一种适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及桥梁检测技术领域，尤其涉及一种适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统及检测方法。

背景技术

混凝土桥梁构件需要定期进行检测，从而判断是否有裂缝存在进而判断桥梁是否需要修补维护甚至报废。

对混凝土桥梁底面的裂缝进行检测的设备及方法多种多样，目前国内外主要检测方法是人工检测和巡检机器人检测；

人工检测得到的数据不够准确、检测速度慢、消耗时间长、效率低、危险性高且劳动强度大；

使用现有技术中的巡检机器人虽能够降低劳动强度并降低了危险性，但适用范围不广，造价成本高且稳定性差，容易出现图像不连续、漏拍或重复拍摄问题，检测效率低下；

专利号为CN2014108071的中国发明专利公开了一种基于数字图像处理的混凝土桥梁裂缝检测装置，利用相机拍摄桥体，并基于图像处理自动检测桥体裂缝，虽一定程度上降低了检测成本并提升了效率，但需要人工携带相机多位置进行挪动、劳动强度大、部分桥底不便于布置相机、整体灵活性差且检测死角较多、使用局限大。

因此，需要一种实用、便捷、使用过程劳动强度低、检测效率高效果好、检测死角少的适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统。

发明内容

本申请实施例通过提供一种适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统，解决了现有技术中混凝土构件裂缝的检测装置使用过程繁琐、使用时需要人工参与量大、检测效率低且效果差死角多的技术问题，实现了适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统实用、便捷、使用过程劳动强度低、检测效率高效果好、检测死角少的技术效果。

本申请实施例提供了一种适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统，包括移位承载车、横置承载杆、拼接杆组件和图像采集组件；

所述移位承载车在桥面上行走，一侧固定有横向设置的外伸承载杆；外伸承载杆的远离移位承载车的一端固定有定位承载箱；定位承载箱内置卷扬，提升连接带缠绕定位在卷扬上且底部固定在横置承载杆上；

所述横置承载杆包括伸缩承载杆和固定在伸缩承载杆上的定位板；

所述伸缩承载杆远离墩柱的一端固定有杆端配重，靠近墩柱的一端固定有杆头承载体；

所述拼接杆组件包括拼接杆、固定在拼接杆远离杆头承载体的一端的弧形软板和设在弧形软板外凸面上的条形磁铁；

一个杆头承载体上定位有两个拼接杆，拼接杆形变或转动时会避开墩柱；两个拼接杆组件组合后呈菱形；

所述图像采集组件包括定位在拼接杆上的承载块体和固定在承载块体上的拍摄组件。

优选的，一个杆头承载体上定位的两个拼接杆分别为第一杆体和第二杆体，二者对称设置且结构相同，二者的一端均转动连接在所述杆头承载体上，在转动驱动组件的带动下进行转动，二者的组合呈V字形。

优选的，所述提升连接带的数量为两根，均为软质带体，分别为第一带体和第二带体，二者均顶端定位在卷扬上，底端定位在横置承载杆上，二者在横置承载杆上的固定点之间的间距大于40厘米。

优选的，所述定位板上还设有泵气组件，泵气组件为气泵、气阀和输气管的组合；

所述提升连接带为带状软管，内部空间与泵气组件连通，在将横置承载杆提升至目标高度后，控制单元控制泵气组件运行向提升连接带内泵气使其膨胀。

优选的，其特征在于：所述拼接杆为气囊柱。

优选的，所述杆头承载体远离所述伸缩承载杆的端面上固定有两个引导硬质管，引导硬质管为方管，二者均横向设置，二者之间的角度为45至75度，长度均小于50厘米，用于承载定位拼接杆并为其导向；

所述拼接杆包括条状软片和弹力软片；

所述条状软片为长条形的带状片体，材质为金属或橡胶，一端固定在引导硬质管上且插入引导硬质管；

所述弹力软片为带状橡胶膜，边缘固定在条状软片上，与条状软片共同形成了一个条状空间；

所述条状空间与泵气组件连通，在泵气组件的控制下进行涨缩，条状空间涨大时，拼接杆发生弯折。

优选的，所述弹力软片上固定有多个塑形绳，塑形绳为塑料绳或钢丝绳，紧贴在弹力软片上且两端固定在条状软片上，自身的长度为弹力软片收缩状态下的宽度的1.4倍至1.8倍，塑形绳两端的固定点的连线与条状软片的宽度方向相同。

