本發(fā)明涉及橋梁安全檢測技術領域，特別是涉及一種橋梁自動檢測系統(tǒng)及檢測方法。

背景技術：

及時對既有公路橋梁的技術狀況進行檢測、評估、識別和修復是防止橋梁事故的重要手段，也是橋梁管理部門最為重要的日常工作。及早發(fā)現(xiàn)橋梁病害及異?，F(xiàn)象是保證橋梁使用安全的重要前提，也可為橋梁維修養(yǎng)護提供科學依據，以延長橋梁的使用壽命。因此，橋梁檢測是其使用過程中一項非常重要的工作，檢測數據的全面性和準確性是后續(xù)管養(yǎng)工作的重要依據。

目前，公路橋梁檢測存在以下主要技術難題：1)主要受力構件檢測難度大，難以抵近觀察。橋梁主要受力構件一般都位于檢測人員難以到達的位置，如梁橋的主梁一般都位于橋面板下面。而橋下多為峽谷、河流、沼澤和道路等，人們難以抵達。目前常用的抵近手段主要有支架和橋檢車等。2)檢測不全面。受制于橋梁結構的大尺度和橋址的限制，目前人們一般只能選擇一些關鍵截面進行檢測。3)檢測結果精度差。依據目前的橋梁技術狀況評定標準和技術條件，只能對橋梁缺陷進行定性評定。如裂縫數量、剝落面積等只能估算，精確程度完全依靠檢測人員的個人水平。4)檢測費用高。公路橋梁數量十分巨大，需要檢測的受力構件更是橋梁數量的上百倍，而檢測過程完全需要人工操作，且很多場合需要租用昂貴的橋檢車，因此費用昂貴。5)工作量大。按照現(xiàn)行的橋梁技術狀況評定標準，每一個橋梁受力構件的每一種缺損形式都需要給出定量描述，這使得橋梁技術狀況評定的后期內業(yè)工作非常繁重。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種橋梁自動檢測系統(tǒng)及檢測方法，該橋梁自動檢測系統(tǒng)及檢測方法能夠自動完成不同跨數、不同梁高、變截面梁高、不同曲率半徑梁橋的檢測工作。

本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種橋梁自動檢測系統(tǒng)，包括：

用于采集橋梁數據的數據采集設備；

用于控制各部件活動指令傳輸和接收所述數據采集設備數據信號的控制器；

用于承載所述數據采集設備，并將所述數據采集設備輸送至指定位置的位置調節(jié)裝置；其中：所述位置調節(jié)裝置包括：

能夠在橋面上自由移動的行走系統(tǒng)(1)，

位于行走系統(tǒng)(1)上方，且為水平方向設置的懸臂支架(3)，所述懸臂支架(3)通過回轉支承(2)與行走系統(tǒng)(1)的頂部連接；

通過旋轉連接器(4)與所述懸臂支架(3)連接的伸縮桿；

用于承載所述數據采集設備的采集器行走托架(8)，所述伸縮桿的一端與旋轉連接器(4)固定連接，所述伸縮桿的另一端與所述采集器行走托架(8)的一端相鉸接；在所述采集器行走托架(8)上安裝有纜繩拖曳器(11)，所述數據采集設備固定在所述纜繩拖曳器(11)上。

進一步：所述伸縮桿包括支架套管(5)和自適應伸縮臂(7)；所述支架套管(5)與旋轉連接器(4)固定連接，所述自適應伸縮臂(7)的一端插入所述支架套管(5)內，所述自適應伸縮臂(7)的另一端與所述采集器行走托架(8)的一端通過動力旋轉軸相鉸接。

