橋梁檢測機器人的十八般武藝
更新時間(jiān):2021-04-10 17:51
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梁養護是公路(lù)養護中的重要一環,但因為橋梁構件數量(liàng)繁多且不宜(yí)直接觀測,檢測橋梁病害一直是一項“苦差(chà)事(shì)”。
傳統橋(qiáo)梁病害主要依靠人工裸眼或使(shǐ)用橋(qiáo)梁檢測車輛檢測。這些檢測方法(fǎ)或(huò)費時耗力或成本頗高,同時還存在一些安全隱患。在如今(jīn)凡事講求效(xiào)率的大環境下,橋(qiáo)梁檢(jiǎn)測技術將勢必迎來(lái)一場“改革”。
在諸(zhū)多新興的橋梁檢測技術中,機器人技術無疑是奪人眼球的一個。這些檢測機器人上能登天,下可潛水,還會(huì)飛簷走壁(bì),可謂“無所不能”。向大家簡單介紹下橋梁檢測機器人的十八般武藝。
什麽是(shì)橋梁檢測機器人?
橋梁檢測(cè)機器人實際上(shàng)是一個可以在橋梁各結構間靈活移動的工作平台,其上集成一係列傳感器並搭(dā)載(zǎi)視覺檢測裝置。
通過無線遙控器遠端控製,機器人回(huí)傳檢測圖像至地麵工作站,上(shàng)位機圖像處理程序(xù)在線識別橋梁裂(liè)縫特征信息,由檢測人員或電(diàn)腦評(píng)估危害等級,指導工程技術人員進行相應的維(wéi)護措施。
為什(shí)麽(me)需要橋梁機器人?
經濟:節省傳統橋(qiáo)檢方式中的人工(gōng)費(fèi)用和檢測車輛費用
高效:機器人能更方便(biàn)快速地到達一些橋檢人員的不易(yì)到達的橋梁死角,如斜拉橋(qiáo)懸索橋的(de)纜索上部,橋墩與梁(liáng)的間隙(xì)等
準確:人眼識別橋梁病害的準確度會受到橋檢(jiǎn)人員的精神狀態影(yǐng)響,機器人可不會累
安全:避免了橋檢人員在檢測過程中的一些可能事故
都有哪(nǎ)些(xiē)橋梁機(jī)器人(rén)?
“斜拉(lā)橋醫生(shēng)”
對(duì)斜拉橋來說,索(suǒ)塔承(chéng)載了整座橋梁的大部分荷載,索塔的塔壁會因材料或者環境因素出(chū)現裂縫,其健康狀況直(zhí)接影響橋梁(liáng)的安全,但麵對兩三百米高的索塔,現有的檢測技術都難以到達高大索塔(tǎ)的各個部位。但(dàn)這些困難(nán),在“斜拉(lā)橋醫生(shēng)”麵前都不是問題。
這(zhè)個橋梁機器人的真麵目是一套高大索塔裂縫檢測裝備(bèi),能根據索(suǒ)塔的大小調(diào)節自身大(dà)小,並且可(kě)以載人到(dào)索塔頂部進(jìn)行人工檢修。
“斜拉橋醫生(shēng)”載著(zhe)高清攝像頭,可以在索塔上上下活動掃描,獲取(qǔ)索塔表(biǎo)麵裂縫圖像(xiàng),然後利用數字圖像成像係(xì)統對裂縫區域進行影像攝取和分析,獲得(dé)裂縫的影像寬(kuān)度、長度和走向等信息,甚至可以分辨小於0.1毫米的裂紋(wén)。
該成果目(mù)前已完成室(shì)內試驗,並運用(yòng)於廣西外環高速(sù)公路的大衝溝大橋高大(dà)檢測索塔裂(liè)縫檢測工作中(zhōng),獲得了驗收專家組的一致肯定。
這個機器人會“飛簷走壁”
高架橋壁麵缺陷檢測機(jī)器人是國內首台“橋梁(liáng)檢測爬壁機器人”。
這個長寬都在20厘米左右的“綠盒子”體重不到1.5公斤,它帶著一對長長(zhǎng)的“大觸角”,拖著(zhe)四(sì)個輪子,通過(guò)無線控製設備,能(néng)以(yǐ)每分鍾8米的速度在(zài)二橋拉索的高塔上慢慢爬行,苗條的身(shēn)材讓他可以鑽到(dào)大橋的橋墩間,在這(zhè)個人無法涉及的部位細細巡查。
別看它個頭(tóu)小,功(gōng)能卻一點都不少,它(tā)具有密封吸附裝置、移動機構、通訊控製和病害檢測四個子係統。其中密封吸附是關鍵技術,通過地麵遙控裝置發送的指令,小(xiǎo)家夥內的離心(xīn)泵體高速旋轉,排出密封腔(qiāng)的氣體,外界的大氣壓強大(dà)於密封(fēng)腔內壓強後就讓它能緊緊壓在橋梁壁麵上。
它(tā)的“大觸角”是病害檢測係統,讓它能時(shí)刻注(zhù)視搜(sōu)尋著橋(qiáo)梁上任何有潛在(zài)危險的地方,並通過(guò)無線網絡(luò)將檢測圖像傳輸至地麵(miàn),給工作人員提供了第一手(shǒu)的資料。
檢測水中橋梁的“潛水機器人”
目前國(guó)內對橋梁(liáng)結構地麵部分的檢測已經相對成熟,0.1毫米的裂縫都能發現,但水下部分的檢測尚(shàng)處於探索階段(duàn),主要通過潛水員攜水下攝像設備人工(gōng)檢測,整個過程非常繁瑣(suǒ)。相比之下國外(wài)技術更加成熟。
這些小機器人看(kàn)起來小巧玲瓏,重不過三四斤,自帶一套360度視角的高清水下攝像係統(tǒng),最大下潛深度300米,能承受的(de)最大水壓相當於30個大氣壓。其檢測(cè)效率也非常高,一座普通的公路(lù)橋,十來(lái)個橋墩的檢(jiǎn)測,水下機器人8小時能完成工作(zuò),但(dàn)人(rén)工檢測得持續(xù)好(hǎo)幾天,還(hái)容(róng)易因為潛水員與公路專(zhuān)業人員溝通不充分而遺漏病害情況。
暴雨後(hòu)橋梁的水下墩柱容易出現因急流衝刷而掏空傾斜的險情,水下結構隱患排查不容忽視。目前這些小機器人還隻(zhī)能通過(guò)詳細拍照發(fā)現墩柱結構破損、鋼筋(jīn)外露等病害。下一步養護集團準備為水下機器人搭載(zǎi)聲呐定位、激光探測等高科技裝備,以進一步提升橋梁水下結(jié)構檢測的精準度。
如今橋梁檢測機器人已經不再是一個新鮮名詞,各大科研機構和路橋養護部門都在加緊相關的研究開發和應用測(cè)試。除了上麵介紹的三種檢測機器人(rén),還(hái)有基坑檢測機器人,ATR測量機器人、蛇形機器人等諸多類型。
相信在不遠的將來,檢測機器人技術的發展將大大提升橋梁養護的效率,讓(ràng)這(zhè)個“苦差事”變得輕鬆起來。
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