高空斜拉索的机器人自动检测系统技术方案

一种高空斜拉索的机器人自动检测系统，属工业机器人领域。包括机器人本体和机器人控制台，其在机器人本体上，设置斜拉索钢丝探伤传感器、微型光学摄像头、机器人行程编码模块、现场信号放大／处理模块和数据信号发送模块，在机器人控制台，设置数据信号接收模块、斜拉索检测数据处理模块和数据库模块；数据信号发送模块和数据信号接收模块之间采用有线或无线信号传输模式进行数据传输。使原本只具有升降／攀爬功能的机器人变成了具有斜拉索检测／维护功能的复合功能装置，工作效率和作业安全性大大提高，可广泛用于各种索／缆的检测、维护领域。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于程控工业机器人领域，尤其涉及一种用于对高空斜拉索进行检测 的程控工业机器人。
技术介绍
斜拉桥作为现代桥梁的新形式，在世界范围内得到了广泛的应用。然而，作为斜拉桥三大受力的构件(桥塔、桥面和桥索)之一的缆索长期暴露在空 气中，经风吹雨淋日光照射，缆索表面的护套将会产生不同程度的腐蚀老化和开裂现象，并 给护套内的钢索带来锈蚀、断丝等严重问题，这些都会给优美壮观的斜拉轿埋下严重的安^^^ 急 ^^ ο斜拉桥缆索有圆柱形，平行六棱柱形和螺旋六棱柱形等多类型式，缆径有多种规 格，外层一般有聚乙烯套作防护，其标高高，距离长，倾斜度由30°至近90°。另外，尽管在 缆索的两端施加了很大的拉力，但由于自重作用与蠕变，缆索仍有一定的挠度。对于斜拉桥 这种标高较高和柔性较大的缆索由于斜拉桥是最近几十年才兴起的新型桥，对桥的关键受力构件缆索相配套的维 护措施尚在不断的完善和发展之中，相应的技术手段和装置也正在探索和研发过程中。专门针对高空斜拉索的爬升装置已经有报道，公告日为2002年2月9日，公告号 为CN 1077484C的中国专利技术专利中公开了一种“气动蠕动式缆索机器人”，其由爬升、维护 及地面控制台几部分组成，其特征在于爬升本体中的上体1和下体2沿圆周均布三个安装 块3，其上分别安装由夹紧气缸11及夹紧爪8构成的央紧机构，导向气缸10及导向轮7组 成的导向机构，移动气缸6的活塞杆端头通过浮动接头12连接于上体1，缸体由中央轴耳9 连接于下体2，支撑轴5连接于上体1，内装直线运动轴承14的支撑座15经弹性垫16与下 体2相连。由于该机器人是专门针对高空斜拉索进行设计和应用的，故十分适合于在高空斜 拉索上进行升降操作，利用其作为载体，进行相关的预定操作，将是十分便利的。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种高空斜拉索的机器人自动检测系统。 其对于高空斜拉索这种标高较高、柔性较大的铠装缆索，利用专用蠕动式缆索机器人为载 体，附加相应的功能模块，使原本只具有升降/攀爬功能的机器人变成了具有斜拉索检测/ 维护功能的复合功能装置，既具有了在斜拉上自由移动/升降/攀爬的功能，又可针对斜拉 索进行缆索的相关检测/维护工作，工作效率和作业安全性大大提高。本技术的技术方案是提供一种高空斜拉索的机器人自动检测系统，包括由 上体、下体和移动/支撑机构构成的蠕动式机器人本体和位于地面的机器人控制台，其特 征是在机器人本体上，设置斜拉索钢丝探伤传感器、微型光学摄像头、机器人行程编码模 块、现场信号放大/处理模块和数据信号传输/发送模块；在地面的机器人控制台，设置数据信号传输/接收模块、斜拉索检测数据处理模块和数据库模块；所述的数据信号传输/发 送模块和数据信号传输/接收模块之间采用有线或无线信号传输模式进行数据传输。进一步地，所述的斜拉索钢丝探伤传感器和微型光学摄像头，设置在机器人本体 的上体或下体上。更进一步地，所述的斜拉索钢丝探伤传感器和微型光学摄像头，沿机器人本体径 向圆周对称或均布设置；具体的，所述的斜拉索钢丝探伤传感器为弱磁无损检测探头、声波探测探头或X 光探伤探头。所述的微型光学摄像头为CXD或CMOS感光摄像头。所述的机器人行程编码模块为行程编码器或移动距离编码器及其外围电路。所述的现场信号放大/处理模块至少包括视频信号放大电路、模/数转换电路。所述的斜拉索检测数据处理模块至少包括图像压缩卡和数字硬盘录像机。与现有技术比较，本技术的优点是1.利用蠕动式缆索机器人为载体，附加检测、数据处理和传输模块，结合机器人地 面控制台，构成了一个完整的斜拉钢索内、外检测系统；2.