优选的，所述条状软片的面积为弹力软片收缩状态下的1.4至1.6倍，弹力软片仅覆盖了条状软片的下半部分；

固定有弹力软片的面上未固定弹力软片的位置固定有软质导轨，软质导轨为长条状的橡胶导轨；

所述软质导轨紧贴条状软片布置且水平设置；

所述承载块体内置滑动驱动组件，在控制单元的控制下进行移动。

优选的，所述拼接杆包括条状软片和弹力软片；

所述条状软片为长条形的带状片体，材质为金属或橡胶；

所述弹力软片为带状橡胶膜，边缘固定在条状软片上，与条状软片共同形成了一个条状空间；所述条状软片的面积为弹力软片收缩状态下的1.4至1.6倍；

所述杆头承载体为纵截面为匚字形的板体，其上固定有两根以上的纵向设置的固定杆，固定杆为硬质杆体且与杆头承载体垂直；

同一个适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统的组成拼接杆的两个条状软片的端部固定在一起；

两块条状软片的未固定有弹力软片的面均固定在固定杆上；位于这两块条状软片上的软质导轨也衔接固定在一起。

一种适用于桥梁的构件裂缝检测方法，配套适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统，进行检测时使用两套适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统组合在一起使用，两台移位承载车分别在道路两侧行进；步骤依次为：

1)首先控制两台移位承载车使上桥面，控制外伸承载杆伸长并控制提升连接带释放直至提升连接带的底部触地；

2)而后将横置承载杆及其上的拼接杆组件和图像采集组件运输至桥底，并放置在地面上，两台适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统的两套拼接杆组件组合形成一个套在墩柱上的菱形的杆组；

3)将提升连接带的底部固定在横置承载杆上，并控制卷扬运行，将横置承载杆提升至距离桥底小于3米的位置；

4)控制两台移位承载车同向同速移动，同时控制图像采集组件进行图像采集；在此过程中若遇到墩柱，则控制拼接杆转动，并在转动前控制即将接触墩柱的拼接杆上的条形磁铁断电；在通过墩柱后控制发生转动的拼接杆复位；整个系统的移动过程中，保持至少两块弧形软板上的条形磁铁吸附在一起，进而保障拍摄的稳定性；

5)待检测作业完成，则释放提升连接带，使得横置承载杆触地，最后进行拆分。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过提供一种适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统，通过自身结构的变形平稳的避开墩柱在桥底滑行并记录图像，通过悬吊的方式定位摄像组件，基于图像识别进行裂缝检测；有效解决了现有技术中混凝土构件裂缝的检测装置使用过程繁琐、使用时需要人工参与量大、检测效率低且效果差死角多的技术问题，进而实现了适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统实用、便捷、使用过程劳动强度低、检测效率高效果好、检测死角少的技术效果。

附图说明

图1为本申请适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统的整体结构示意图；

图2为移位承载车与横置承载杆及拼接杆组件的位置关系示意图；

图3为拼接杆组件的结构示意图；

图4为拼接杆的结构示意图；

图5为条状软片与弹力软片及软质导轨的位置关系示意图；

图6为拼接杆组件的形变状态示意图；

图7为固定杆与条状软片的位置关系示意图；

图8为条状软片与杆头承载体的位置关系示意图；

图9为拼接杆组件与墩柱的位置关系示意图。

图中：

墩柱001、移位承载车100、车体配重110、外伸承载杆120、定位承载箱130、提升连接带140、第一带体141、第二带体142、横置承载杆200、伸缩承载杆210、定位板220、监控摄像头230、测距组件240、杆端配重250、杆头承载体260、转动驱动组件261、引导硬质管262、固定杆263、拼接杆组件300、拼接杆310、条状软片311、弹力软片312、塑形绳313、弧形软板320、条形磁铁330、软质导轨340、图像采集组件400、承载块体410、拍摄组件420、泵气组件500。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述；附图中给出了本发明的较佳实施方式，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式；相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

如图1和图2所示，本申请适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统包括移位承载车100、横置承载杆200、拼接杆组件300、图像采集组件400、动力组件和控制单元。

所述移位承载车100起到承载作用，在桥面上靠见桥面边缘的位置的行车道上行走，为箱体结构或框架结构，底部设有行进轮；

所述移位承载车100的一侧固定有横向设置的外伸承载杆120，另一侧固定有车体配重110；所述外伸承载杆120为电动伸缩杆，一端固定在移位承载车100上且伸出桥面；外伸承载杆120的远离移位承载车100的一端固定有定位承载箱130，定位承载箱130为空心块体或箱体结构，内置卷扬，底部设有用于透出提升连接带140的通槽；所述提升连接带140缠绕定位在卷扬上，卷扬运行时，提升连接带140被卷收或释放；所述提升连接带140的数量为两根，均为软质带体，分别为第一带体141和第二带体142，二者均顶端定位在卷扬上，底端定位在横置承载杆200上，二者在横置承载杆200上的固定点之间的间距大于40厘米，起到悬吊横置承载杆200的作用。

