一种漏磁与视觉分析的桥梁缆索缺陷预警装置的制作方法

1.本发明属于桥梁缆索检测技术领域，特别是涉及一种漏磁与视觉分析的桥梁缆索缺陷预警装置。


背景技术：

2.斜拉桥作为一种新型桥梁，凭借跨越能力大、性价比高、抗震性能好等优点在世界上得到了越来越广泛的应用。我们自二十世纪六十年代建立第一座斜拉桥，至今在全国各地己经有了上百座斜拉桥的应用，并且在长度和数目上都属于世界前列。如此大规模斜拉桥的应用必然会出现拉索的损坏情况，从而威胁到桥梁的安全和人身财产安全。因此对于桥梁缆索的耐久性和安全性的关注是桥梁建设和养护工作人员日益关注的问题，同时对于缆索缺陷的预警系统和与之对应的维护措施是当今对于延长桥梁缆索使用寿命和日常维护也是急需解决的问题，并采用多种方式和技术进行改进和提升。
3.目前，对于桥梁缆索的损坏多发生于内部和外表面。目前虽然开发出功能多样的检测装置，但其都只能兼顾其一的损坏情况的，对于缆索缺陷的探测后期的维护措施匹配也是当今的困扰，同时进行内外检测和损坏定位是需要探究的问题，缆索构件的检测技术仍需进一步改进，还有相应的完善的预警系统和精准的维护措施，已成为困扰世界范围桥梁工作者的巨大难题。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出了一种漏磁与视觉分析的桥梁缆索缺陷预警装置，形成桥梁缆索探测装置，能够解决桥梁缆索内部腐蚀程度无法准确检测的难题，同时还能对于缆索外表面的损坏进行视频检测和定位，适应力强能够适用于各种桥梁缆索，能够提高了检测准确性，对于桥梁缆索的不同缺陷类型，通过相关的算法对磁信号和视频监测信号进行分析，得出结果将桥梁缆索的性能预警等。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种漏磁与视觉分析的桥梁缆索缺陷预警装置，其特征在于，包括支撑主体、攀爬机构、磁探测机构和视频监测机构，所述支撑主体为柱形结构，在所述支撑主体两端环绕设置有攀爬机构，在所述支撑主体中段上环绕设置有磁探测机构，在支撑主体上端环绕设置有视频检测机构；
6.所述支撑主体采用可开合的柱形结构，待检测的桥梁缆索穿过支撑主体的中心轴；
7.所述攀爬机构包括多个攀爬子单元相互对应并桥梁缆索环抱在其中，沿桥梁缆索移动；
8.所述磁探测机构环绕在待检测的桥梁缆索周围，磁探测机构的探测端对向中心处的桥梁缆索；
9.所述视频监测机构在支撑主体的上方环绕在待检测的桥梁缆索的周围，视频检测机构的探测端对向中心处的桥梁缆索；
10.磁探测机构和视频检测机构的检测数据通过中心控制器汇总分析并进行预警分析后由无线传输给检测终端；同时由检测终端无线发送控制指令控制攀爬机构运行。
11.进一步的是，所述支撑主体包括环形周壁，所述环形盖板包括第一环形板和第二环形板，所述第一环形板和第二环形板相互嵌合形成一个封闭的圆形，所述第一环形板和第二环形板的另一侧相同的环形板通过立柱和竖向第一立板第二立板相互连接城一个整体。
12.进一步的是，在所述环形周壁中段设置有磁探测机构，所述磁探测机构安装在环形周壁中段上，并通过磁记忆探头将磁探测机构的探测端对向中心处的桥梁缆索；在所述上方环形盖板用立柱与磁记忆探头连接安装。
13.进一步的是，所述攀爬机构包括多个攀爬子单元和攀爬控制器，所述攀爬子单元包括移动推进组件、电池、电机、减速器、主动轮组和从动轮组；在所述底板上安装有移动推进组件，在所述移动推进组件上安装有电机，所述电机的转轴通过减速器带动主动轮转动；在所述支撑主体端头处横向安装所述底板，使攀爬机构置于支撑主体端头处，且主动轮，从动轮对向桥梁缆索；
14.通过移动推进组件调节电机的位置，夹紧桥梁缆索；通过电机驱动主动轮组滚动实现整个装置沿桥梁缆索移动，同时通过减速器控制攀爬的事实情况；各个攀爬子单元的电机和减速器与攀爬控制器电连接，攀爬控制器与中心控制器通讯连接，中心控制器接收到检测终端指令后通过攀爬控制器向各个攀爬子单元的电机和减速器发送控制指令，使各个攀爬子单元和减速器协调运行，保证整个装置的沿索索运行。
15.进一步的是，所述支撑主体每个端头处对称设置两个攀爬子单元，所述两个攀爬子单元对称排列形成滚轮组，并将桥梁缆索锁紧在其中。
16.进一步的是，所述磁探测机构包括两个磁探测子单元和数据采集处理盒，所述磁探测子单元分为左磁探测列阵和右磁探测列阵，整个磁列阵通过磁记忆探头与固定立柱固定在支撑主体中段，左右磁探测列阵环绕设置，端头对向桥梁缆索；通各个磁探测单元与数据采集处理盒电连接，探测控制器与中心控制器通讯连接，探测控制器将采集的磁信号通过中心控制器汇总分析并进行预警分析后由无线传输给检测终端。