進一步：如果主梁高度很大，自適應伸縮臂(7)可加長。

更進一步：在所述支架套管(5)的側壁安裝有穩(wěn)定器(6)。

進一步：所述位置調節(jié)裝置有兩套，兩套位置調節(jié)裝置的采集器行走托架(8)之間通過軌道連接器(9)相連接。

更進一步：所述數據采集設備包括圖像設備、視頻采集設備、以及超聲波檢測設備中的一種或者是多種。

更進一步：所述系統(tǒng)各部件、數據采集設備與控制器之間通過數據線或者是無線通信天線進行數據交互；所述控制器分別與行走系統(tǒng)(1)的控制部件、回轉支承(2)的控制部件、以及伸縮桿的控制部件進行數據通信。

還包括與上述數據采集設備固定連接的測距系統(tǒng)、測平系統(tǒng)和補光系統(tǒng)。

一種橋梁自動檢測系統(tǒng)的檢測方法，至少包括如下步驟：

步驟101、將兩套行走系統(tǒng)(1)置于待測橋孔的橋面兩側；通過回轉支承(2)帶動懸臂支架(3)在水平面內進行旋轉運動，直至懸臂支架(3)的活動端位于橋梁護欄的外側；

步驟102、通過旋轉連接器(4)，將伸縮桿調至豎向；

步驟103、調節(jié)伸縮桿的長度，隨后通過動力旋轉軸釋放采集器行走托架(8)，使得采集器行走托架(8)呈水平狀態(tài)；且位于橋梁的下方；

步驟104、通過軌道連接器(9)將兩個采集器行走托架(8)進行連接，并鎖緊；

步驟105、通過纜繩拖曳器(11)將數據采集設備置于采集器行走托架(8)上；

步驟106、使數據采集設備沿采集器行走托架(8)橫向移動，或使之沿橋墩上下移動,依次在指定位置開啟數據采集設備；同時控制器接收數據采集設備的數據信息；

步驟107、縱橋向移動行走系統(tǒng)(1)至下一位置，重復步驟106；

步驟108、當遇到橋墩時，首先斷開軌道連接器(9)，然后通過纜繩拖曳器(11)將數據采集設備懸空，之后通過動力旋轉軸將采集器行走托架(8)收起，使得采集器行走托架(8)與伸縮桿平行；

步驟109、行走系統(tǒng)(1)移位通過橋墩后，隨后重復步驟101至步驟107。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

1)適用范圍廣：本發(fā)明適用于占橋梁總數90％以上的各種橋梁，包括等高度裝配式直梁橋和斜梁橋、變高度大跨度連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構橋、以及曲線梁橋；亦可對部分拱橋主拱圈、斜拉橋及懸索橋的主梁進行檢測；大幅提高橋梁檢測精度和效率。

2)檢測精度大幅提高：①本發(fā)明中的穩(wěn)定器和軌道連接器將形成一套反力穩(wěn)定系統(tǒng)，可大幅降低采集器行走托架在檢測過程中的振動；②本發(fā)明將利用測距和測平結果，實現(xiàn)混凝土裂縫、缺損等病害指征圖像的有效糾偏和無靶標識別；③本發(fā)明可根據梁底曲線實時調節(jié)采集器行走托架的高度，使之與梁底的距離固定在50cm?；谏鲜鰞热?，本發(fā)明可定量識別橋梁病害指征；且相對于既有視覺檢測系統(tǒng)，檢測精度可提高90％以上。例如，對裂縫寬度和長度的檢測精度可達到0.02mm。

3)檢測效率大幅提高：本發(fā)明將使橋梁檢測外業(yè)中不需要專業(yè)檢測人員，且避免了橋檢車的回收支腿等傳統(tǒng)操作；同時，內業(yè)采用計算機處理檢測數據，自動出具檢測報告；因此可提高檢測效率80％以上。

4)網格化全面檢測：相對于目前僅對控制截面進行檢測的傳統(tǒng)做法，本發(fā)明通過數據采集設備在橫橋向及縱橋向規(guī)則移動，可對主梁實現(xiàn)網格化的100％全面檢測；同時，也可對支座、蓋梁和橋墩進行檢測。除主要的受力損傷外，本發(fā)明還可用于檢測原始制作缺陷、環(huán)境腐蝕等損傷，為全面客觀評價橋梁的技術狀況提供基礎數據；