所述横置承载杆200整体为伸缩杆结构，包括伸缩承载杆210、定位板220、杆端配重250和杆头承载体260；所述伸缩承载杆210为横向设置的电动伸缩杆，长度方向与桥梁的宽度方向相同或近似；所述定位板220为硬质板体，横向设置，固定在所述伸缩承载杆210的顶部，起到承载与连接的作用；所述提升连接带140的底部固定点位于定位板220上；所述伸缩承载杆210的收缩状态下的长度大于0.2倍的桥梁的宽度；所述伸缩承载杆210远离墩柱001的一端固定有起到配重作用的杆端配重250，靠近墩柱001的一端固定有用于承载定位拼接杆组件300的杆头承载体260；所述杆头承载体260为板形、块体或框架结构。

伸缩承载杆210的存在能够使得本申请整个系统适用于不同宽度的桥梁。

所述拼接杆组件300在保障图像采集组件400的稳定性的同时通过自身形变避开墩柱001，包括拼接杆310、弧形软板320和条形磁铁330；

一个杆头承载体260上定位有两个拼接杆310，分别为第一杆体和第二杆体，二者对称设置且结构相同，二者的一端均转动连接在所述杆头承载体260上，在转动驱动组件261的带动下进行转动，二者的组合呈V字形；所述转动驱动组件261优选为电机与齿轮的组合，在控制单元的控制下运行；所述拼接杆310远离杆头承载体260的一端固定有橡胶材质的弧形软板320，弧形软板320整体为弧形，展开后近似矩形，外凸的面上设有多个凹槽，这些凹槽用于承载固定条形磁铁330；所述条形磁铁330为电磁铁，均纵向设置，每块弧形软板320上至少设有5块及以上的条形磁铁330。

所述图像采集组件400用于采集并处理桥体图像信息，包括承载块体410和拍摄组件420；所述承载块体410用于承载固定所述拍摄组件420，定位在拼接杆310上，起到承载固定拍摄组件420的作用，每个拼接杆组件300至少包括一套图像采集组件400；所述拍摄组件420的主体为摄像头，固定在所述承载块体410的顶部，用于拍摄并处理桥底的图像，为现有技术，在此不进行赘述，具体可参照专利号为CN2014108071的中国发明专利。

所述动力组件用于为本申请适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统各部件的运行提供动力，所述控制单元起到控制适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统各部件协调运行的作用，均为现有技术，在此不进行赘述。

优选的，所述控制单元为可编程逻辑控制器与控制按键的组合。

本申请实施例的适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统实际使用时：

如图1和6所示，进行检测时使用两套适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统组合在一起使用，两台移位承载车100分别在道路两侧行进；

1.首先控制两台移位承载车100使上桥面，控制外伸承载杆120伸长并控制提升连接带140释放直至提升连接带140的底部触地；

2.而后将横置承载杆200及其上的拼接杆组件300和图像采集组件400运输至桥底，并放置在地面上，两台适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统的两套拼接杆组件300组合形成一个套在墩柱001上的菱形的杆组；

3.将提升连接带140的底部固定在横置承载杆200上，并控制卷扬运行，将横置承载杆200提升至距离桥底小于3米的位置；

4.控制两台移位承载车100同向同速移动，同时控制图像采集组件400进行图像采集；在此过程中若遇到墩柱，则控制拼接杆310转动，并在转动前控制即将接触墩柱001的拼接杆310上的条形磁铁330断电；在通过墩柱001后控制发生转动的拼接杆310复位；整个系统的移动过程中，保持至少两块弧形软板320上的条形磁铁330吸附在一起(即若两个第一杆体彼此分离，则需要维持两个第二杆体吸附在一起)，进而保障拍摄的稳定性；

5.待检测作业完成，则释放提升连接带140，使得横置承载杆200触地，最后进行拆分。

优选的，为了进一步的提高系统运行的稳定性，优选的，所述定位板220上还设有泵气组件500，泵气组件500为气泵、气阀和输气管的组合；所述提升连接带140为带状软管，内部空间与泵气组件500连通，在将横置承载杆200提升至目标高度后，控制单元控制泵气组件500运行向提升连接带140内泵气使其膨胀。

优选的，为了进一步的提升本申请系统的适用性，使其能够适用于不同的墩柱001，所述拼接杆310为电动伸缩杆结构，在控制单元的控制下进行伸缩。

优选的，为了提高检测效果并进行有针对性的检测，所述承载块体410在控制单元的控制下滑动定位在所述拼接杆310上，其滑动的方式优选为滑块沿导轨移动。

优选的，为了进一步的提升本申请系统的适用性，并减少人工参与，所述伸缩承载杆210上设有用于监控的监控摄像头230，还设有用于测量自身与墩柱之间距离以及墩柱001的大小的测距组件240；实际进行移位及图像采集时，控制单元依据来自测距组件240的信息自动控制移位承载车100的移动与拼接杆310的转动；操作人员通过监控摄像头230监控作业的进行。