17.进一步的是，在所述支撑主体中段上环绕设置有2个磁探测子单元，所述2个磁探测子单元两两相对，并将桥梁缆索环抱在其中。
18.进一步的是，所述视频检测机构在支撑主体上盖板上四角排列设置四颗高清摄像头，运用雷达天线通过5gwifi网络传输视频测量数据到中心控制器；雷达天线与电池电联，四颗摄像头对阵排列在四角，端头朝向桥梁拉索中心，对拉索外表面破损情况360
°
检测；
19.在支撑主体上方设置一个气象组件独立在视频监控机构的四个摄像头之外，进行气象数据采集。
20.进一步的是，根据磁检测机构和视频监测机构得到的缆索不同的缺陷类型，将其划分成不同的预警级别，不同的预警级别会采取不同的维护措施。
21.进一步的是，根据磁检测机构收集的磁信号进行小波变化方法后获得缺陷定位，识别缆索内部钢丝缺陷；收集视频监测机构的图像信息经过网络模型和迁移学习识别外部保护套缺陷；根据缆索内部钢丝缺陷和外部保护套缺陷进行缆索性能评估并发送预警信息。
22.采用本技术方案的有益效果：
23.本发明能对于缆索外表面的损坏进行视频检测和定位，适应力强能够适用于各种桥梁缆索，能够提高了检测准确性，对于桥梁缆索的不同缺陷类型，通过相关的算法对磁信号和视频监测信号进行分析，得出结果将桥梁缆索的性能预警。
24.本发明通过爬升结构夹紧被测索进行攀爬，通过磁探测结构可以测磁感应信号检测缆索内部情况。机器整体“环抱”住拉索，通过主体开合进行完成；然后通过爬升结构进行攀爬，在桥梁绳索上移动，为磁记忆检测提供基础；最后根据磁记忆检测信号进行磁信号分析，识别缺陷通过视频检测结构，可以对缆索外部情况进行检测，检测缆索外表面的完整和安全。本发明形成桥梁缆索腐蚀智能探测和外表面完整度精准检测装置，能够同时解决桥梁缆索内部腐蚀程度无法准确检测和外表面破损检测的难题。
25.本发明中机器整体环抱住拉索，通过主体开合进行完成。然后上下各2个高精度的电机，对称分布在拉索周围，电机连接减速器，减速器连接橡胶轮，进行力矩的传递，达到更好的攀爬效果，能够跟随实际缆索做适应性调整，为整个检测提供了稳定的环境。
附图说明
26.图1为本发明的一种漏磁与视觉分析的桥梁缆索缺陷预警装置的结构前视图；
27.图2为本发明的一种漏磁与视觉分析的桥梁缆索缺陷预警装置的结构后视图；
28.图3为本发明的一种漏磁与视觉分析的桥梁缆索缺陷预警装置的结构俯视图；
29.图4为本发明的缆索监测与预警流程图。
30.其中，1是支撑主体，2是攀爬机构，3是磁探测机构，4是视频检测机构，5是待检测的桥梁缆索；6是减速器，7是交换机，8是雷达天线，9是气象仪，10是编码器，11是主动轮，12是从动轮，13是第一立板，14是第二立板，15是第一盖板；16是第二盖板，17是磁探测端头，18是数据采集处理盒，19是立柱，20是电池，22是电机，23是左磁探测阵列，24是右磁探测阵列。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
32.在本实施例中，参见图1所示，在本实施例中，参见图1所示，本发明提出了一种漏磁信号分析与视觉信号分析的桥梁缆索缺陷定位检测与性能预警装置，包括支撑主体1、攀爬机构2，磁探测机构3和视频监测机构4，在所述支撑主体1为柱形结构，在所述支撑主体1两端对称设置有攀爬机构2，在所述支撑主体1中段上环绕设置有磁探测机构3，在所述支撑主体1上端设置有视频监测机构；
33.所述支撑主体1采用可开合的柱形结构，待检测的桥梁缆索5穿过支撑主体1的中心轴；
34.所述攀爬机构2包括多个攀爬子单元相互对应并桥梁缆索锁紧在其中，沿桥梁缆索移动；
35.所述磁探测机构3包括多个磁探测子单元环绕在待检测的桥梁缆索5周围，磁探测机构3的探测端对向中心处的桥梁缆索；
36.磁探测机构3的检测数据通过中心控制器汇总分析后由无线传输给检测终端；同时由检测终端无线发送控制指令控制攀爬机构2运行。
37.视频监测机构4包括四个高清摄像头对称四角排列在支撑主体上端，视频监测4的视频信号通过无线传输到pc端进行分析。
38.作为上述实施例的优化方案，如图2所示，所述支撑主体1包括环形周壁，所述环形周壁包括上下环形盖板，所述的上下环形盖板通过立柱19和立板13相互连接成一个整体的支撑主体。