5)數據采集設備集成了測距、測平、補光、拍照、攝像等功能，可使裂縫寬度等橋梁技術狀況指標的識別精度提高90％以上，達到0.02mm，完全滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的工作狀態(tài)圖的主視圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的工作狀態(tài)圖的左視圖；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例中位置調節(jié)裝置初始狀態(tài)的主視圖；

圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例中位置調節(jié)裝置初始狀態(tài)的左視圖；

圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟101)狀態(tài)的主視圖；

圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟101)狀態(tài)的左視圖；

圖7是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟101)狀態(tài)的主視圖；

圖8是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟101)狀態(tài)的左視圖；

圖9是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟102)狀態(tài)的主視圖；

圖10是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟102)狀態(tài)的左視圖；

圖11是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟103)狀態(tài)的主視圖；

圖12是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟103)狀態(tài)的左視圖；

圖13是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟103)狀態(tài)的主視圖；

圖14是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟103)狀態(tài)的左視圖；

圖15是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟103)狀態(tài)的主視圖；

圖16是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟103)狀態(tài)的左視圖；

圖17是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟104)狀態(tài)的主視圖；

圖18是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟104)狀態(tài)的左視圖；

圖19是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟105和106)狀態(tài)的主視圖；

圖20是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟105和106)狀態(tài)的左視圖；

圖21是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟107)狀態(tài)的主視圖；

圖22是本發(fā)明優(yōu)選實施例的步驟107)狀態(tài)的左視圖；

其中：1、行走系統(tǒng)；2、回轉支承；3、懸臂支架；4、旋轉連接器；5、支架套管；6、穩(wěn)定器；7、自適應伸縮臂；8、采集器行走托架；9、軌道對接器；10、信息采集器；11、纜繩拖曳器。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1至圖22，一種橋梁自動檢測系統(tǒng)，包括電子檢測設備，該電子檢測設備包括用于采集橋梁數據的數據采集設備、用于控制各部件活動指令傳輸和接收所述數據采集設備數據信號的控制器；控制器內可以根據需要安裝特定的系統(tǒng)控制軟件和數據分析軟件同時還包括：用于承載所述數據采集設備，并將所述數據采集設備輸送至指定位置的位置調節(jié)裝置；其中：所述位置調節(jié)裝置包括：

能夠在橋面上自由移動的行走系統(tǒng)1，行走系統(tǒng)1包括安裝了電源與直流伺服電機驅動裝置的行走底盤，負責整個系統(tǒng)的動力供給；并利用控制器整個系統(tǒng)各部件的移動；

位于行走系統(tǒng)1上方，且為水平方向設置的懸臂支架3，所述懸臂支架3通過回轉支承2與行走系統(tǒng)1的頂部連接；

通過旋轉連接器4與所述懸臂支架3連接的伸縮桿；

用于承載所述數據采集設備的采集器行走托架8，所述伸縮桿的一端與旋轉連接器4固定連接，所述伸縮桿的另一端與所述采集器行走托架8的一端相鉸接；為了實現(xiàn)對橋墩進行檢測，在本優(yōu)選實施例中，在所述采集器行走托架8上安裝有纜繩拖曳器11，所述數據采集設備固定在所述纜繩拖曳器11上；這樣就可以使數據采集設備沿著橋墩上下移動。

伸縮桿的實現(xiàn)方式有很多種，此處舉一個優(yōu)選的實施例進行說明問題：所述伸縮桿包括支架套管5和自適應伸縮臂7；所述支架套管5與旋轉連接器4固定連接，所述自適應伸縮臂7的一端插入所述支架套管5內，所述自適應伸縮臂7的另一端與所述采集器行走托架8的一端通過動力旋轉軸相鉸接。