为了减轻系统整体重量、降低能耗、增加续航、减少启停时的摆动惯性、降低震动、减少噪音、降低成本、保障画面稳定性并减少拍摄组件420的震动损伤，优选的，所述拼接杆310为气囊柱。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

解决了现有技术中混凝土构件裂缝的检测装置使用过程繁琐、使用时需要人工参与量大、检测效率低且效果差死角多的技术问题，实现了适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统实用、便捷、使用过程劳动强度低、检测效率高效果好、检测死角少的技术效果。

实施例二

为了在上述实施例的基础上降低成本并减轻拼接杆组件300及其上承载的部件的重量，如图3所示，本申请实施在上述实施例的基础上取消了转动驱动组件261的设置，并对杆头承载体260的结构及拼接杆310的结构进行了一定的优化改进，具体为：

所述杆头承载体260为起到承载作用的块体，其远离所述伸缩承载杆210的端面上固定有两个引导硬质管262，引导硬质管262为方管，二者均横向设置，二者之间的角度为45至75度，长度均小于50厘米，用于承载定位拼接杆310并为其导向；

所述拼接杆310包括条状软片311和弹力软片312；

所述条状软片311为长条形的带状片体，材质为金属或橡胶，一端固定在引导硬质管262上且插入引导硬质管262；

所述弹力软片312为带状橡胶膜，与条状软片311的轮廓近似，边缘固定在条状软片311上，与条状软片311共同形成了一个条状空间；所述条状空间与泵气组件500连通，在泵气组件500的控制下进行涨缩，条状空间涨大时，拼接杆310发生弯折；所述第一杆体和第二杆体的弹力软片312相对设置；在需要拼接杆310分离并避开墩柱001时，控制拼接杆310发生弯折，以此达到实施例一中的控制拼接杆310转动进而避开墩柱001的效果。

优选的，如图4所示，所述弹力软片312上固定有多个塑形绳313，塑形绳313为塑料绳或钢丝绳，紧贴在弹力软片312上且两端固定在条状软片311上，自身的长度为弹力软片312收缩状态下的宽度的1.4倍至1.8倍，塑形绳313两端的固定点的连线与条状软片311的宽度方向相同。

为了提高检测效果并进行有针对性的检测，如图5所示，所述条状软片311的面积为弹力软片312收缩状态下的1.4至1.6倍，弹力软片312仅覆盖了条状软片311的下半部分；固定有弹力软片312的面上未固定弹力软片312的位置固定有软质导轨340，软质导轨340为长条状的橡胶导轨，用于为承载块体410的移动导向；所述软质导轨340紧贴条状软片311布置且水平设置；所述承载块体410内置滑动驱动组件，在控制单元的控制下进行移动。

实施例三

为了在节约成本的前提下拓展检测视野，如图7至图9所示，本申请实施例在上述实施例的基础上对杆头承载体260的结构及拼接杆310的结构进行了一定的优化改进，具体为：

所述拼接杆310包括条状软片311和弹力软片312；

所述条状软片311为长条形的带状片体，材质为金属或橡胶；

所述弹力软片312为带状橡胶膜，与条状软片311的轮廓近似，边缘固定在条状软片311上，与条状软片311共同形成了一个条状空间；所述条状软片311的面积为弹力软片312收缩状态下的1.4至1.6倍；

所述杆头承载体260为纵截面为匚字形的板体，其上固定有两根以上的纵向设置的固定杆263，固定杆263为硬质杆体且与杆头承载体260垂直；同一个适用于桥梁的构件裂缝自动检测系统的组成拼接杆310的两个条状软片311的端部固定在一起，形成了一块近似U形的板；两块条状软片311的未固定有弹力软片312的面均固定在固定杆263上；位于这两块条状软片311上的软质导轨340也衔接固定在一起；实际使用时，图像采集组件400能够在软质导轨340上任意滑动，配合拼接杆组件300的形变与移动及提升连接带140的收放能够进行重点检测位置的切换；检测视野也会更广，检测死角会进一步的减少。

软质的拼接杆310能够适用多种不同大小的墩柱001。

优选的，为了减少图像采集组件400移动时的摩擦力，所述弹力软片312上涂有润滑油。

优选的，所述拍摄组件420通过转动架定位在承载块体410上，转动架用于在控制单元的控制下带动拍摄组件420转动。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。