39.在所述环形周壁中段设置有磁探测机构3，所述磁探测机构3通过磁记忆探头安装在环形周壁中段上，将磁探测机构3的探测端对向中心处的桥梁缆索；在所述环形周壁上设置有减重口。
40.作为上述实施例的优化方案，如图3所示，所述攀爬机构2包括多个攀爬子单元和攀爬控制器，所述攀爬子单元包括移动推进组件、电机22、减速器6、主动轮11和从动轮12；在所述移动推进组件上安装有电机22，所述电机22的转轴通过减速器6带动主动轮11转动；在所述支撑主体1端头处横向安装所述两端，使攀爬机构2置于支撑主体1端头处，且主动轮11和从动轮12对向桥梁缆索；
41.通过移动推进组件调节电机22的位置，夹紧桥梁缆索；通过电机22驱动主动轮11和从动轮12滚动实现整个装置沿桥梁缆索移动，同时通过减速器6来控制攀爬工况；各个攀爬子单元的电机22和减速器6与攀爬控制器电连接，攀爬控制器与中心控制器通讯连接，中心控制器接收到检测终端指令后通过攀爬控制器向各个攀爬子单元的电机22和减速器6发送控制指令，使各个攀爬子单元协调运行。
42.优选的，在所述滚轮表面上设置有橡胶层，使其有更好的附着力。
43.优选的，在所述支撑主体1每个端头处对称设置2个攀爬子单元，所述2个攀爬子单元呈对称排放，并将桥梁缆索锁紧在其中，能够稳固环抱桥梁缆索。
44.作为上述实施例的优化方案，如图3所示，所述磁探测机构3包括多个磁探测子单元和磁探测控制器，所述磁探测子单元包括左磁探测列阵和右磁探测列阵，所述磁探测的放置支架安装在所述支撑主体1中段上，磁探测的端头对向桥梁缆索；
45.优选的，在所述支撑主体1中段上环绕设置有2个磁探测子单元，所述2个磁探测子单元相对，并将桥梁缆索环抱在其中。
46.作为上述实施例的优化方案，如图3所示，所述的视频监测机构4包括四个高清摄像头安置在支撑主体的上端四角形成正方形排列对称放置。摄像头的视角正对缆索，对缆索的外表面360
°
的视频监测，通过无线传输到pc端。
47.优选的，再所述的主体1上端设置雷达天线8，使用5gwifi移动网络，保证监测数据的传输。
48.优选的，在所述的主体上端设置气象仪9，在运行过程中对气象数据采集。
49.作为上述的优化方案，如图4所示，根据磁检测机构和视频监测机构得到的缆索不同的缺陷类型，将其划分成不同的预警级别，不同的预警级别会采取不同的维护措施。
50.根据磁检测机构收集的磁信号进行小波变化方法后获得缺陷定位，识别缆索内部钢丝缺陷；收集视频监测机构的图像信息经过网络模型和迁移学习识别外部保护套缺陷；根据缆索内部钢丝缺陷和外部保护套缺陷进行缆索性能评估并发送预警信息。
51.具体的，缆索表面缺陷数据将其分为凹陷、剥落、划痕、裂纹四类。对于桥梁缆索缺陷类型分为了五个预警等级，当缺陷为螺旋线、磁信号正常的是属于正常；当桥梁缆索表面有划痕、磁信号正常属于level1等级；当桥梁表面有划痕/孔洞、磁信号正常属于level2等级；当桥梁缆索表面有裂纹/孔洞、磁信号异常、且表面缺陷与内部的缺陷定位不一致属于level3，当桥梁缆索表面有裂纹/孔洞、磁信号异常、且表面缺陷与内部缺陷定位一致属于level4。
52.优选的，对于磁信号和视频信号分析的结果，在相关预警系统算法中根据相关的定义，将磁信号定位c，将视频信号定位s；相关的磁信号定义通过小波分析的算法将不同的缺陷分为c1、c2、c3、c4四种类型。
53.对于视频监测的数据信号有凹陷、剥落、划痕、裂纹，通过相关的图像识别算法定义为s1、s2、s3、s4四种类型。相对应的预警算法将两种监测数据类型进行匹配，得到16种不同的分析结果，对于相关的结果划分不同的预警等级，所述的不同等级，可分为上述5个预警等级。
54.优选的，在所述的不同预警等级，相应的会采取不同的维护措施。在正常情况下，维护人员只需按照之前的工作计划安排日常检查即可；对于level1级预警，监测人员需要增加对缆索护套外表面缺陷的检测频率，避免该位置的缺陷进一步增加。对于level2级预警，维护人员需要及时修复缆索外表面的缺陷孔洞和裂纹，并对修复后的表面进行打磨，使损坏处的护套外表面恢复到原来的厚度，防止内部的高强钢丝生锈；针对level3级预警情况，考虑由施工或疲劳损伤引起内部钢丝的截面缺陷或疲劳裂纹扩展，需增加内部缺陷检测频率，避免该位置的缺陷进一步增加；如果出现level4级预警，维护人员需要剥开缆索外表面，使用钢筋除锈剂对生锈的高强钢丝进行除锈，干燥后修复缆索护套外表面的缺陷。
55.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。