在所述支架套管5的側壁安裝有穩(wěn)定器6，將帶阻尼作用的穩(wěn)定器6旋轉并抵住梁體，以減少支架套管，乃至整個伸縮桿在檢測過程中的振動。

為了提高采集器行走托架8的平穩(wěn)性，所述位置調節(jié)裝置有兩套，兩套位置調節(jié)裝置的采集器行走托架8之間通過軌道連接器9相連接。

所述數據采集設備包括圖像設備、視頻采集設備、以及超聲波檢測設備中的一種或者是多種。

所述數據采集設備與控制器之間通過數據線或者是無線通信天線進行數據交互；所述控制器分別與行走系統(tǒng)1的控制部件、回轉支承2的控制部件、以及伸縮桿的控制部件進行數據通信。

為了保證照相或者攝像裝置的圖像采集質量，還包括與上述數據采集設備固定連接的補光系統(tǒng)。上述補光系統(tǒng)為閃光燈或者是探照燈中的一種。

為了保證照相或者攝像的圖像在處理過程中的精確糾偏，提高橋梁損傷識別精數，還包括與上述數據采集設備固定連接的測距系統(tǒng)、測平系統(tǒng)和補光系統(tǒng)。

在上述優(yōu)選實施例中：控制器主要有三個作用：1)、依據橋梁設計參數，控制各部件的移動或旋轉；2)、根據橋梁設計參數，控制數據采集設備的移動和采集；3)、采集所得數據的傳輸與處理。

上述橋梁自動檢測系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，其中硬件包括行走與支架系統(tǒng)和信息采集器兩部分：1)行走與支架系統(tǒng)。包括：①安裝了電源與直流伺服電機驅動裝置的行走底盤，負責整個系統(tǒng)的動力供給；并實現(xiàn)整個系統(tǒng)各部分的移動。②利用轉動支承，將支架系統(tǒng)由橋梁護欄內側移動至護欄外側；③通過旋轉連接器端部的轉動，將伸至護欄外側的支架套管實現(xiàn)豎向垂直。④將帶阻尼作用的穩(wěn)定器旋轉并抵住梁體，以減少支架套管在檢測過程中的振動。⑤根據橋梁高度和梁底曲線情況，自適應伸縮臂由中央控制系統(tǒng)自動調節(jié)，實現(xiàn)高度自動調節(jié)。⑥信息采集器行走托架放置水平，并旋轉到主梁下面，提供信息采集器的行走軌道。⑦針對曲線梁橋，柔性軌道對接器連接左右兩個采集器行走托架，以適應左右行走底盤不同步的縱向移動；⑧針對橋墩，纜繩拖曳器可使信息采集器沿橋墩上下移動。2)信息采集器：①集成了拍照、攝像、雷達等數據采集設備，在行走與支架系統(tǒng)布置完成后，可在采集器行走托架上自主左右移動或升降傳感器，以適應不同橋梁截面型式并采集檢測數據。②集成了測距和測平設備，為圖像數據處理提供技術參數，大幅提高檢測精度。

軟件主要安裝于控制器中，主要包括中央控制系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)兩部分：1)中央控制系統(tǒng)：整個自動檢測評估系統(tǒng)的行動中樞。通過預先輸入的橋梁參數，控制行走與支架系統(tǒng)各組件的移動和信息采集器的檢測過程。主要功能包括：①根據所輸入橋梁的橋型、跨數、跨徑組合和曲率半徑等參數，中央控制系統(tǒng)將對兩個行走系統(tǒng)的路線、速度等參數進行分別設定，并利用直流伺服電機驅動實現(xiàn)該系統(tǒng)的縱橋向移動。②根據主梁高度或梁高變化曲線，在縱橋向移動過程中，控制自適應伸縮臂實現(xiàn)采集器行走托架的高度自動調節(jié)，以保持信息采集器行走托架與主梁底面的相對高差，使信息采集器處于觀測支座和蓋梁的有利位置。③根據主梁的截面形式，中央控制系統(tǒng)將通過對自適應伸縮臂的實時控制，使采集器行走托架與梁底的距離固定在50cm，以提高數據處理精度；④中央控制系統(tǒng)將根據橋梁截面形式，控制信息采集器的在軌移動節(jié)點及傳感器的開啟。⑤中央控制系統(tǒng)將控制纜繩拖曳器的收放，完成信息采集器沿橋墩的豎向移動。⑥在跨越橋墩時，中央控制系統(tǒng)將自動旋轉并收起采集器行走托架，使之與伸縮桿平行，待整個檢測系統(tǒng)通過橋墩后，再將信息采集器軌道裝置旋轉到橫橋向，以開展下一橋跨的檢測作業(yè)。2)信息處理系統(tǒng)：利用工作站快速處理采集數據，進行缺損識別，定量描述。建立橋梁病害數據庫，給出橋梁病害歷史演化過程，并依據現(xiàn)行規(guī)范自動編制橋梁技術狀況評估報告。

