一种定点式钢箱梁裂纹发展观测装置
技术领域
本发明涉及钢箱梁病害监测装置，尤其是涉及一种定点式钢箱梁裂纹发展观测装置。
背景技术
大跨度桥梁钢箱梁具有强度高且稳定性良好的特点，近年来在道桥施工中得以广泛应用，同时也是当前我国桥梁工程中的主要截面形式。然而，在交通运输需求不断提升的过程中，越来越多的超载车辆对钢箱梁的应用效果造成了严重的影响，这其中以疲劳裂缝问题最为严重。如果未能及时检测与修复，不仅会影响桥梁的正常运营，还会导致桥梁倒塌事故。
因此，桥梁裂缝检测技术的重要性愈加明显，需要对重要位置处的裂纹发展情况给予足够的重视。当前针对疲劳裂缝的检测大体上分为无损检测与有损检测2种。在无损检测中，最为常见的超声波探伤法具有浪费人力财力、入门难度高、灵活性小、相对精度较低等缺点，并不能适用于定点式、长期式的钢箱梁裂纹发展观测。
CN208282727U公开了一种用于测量钢箱梁内裂纹的测量工具，包括：测量装置、第一锁定装置、第二锁定装置和限位装置。两端测量尺铰接连接，可根据裂纹旋转角度，快速且直观的测量裂纹长度，提高了工作效率；利用了磁铁临时固定测量装置，便于观测和记录，节约了人力物力。该技术方案采用人力测量的方式难以实现钢箱梁裂纹发展观测。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种定点式钢箱梁裂纹发展观测装置，基于视觉技术构思了定点式钢箱梁裂纹发展观测的新思路，解决了现有技术中钢箱梁上难以观测区域的裂纹监测，并实现了观测精度的提高。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的目的是保护一种定点式钢箱梁裂纹发展观测装置，包括安装辅助组件、架体组件、图像采集模组和数据处理模组，其中具体地：
安装辅助组件，可拆卸式安装于钢箱梁上的特定位置；
架体组件，连接于安装辅助组件上；
图像采集模组，设于所述架体组件上，配合架体组件的特定姿态调整，实现目标监测位置的图像获取；
数据处理模组，设于钢箱梁上，同时与一个或多个所述图像采集模组电连接，数据处理模组将图像采集模组获取的钢箱梁裂纹的时序化图像信息进行裂纹特征提取，并基于提取的裂纹特征构建时序化的裂纹发展数据集及预警信息，所述数据处理模组与外部的用户端无线通信连接，以此实现裂纹发展数据集和预警信息的信号传输。
进一步地，所述图像采集模组包括工业相机及发光单元，所述发光单元环绕式设于工业相机周围，构成均匀的周圈式光照辅助。
进一步地，所述工业相机的图像获取精度大于等于0.01mm。
进一步地，所述安装辅助组件包括安装辅助壳体和磁铁，所述安装辅助壳体的一侧与架体组件连接，另一侧与所述磁铁连接，所述磁铁吸附于钢箱梁上的特定位置。
进一步地，所述架体组件为连杆式结构，包括相互连接的多个连杆单元，相邻连杆单元之间的夹角能够调整，以此调节架体组件的伸展状态，实现图像采集模组的图像获取姿态调节。
进一步地，相邻连杆单元之间铰接，并在相邻连杆单元之间设有夹角调节单元，所述夹角调节单元为电缸式调节单元或齿轮式调节单元。
进一步地，所述电缸式调节单元包括设于当前连杆单元上，所述电缸式调节单元的输出端连接于前一或后一连杆单元上，以此实现相邻连杆单元之间的夹角的调整。
进一步地，所述电缸式调节单元为伺服电缸。
进一步地，所述齿轮式调节单元包括设于当前连杆单元上的第一齿轮、设于前一或后一连杆单元上的第二齿轮、与第一齿轮传动连接的伺服电机，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，通过伺服电机对第一齿轮的驱动实现相邻连杆单元之间的夹角的调整。
进一步地，所述裂纹特征包括裂缝长度、裂缝宽度、裂缝倾斜角度。
进一步地，所述数据处理模组包括微处理器，还包括通过总线与微处理器电连接的RAM、ROM和无线信号收发器。
进一步地，所述微处理器为ARM架构的处理器或者x86架构的处理器。
进一步地，所述微处理器与所述伺服电缸、伺服电机电连接。
与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：
1、本技术方案中的定点式钢箱梁裂纹发展观测装置能够通过自带光源在黑暗环境中正常工作，且可通过调整架体组件位置适应任何观测位置，采用高精度摄像头的精度理论上可达到0.01mm及以上精度，摄像头采集到的裂缝图像通过USB线传输至箱梁内部的数据处理模组，通过处理器进行实时数据计算，并能将裂缝发展情况将由无线网络传输至用户端，实现了在黑暗环境下自动实时分析计算裂缝发展情况的任务，大大节省了人力物力，在未来的钢箱梁健康监测中可发挥重要作用。
2、本技术方案中的夹角调节单元的输出端连接于前一或后一连杆单元上，以此实现相邻连杆单元之间的夹角的调整，夹角调节单元均为伺服控制，通过微处理器对连杆单元之间夹角的调整配合实现工业相机的最优拍摄精度，最大限度地体现钢箱梁裂纹的特征。
附图说明
