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斜拉索检测机器人在斜拉索PE护套检测的应用

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采用传统的人工检测方法检测斜拉索具有检测效率低、难度大、危险系数高等特点,因此,有必要运用智能化检测设备辅助斜拉索系统检测。斜拉索检测机器人的运用很大程度解决这些难题。

1 斜拉索检测机器人的组成

检索机器人由4个主动轮组成,主动轮的上、下用弹簧连接,提供机器结构对拉索的夹紧力,通过调整主动轮上行走滚轮间距可方便安装于不同直径的拉索。由于行走滚轮组合成“V”字形,可防止车体偏离拉索。整个机构自重15kg,电池和CCD摄像机及附加装置共重3.5kg。机器人爬升力由主动轮与拉索表面摩擦力提供,采用铝合金+橡胶复合制成,可增加与拉索表面摩擦系数。

 

2 工作原理

斜拉索检测机器人的工作原理如图1所示。为了检查拉索表面保护层的破损情况,设计视觉检测系统,其硬件检测系统由4台摄像机、主控制器和数据存储器组成。当机器人在拉索上爬升时,控制器以循环的方式将4台摄像机图像分时传输给数据存储器,以实现对拉索表面保护层全方位图像的存储,同时通过视频合成器将4路视频合成为一路监控视频,并通过无线传输子系统传输到地面监控系统的PC机上。

 

3 检测方法

3.1仪器安装

3.1.1首先检查检索机器人是否能够正常工作。安装前检查电机电池、摄像头电池的电量是否充足,主动轮是否磨损等;

3.1.2根据拉索直径、PE类型选择合适的螺栓孔对齐安装,安装完毕检测机器人能轻松沿拉索上下爬行,松开弹簧撑杆后机器人上下爬行时所有主动轮和从动轮与拉索接触良好;

3.1.3安装完毕后,连接好电机电源线,检查遥控器能否准确的控制机器人的上下;然后连接好摄像头与四合一卡的连线及摄像头的电源线,检查4个摄像头位置和焦距是否合适,在视频接收的电脑里的4个视频头像是否适中、清晰。

3.2仪器操作要点

3.2.1检索机器人安装、检查完毕后,视频接收的电脑软件开始自动采集视频;

3.2.2在机器人爬升过程中,时刻注意采集的视频,发现机器人卡住,停止机器人爬升;

3.2.3机器人爬升到拉索塔端附近时,及时停止爬升,以免机器人撞上塔身;

3.2.4在机器人下降到接近梁端时及时停止下降,结束外观视频采集。

3.3后期数据处理

后期数据处理主要利用播放器进行分析处理,找出有病害的图片,将存在病害的视频片段转化为图片文件。并根据照片判断病害类型、病害程度、病害等级等,最后形成报告。

4 工程实例

以某斜拉桥拉索PE护套外观质量检测为例,阐述斜拉索智能检测机器人在工程中的应用。

4.1工程概况

某斜拉桥位为双塔双索面斜拉桥。主桥为(140+322+140)m的三跨一联双塔双索面预应力混凝土边主梁斜拉桥,主塔与主梁连接处固接。该桥每个主塔布有19对空间索,斜拉索采用低松驰镀锌高强钢丝,斜拉索采用内外两层聚乙烯护套做为防护。采用斜拉索检测机器人对全桥152根斜拉索PE护套外观质量进行检测。

 

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4.2检测结果

经检测,该桥152根斜拉索的PE护套主要病害为外表污垢、轻微磨损、老化微裂缝、护套开裂、环状开裂等5类病害。各类病害的数量统计如图4所示。根据病害统计,各类典型病害共计529处,总面积为156699cm2。其中外表污垢面积为81405cm2,占总面积的51.9%;其它病害按百分比由大至小依次为老化微裂缝32.1%、轻微磨损14.7%、护套开裂0.7%、环状开裂0.5%

 

其中主要典型病害如表2所示:

本文介绍了斜拉索检测机器人的组成、工作原理和检测方法,并通过某斜拉索PE护套外观质量检测案例,表明斜拉索检测机器人能准确、全面、高效地检测斜拉索PE护套病害。斜拉索是斜拉桥的生命线,是斜拉桥最重要的受力构件之一,其作用是将主梁的恒载和梁上的活载传给桥塔,并由桥塔传到地基。

斜拉索在使用中存在一些问题,如斜拉索PE管容易老化、断裂,雨水顺着PE管的裂缝进入斜拉索的钢丝表面,钢丝在比较密闭的环境里遇水后很容易生锈,对斜拉索运营安全构成威胁,因此在斜拉桥的运营中,有必要做好斜拉索系统的检查。

 

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