑為混凝土裂縫封閉膏。

修補(bǔ)單元包括通過萬向軸7萬向連接在攀爬機(jī)器人軀體上的修補(bǔ)機(jī)械臂，修補(bǔ)機(jī)械臂上設(shè)有用于容納修補(bǔ)劑1的容納腔2、用于遮擋容納腔2擠出口的擋片3、與人機(jī)交互單元連接的擠出氣缸4、連接在擠出氣缸4的伸縮桿前端的用于擠出修補(bǔ)劑1的推擠塊5、設(shè)置在推擠塊5前端的密封圈6，為擠出氣缸4提供電力支撐的是鋰電池，容納腔2下端擠出口處為尖嘴狀，類似擠牙膏，便于實(shí)際使用，不浪費(fèi)。

圖像采集單元為高清攝像頭，通信單元為光纜或無線傳輸系統(tǒng)，如無線傳輸系統(tǒng)可以為ZigBee模塊，能耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，信號(hào)損耗少，實(shí)用性強(qiáng)；移動(dòng)終端為筆記本電腦，人機(jī)操控單元為操控手柄，易于操控，互動(dòng)性強(qiáng)。

攀爬機(jī)器人攜帶圖像采集單元（如高清攝像機(jī)或高清攝像頭）、通信單元、人機(jī)交互單元和修補(bǔ)機(jī)械臂做成的修補(bǔ)單元進(jìn)行橋梁攀爬，修補(bǔ)機(jī)械臂內(nèi)的筒形容納腔內(nèi)容納有混凝土裂縫封閉膏，地面或橋面或水面船上配置筆記本電腦做成的移動(dòng)終端，檢修人員通過筆記本電腦上配置的操控手柄，來操控攀爬機(jī)器人攀上橋墩進(jìn)行檢查，檢查的圖像實(shí)時(shí)通過通信單元傳回筆記本電腦，筆記本電腦內(nèi)的圖像處理模塊對(duì)圖像進(jìn)行分析并得到裂縫信息，通過顯示單元進(jìn)行直觀顯示，檢修人員根據(jù)裂縫信息作出修補(bǔ)決策，若需要修補(bǔ)，則通過操控手柄控制攀爬機(jī)器人啟動(dòng)修補(bǔ)機(jī)械臂向裂縫或裂紋注入修補(bǔ)劑。

修補(bǔ)時(shí)，萬向軸7確保修補(bǔ)機(jī)械臂的萬向轉(zhuǎn)動(dòng)，提高靈活性，適于裂縫的走向；與人機(jī)交互單元連接的擠出氣缸4的伸縮桿推動(dòng)推擠塊5向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)擋片3打開，二者協(xié)同作用將修補(bǔ)劑擠出，密封圈6確保密封性能。修補(bǔ)完成后，擋片3回位，繼續(xù)遮擋容納腔2擠出口。

本裝置測(cè)試精度高，測(cè)試數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比，識(shí)別率達(dá)到95%，裂縫寬度在0.4mm以下檢測(cè)誤差在0.1mm以內(nèi)，裂縫寬度在0.4mm以上檢測(cè)誤差在0.15mm以內(nèi)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。