图1为本技术方案中定点式钢箱梁裂纹发展观测装置的结构示意图；
图2为本技术方案中定点式钢箱梁裂纹发展观测装置的另一角度结构示意图；
图3为本技术方案的整体构思示意图。
图中：1、安装辅助组件，2、架体组件，3、图像采集模组，21、连杆单元，31、工业相机，32、发光单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例中的一种定点式钢箱梁裂纹发展观测装置，包括安装辅助组件1、架体组件2、图像采集模组3和数据处理模组，以及匹配的移动电源或固定接线电源，参见图1和图2。
安装辅助组件1可拆卸式安装于钢箱梁上的特定位置，安装辅助组件1包括安装辅助壳体11和磁铁12，所述安装辅助壳体11的一侧与架体组件2连接，另一侧与所述磁铁12连接，所述磁铁12吸附于钢箱梁上的特定位置。具体实施时，安装辅助组件1能够使得钢箱梁裂纹发展观测装置倒立于钢箱梁下表面或侧立于钢箱梁腹板表面，实现常规观测手段无法企及的特定位点全天候观测。
本实施例中的架体组件2连接于安装辅助组件1上。架体组件2为连杆式结构，包括相互连接的多个连杆单元21，相邻连杆单元21之间的夹角能够调整，以此调节架体组件2的伸展状态，实现图像采集模组3的图像获取姿态调节。相邻连杆单元21之间铰接，并在相邻连杆单元21之间设有夹角调节单元，夹角调节单元为电缸式调节单元。电缸式调节单元包括设于当前连杆单元21上，电缸式调节单元的输出端连接于前一或后一连杆单元21上，以此实现相邻连杆单元21之间的夹角的调整。电缸式调节单元为伺服电缸，通过微处理器对连杆单元21之间夹角的调整配合实现工业相机31的最优拍摄精度，最大限度地体现钢箱梁裂纹的特征。具体实施时连杆单元21可以选用轻质高强线阵成孔，其选用碳纤维材料的杆体，其上开设有线性阵列的阵列孔。
本实施例中的图像采集模组3设于架体组件2上，配合架体组件2的特定姿态调整，实现目标监测位置的图像获取。图像采集模组3包括工业相机31及发光单元32，发光单元32环绕式设于工业相机31周围，构成均匀的周圈式光照辅助。工业相机31的图像获取精度大于等于0.01mm。具体实施时发光单元32为能够无极调光的发光LED环形阵列，亮度基于最优视觉获取精度通过微处理器进行适应性调节。
本实施例中的数据处理模组设于钢箱梁上，同时与一个或多个所述图像采集模组3电连接，数据处理模组将图像采集模组3获取的钢箱梁裂纹的时序化图像信息进行裂纹特征提取，并基于提取的裂纹特征构建时序化的裂纹发展数据集及预警信息，所述数据处理模组与外部的用户端无线通信连接，以此实现裂纹发展数据集和预警信息的信号传输。
本实施例中指的裂纹特征包括裂缝长度、裂缝宽度、裂缝倾斜角度。本实施例中数据处理模组包括微处理器，还包括通过总线与微处理器电连接的RAM、ROM和无线信号收发器。本实施例中微处理器为ARM架构的处理器或者x86架构的处理器。微处理器与伺服电缸电连接，能够实现连杆单元21之间夹角的调整，通过微处理器对连杆单元21之间夹角的调整配合实现工业相机31的最优拍摄精度，最大限度地体现钢箱梁裂纹的特征。
具体进行定点式钢箱梁裂纹发展观测过程中，构思原理图可简单参阅图3，具体实施时，包括：
安装上述的定点式钢箱梁裂纹发展观测装置安装于钢箱梁上的特定位置，获取钢箱梁裂纹的时序化图像信息；
通过数据处理模组将图像采集模组3获取的钢箱梁裂纹的时序化图像信息进行裂纹特征提取，并基于提取的裂纹特征构建时序化的裂纹发展数据集及预警信息。其中具体地，通过现有技术中的图像校正算法、图像二值化、动态特征点捕捉等处理技术计算出裂缝长度、宽度、倾斜角度等信息，按照上述时序信息分类构建该特定观测区域的裂纹发展数据集，并可按照分类生成多个发展曲线，之后通过无线通信的方式发送至外部的用户端。
针对裂缝发展信息，外部用户端基于GPU、现有的数据库、现有的AI算法，进行机器学习、深度学习等技术分析评估裂缝发展规律、从而监测桥梁整体安全情况、对可能发生的危险预警，最终实现自主感知式运行维护。
实施例2
区别于实施例1中的电缸式调节单元，本实施例中采用齿轮式调节单元，齿轮式调节单元包括设于当前连杆单元21上的第一齿轮、设于前一或后一连杆单元21上的第二齿轮、与第一齿轮传动连接的伺服电机，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，通过伺服电机对第一齿轮的驱动实现相邻连杆单元21之间的夹角的调整。微处理器为ARM架构的处理器或者x86架构的处理器，微处理器伺服电机电连接，能够实现连杆单元21之间夹角的调整，通过微处理器对连杆单元21之间夹角的调整配合实现工业相机31的最优拍摄精度，最大限度地体现钢箱梁裂纹的特征。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：石墨接头机器人自动装卡簧、装栓机
- 下一篇：一种手持式结构表观裂缝量测装置
