一种大桥桥墩水下检测装置及其工作方法

专利主权项内容

1.一种利用大桥桥墩水下检测装置的工作方法，包括一种大桥桥墩水下检测装置，其特征在于：大桥桥墩水下检测装置用于桥墩(1)，包括若干子机器人、上位机(12)、总线缆(11)，所述上位机(12)连接总线缆(11)，所述上位机(12)用于与各子机器人供电、通讯、显示装置的检测信息及向子机器人发送命令，其特征在于：所述子机器人包括子机器人底座(2)、成像模块(3)、推进器(4)、控制主板(5)、绞盘动力模块(6)、绞盘(7)、行走模块(10)；所述成像模块(3)、推进器(4)、绞盘动力模块(6)、行走模块(10)与控制主板(5)电连接；所述总线缆(11)分出子线缆与各子机器人的控制主板(5)连接；所述控制主板(5)控制推进器(4)驱动子机器人悬停或沿桥墩(1)表面向上、向下移动；所述行走模块(10)在控制主板(5)控制下使子机器人在桥墩(1)表面移动；所述若干子机器人之间连接套于桥墩(1)，所述控制主板(5)控制绞盘动力模块(6)带动绞盘(7)运动使各子机器人之间收紧或松开；所述控制主板(5)控制成像模块(3)拍摄桥墩(1)表面图像；所述绞盘(7)设有两个，两个绞盘(7)设置于子机器人底座(2)远离桥墩(1)一面，两个绞盘(7)分布于子机器人底座(2)一侧上下位置；所述子机器人底座(2)另一侧上下位置分别设有绳索固定点(22)；所述绞盘(7)连接绞盘动力模块(6)；所述绞盘(7)上设有绳索(8)，绳索(8)另一端连接相邻子机器人的绳索固定点，形成各子机器人之间的连接，所述绞盘动力模块(6)使绞盘(7)转动收紧或松开绳索(8)，从而使各子机器人之间收紧或松开；所述绞盘动力模块(6)包括绞盘动力模块电机壳(64)、绞盘动力模块电机(65)、绞盘动力模块电机座(66)、蜗轮蜗杆壳(61)、蜗轮(62)、蜗杆(63)；所述绞盘动力模块电机(65)电连接控制主板(5)，所述绞盘动力模块电机(65)的输出轴连接蜗杆(63)，蜗杆(63)与蜗轮(62)啮合，所述蜗轮(62)与绞盘(7)连接；所述绞盘动力模块电机(65)设置于绞盘动力模块电机座(66)，所述绞盘动力模块电机(65)、绞盘动力模块电机座(66)设置于绞盘动力模块电机壳(64)内；所述蜗轮(62)、蜗杆(63)设置于蜗轮蜗杆壳(61)内；所述行走模块(10)设置于子机器人底座(2)靠近桥墩(1)一面；所述行走模块(10)包括行走轮(101)、轮架(102)、弹簧(103)、压力传感器(104)，所述行走轮(101)转动设置于轮架(102)，所述压力传感器(104)设置于子机器人底座(2)靠近桥墩(1)一面，所述弹簧(103)设置于压力传感器(104)与轮架(102)之间；所述压力传感器(104)与控制主板(5)电连接将弹簧(103)压力值反馈给控制主板(5)；所述子机器人底座(2)设有孔，成像模块(3)设置于孔内，所述成像模块(3)包括水下灯(32)、水下摄像头(33)、夹持座(31)、夹持底座(34)；所述水下灯(32)、水下摄像头(33)设置于夹持座(31)，所述夹持底座(34)设置于孔内；所述夹持座(31)滑动设置于夹持底座(34)，夹持座(31)沿夹持底座(34)长度方向移动以调整水下灯(32)、水下摄像头(33)与桥墩(1)表面的距离；所述夹持座(31)设有槽口(311)，夹持底座(34)位于槽口(311)内，所述夹持座(31)两侧设有螺纹孔，螺纹孔内设有相匹配的螺丝(35)，通过两侧的螺丝(35)旋进或旋出使夹持座(31)夹紧或松开，从而实现夹持座(31)移动；所述夹持底座(34)两端分别设有挡板(341)，所述夹持底座(34)通过成像模块连接螺栓(21)安装于孔内；所述推进器(4)位于子机器人底座(2)中央，所述子机器人底座(2)两侧分别设有浮块(9)；所述浮块(9)及子机器人浮力大于重力，所述子机器人浮心位置高于重心且浮心与重心在子机器人中线上；所述控制主板(5)设有深度传感器(51)，所述深度传感器(51)用于检测装置在水下的深度；所述控制主板(5)外设有防水外壳；所述上位机(12)中设有压力传感器的巡检压力值和定深压力值；所述工作方法包含以下步骤：S1：依据桥墩形状尺寸及子机器人拍摄范围确定所需子机器人数量，提前将除首尾外的子机器人通过绳索安装于相邻子机器人绳索固定点，在水面上人工将检测装置围绕桥墩并将首尾子机器人安装并接线缆，测试上位机与子机器人通讯，上位机给各子机器人发送命令时，子机器人接收到信息后向上位机反馈信号，若上位机向某个子机器人发送命令后没收到反馈信息且所述子机器人未执行相关操作，则判定所述子机器人通讯故障，若上位机向子机器人发送命令后收到反馈信息但子机器人未执行相关操作则判定所述子机器人硬件故障，各子机器人向上位机传输数据上位机接受后也反馈数据，若子机器人发送消息后未接到上位机反馈则重复发送数据，子机器人的每隔一段时间向上位机发送信息确认上位机与子机器人通讯连接正常 ；S2：上位机将压力传感器的巡检压力值和定深压力值发送给各子机器人，上位机发出命令给各子机器人的控制主板，控制主板控制绞盘动力模块电机正转，带动绞盘收紧绳索，行走模块的压力传感器监测弹簧压力并将数值传给控制主板，当压力达到设定定深压力值后控制主板使绞盘动力模块电机停止运动，绞盘也停止运动，行走模块与桥墩表面之间产生的向下摩擦力抵消浮力，所有子机器人紧贴在桥墩表面；S3：安装成像模块，通过成像模块连接螺栓将夹持底座安装于子机器人底座，调节夹持座，使水下灯和水下摄像头与桥墩表面留有合适的距离，拧紧螺丝；S4：在上位机中选择工作模式，即巡检模式A和定深模式B，在巡检模式A下水下桥墩检测装置在一定深度区间进行巡检，在定深模式B下水下桥墩检测装置会停在某一深度，在一种模式下工作时能够切换至另一模式；A1：在上位机中设置巡检深度范围，上位机发出命令给各子机器人，各子机器人的控制主板从线缆接收信息后向上位机反馈信号，子机器人的控制主板发出信号使推进器正转保持使子机器人悬停的转速，推进器提供的向下的力抵消浮力，控制主板控制绞盘动力模块电机放松绳索直至压力传感器反馈弹簧压力达到巡检压力值后绞盘动力模块电机停止运动，之后控制主板控制推进器增大转速提供向下动力，装置稳定向下运动过程中推进器的推力等于浮力与行走模块和桥墩产生的摩擦力，压力传感器持续监测弹簧压力并反馈给控制主板，控制主板依据之前上位机发出的巡检压力值发出信号控制绞盘动力模块电机对绳索长度进行PID调整，水下桥墩检测装置运动过程中深度传感器检测子机器人深度回传给上位机，当各子机器人深度差异过大上位机不能合成全景影像时上位机向各子机器人发出命令，以前进方向最前方子机器人为基准，其余子机器人的控制主板控制推进器加速运动使各子机器人在同一深度；A2：当水下桥墩检测装置运动到巡检深度，深度传感器检测到的深度达到上位机中设置巡检深度时，水下灯与水下摄像头工作，子机器人上水下摄像头所拍摄图像经线缆传给上位机，每个子机器人拍摄桥墩不同位置，经上位机进行整合调色处理后形成大桥桥墩表面全景影像显示出来，同时上位机也进行保存图片视频操作；A3：当水下桥墩检测装置运动到巡检最深处，深度传感器检测到的深度达到上位机中设置巡检深度上限时，各子机器人的控制主板控制推进器反转，使检测装置向上运动，当水下桥墩检测装置运动到巡检最浅处，深度传感器检测到的深度达到上位机中设置巡检深度下限时，各子机器人控制主板控制推进器正转，使水下检测装置向下运动；A4：当需从巡航模式A转到定深模式B时，在上位机中转换模式后各子机器人向定深深度运动；B1：在上位机中设置定深深度，上位机向各子机器人发出命令后，各子机器人的控制主板从线缆接收信息后向上位机反馈信号，子机器人的控制主板发出信号使推进器正转保持使子机器人悬停的转速，控制主板控制绞盘动力模块电机放松绳索直至压力传感器反馈弹簧压力达到设定巡检压力值后绞盘动力模块电机停止运动，之后控制主板控制推进器增大转速向下动力，压力传感器持续检测弹簧压力并反馈给控制主板，控制主板依据之前上位机巡检压力值控制绞盘动力模块电机对绳索长度进行PID调整，各子机器人控制主板依据深度传感器反馈的信息对比上位机传输数值，到达定深深度后推进器保持使子机器人悬停的转向与转速，控制主板控制绞盘动力模块电机运动，收紧绳索直至压力传感器反馈弹簧压力达到设定定深压力值后绞盘停止运动；B2：水下灯与水下摄像头工作，子机器人上水下摄像头所拍摄图像经线缆传给上位机，每个子机器人拍摄桥墩不同位置，经上位机进行整合调色处理后形成大桥桥墩表面全景影像显示出来，同时上位机也进行保存图片视频操作；B3：当需从定深模式转到巡检模式时，在上位机中转换模式后设置巡检深度范围，子机器人的控制主板发出信号使推进器正转并保持使子机器人悬停的转速，之后控制主板控制绞盘动力模块电机放松绳索直至压力传感器反馈弹簧压力达到设定巡检压力值后绞盘动力模块电机停止运动，若检测装置处在巡检深度区间，控制主板发出信号推进器正转使装置向下运动，若检测装置处在巡检深度区间之外，则控制主板发出信号推进器运动使装置向巡检深度区间运动；B4：当检测装置未到达定深深度时便转换工作模式，上位机发出命令后若检测装置处在巡检深度区间，控制主板发出信号推进器维持原转向进行巡检，若检测装置处在巡检深度区间之外，则控制主板发出信号推进器运动使装置向检测区间运动。。马 克 数 据 网