優(yōu)選實施例：一種橋梁自動檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括如下步驟：

步驟101、將兩套行走系統(tǒng)1置于待測橋孔的橋面兩側；通過回轉支承2帶動懸臂支架3)在水平面內進行旋轉運動，直至懸臂支架3的活動端位于橋梁護欄的外側；

步驟102、通過旋轉連接器4，將伸縮桿調至豎向；

步驟103、調節(jié)伸縮桿的長度，隨后通過動力旋轉軸釋放采集器行走托架8，使得采集器行走托架8呈水平狀態(tài)；且位于橋梁的下方；

步驟104、通過軌道連接器9將兩個采集器行走托架8進行連接，并鎖緊；

步驟105、通過纜繩拖曳器11將數據采集設備置于采集器行走托架8上；

步驟106、使數據采集設備沿采集器行走托架8橫向移動，或使之沿橋墩上下移動,依次在指定位置開啟數據采集設備；同時控制器接收數據采集設備的數據信息；

步驟107、縱橋向移動行走系統(tǒng)1至下一位置，重復步驟106；

步驟108、當遇到橋墩時，首先斷開軌道連接器9，然后通過纜繩拖曳器11將數據采集設備懸空，之后通過動力旋轉軸將采集器行走托架8收起，使得采集器行走托架8與伸縮桿平行；

步驟109、行走系統(tǒng)1移位通過橋墩，隨后重復步驟101至步驟107。

請參閱圖1至圖22：具體的工作原理為：

1)將本系統(tǒng)布置在橋梁合適位置，如圖3和圖4所示。

2)將回轉支承2逆時針旋轉90度，使支架系統(tǒng)橫置，如圖5和圖6所示。

3)將旋轉連接器4繞著與懸臂支架3的固定軸12逆時針旋轉90度，將支架系統(tǒng)延伸至橋梁護欄外側，如圖7和圖8所示。

4)使旋轉連接器4的前端轉動90度，將支架套管5豎向放置，如圖9和圖10所示。

5)穩(wěn)定器6放平，旋轉，伸長懸臂使小輪與主梁接觸，穩(wěn)定伸縮桿，如圖11和圖12所示。

6)根據橋梁高度，由中央控制系統(tǒng)自動調整自適應伸縮臂7的伸長量，滿足主梁底部、蓋梁和支座的檢測要求，如圖13和圖14所示。

7)在自適應伸縮臂7伸長至合適位置后，采集器行走托架8放平，旋轉至梁下，如圖15和圖16所示。

8)采集器行走托架8伸長，并與另一側采集器行走托架用柔性軌道對接器9連接并鎖緊，如圖17和圖18所示。

9)信息采集器10在行走托架8上橫橋向移動，并采集數據；遇到橋墩時，將通過纜繩拖曳器11使信息采集器10向下沿橋墩豎向移動，并采集數據，如圖19和圖20所示。

10)需要檢測下一橋跨時，收起采集器行走托架8，使之平行于伸縮桿，如圖21和圖22所示。待通過橋墩后，再返回至步驟7)即可繼續(xù)檢測。

11)檢測信息將自動傳輸至控制器，或保存后由工作站進行處理，及時給出橋梁技術狀況。

以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內。