采用多种检测手段和监控方式，在机器人沿着斜拉索爬升的过程中，对铠装斜 拉索进行自动内、外检测，并通过信号传递模块同步实现地面(桥面)接受处理与作业控 制；3.整个系统的运行状态与作业任务由地面控制系统指挥与控制，通过有线或无线 信号传输系统来完成，工作效率和作业安全性大大提高。附图说明图1是本技术的机械结构示意图；图2是本技术的电路模块结构示意图；图3是探伤传感器和微型光学摄像头设置模式示意图；图4是另一探伤传感器和微型光学摄像头设置模式示意图。图中1为斜拉索，2为机器人本体，3为检测探头或摄像头，4为地面机器人控制台。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明。图1中，本技术方案在机器人本体2上，设置了斜拉索钢丝探伤传感器和/或微型 光学摄像头3，采用多种检测手段和监控方式，在机器人沿着斜拉索1爬升的过程中，对铠 装斜拉索进行自动内、外检测，并通过信号传递模块同步实现地面(桥面)接受处理与作业 控制。斜拉索钢丝探伤传感器和微型光学摄像头，可以设置在机器人本体的上体或下体 上。图2中，在机器人本体1上，设置斜拉索钢丝探伤传感器、微型光学摄像头、机器人 行程编码模块、现场信号放大/处理模块和数据信号传输/发送模块。在地面的机器人控制台4，设置了数据信号传输/接收模块、斜拉索检测数据处理模块和数据库模块。 其数据信号传输/发送模块和数据信号传输/接收模块之间采用有线或无线信号 传输模式进行数据传输。其斜拉索钢丝探伤传感器为弱磁无损检测探头、声波探测探头或X光探伤探头。其微型光学摄像头为CXD或CMOS感光摄像头。其机器人行程编码模块为行程编码器或移动距离编码器及其外围电路。其现场信号放大/处理模块至少包括视频信号放大电路、模/数转换电路。其斜拉索检测数据处理模块至少包括图像压缩卡和数字硬盘录像机。本系统的关键专利技术点在于由机器人携带相关设备，由地面控制系统指挥机器人施 工作业，自动检测系统在智能机器人的支持下对斜拉索进行内检测和外检测。其对斜拉桥缆索的外检测是采用微型摄像技术，主要检查外表面的老化、龟裂、孔 洞；其对斜拉桥缆索的内检测可以采用先进的弱磁无损检测技术、声波探测技术、X光探伤 技术等手段，主要检测缆索内部断丝、锈蚀等情况。利用漏磁测量技术对斜拉索的断丝、锈蚀的检测的技术原理是当斜拉索钢丝通 过探伤传感器即被磁化，一旦斜拉钢索中存在缺陷，则会在斜拉钢索上产生漏磁，探伤传感 器就可反映钢索缺陷的信息，即当斜拉钢索通过探伤传感器时，由于斜拉索钢丝的磨损产 生的金属截面积的变化，引起磁化了的钢索内磁通量的变化，由此探伤传感器就可捕捉到 有关斜拉索金属截面积变化信息。这些信息通过A/D转换器的转换，将斜拉钢索局部区域 中的漏磁场信息进行处理，可检测到斜拉钢索的断丝和锈蚀缺陷，另一方面又可将磁回路 中主磁通强度的变化情况进行处理，可检测因磨损和锈蚀而引起的斜拉钢索的金属截面积 总和的变化信息。对被检测的斜拉钢索进行全程编码的目的，是通过编码器来确定并记录各检测部 位和缺限存在的具体位置。 本技术方案运用了高请晰抗干扰摄像技术，内置自动光圈、自动自平衡逆光补偿， 无线音影传输系统，四路图象压缩卡、四路数字硬盘录像机，通过微机处理技术来完成外表 面检查监控。具体实施时，通过四台摄像头使用分光镜头，同时从四个角度进行监控和摄下斜 拉索护套表面情况，将光分解成红、绿、蓝三种成份光，然后依据其光强的大小，经光电转换 器转换成相应的电信号，然后进行放大处理转换成亮度信号、彩色信号、同步信号等组成的 视频信号。通过无线音影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高空斜拉索的机器人自动检测系统，包括由上体、下体和移动／支撑机构构成的蠕动式机器人本体和位于地面的机器人控制台，其特征是：　　在机器人本体上，设置斜拉索钢丝探伤传感器、微型光学摄像头、机器人行程编码模块、现场信号放大／处理模块和数据信号传输／发送模块；　　在地面的机器人控制台，设置数据信号传输／接收模块、斜拉索检测数据处理模块和数据库模块；　　所述的数据信号传输／发送模块和数据信号传输／接收模块之间采用有线或无线信号传输模式进行数据传输。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋太伟，
申请(专利权)人：上海建冶科技工程股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]