[发明专利]箍式钢管混凝土柱自动检测机器人系统及使用方法

说明书

本发明为箍式钢管混凝土柱自动检测机器人系统及使用方法，该系统包括供电装置、运动装置、敲击装置、数据监测装置、传感器装置和控制装置；其中供电装置给整个系统供电，运动装置实现该系统在钢管混凝土柱上下自由移动和数字敲击锤环绕钢管混凝土柱圆周运动，敲击装置对钢管混凝土柱在指定时间间隔进行指定力度的敲击，采集振动信号、声波信号；数据监测装置及时对敲击声波、振动信号数据进行记录、存储和监测，传感器装置用于钢索与贴片中的压应力监测、接收红外遥控以及动态的距离监测，控制装置通过遥控器控制各个装置的动作。该系统实现了钢管混凝土柱缺陷自动检测的目的。

技术领域

本发明涉及一种土木工程检测技术领域，具体是一种箍式钢管混凝土柱自动检测机器人系统及使用方法。

背景技术

伴随着建筑行业的快速发展，我国超高层建筑不断增多,成为各大城市的地标性建筑。超高层建筑结构是近年来迫于人口、资源和环境的压力应运而生的一种新的建筑形式,已成为一个国家民族、城市经济崛起和发展的象征，钢管混凝土柱由于具有承载能力高、力学性能良好、制作与施工方便、经济效益好等优点，越来越多被用于高层建筑中。而钢管混凝土柱受材料和施工工艺影响，经常出现诸如混凝土空洞、混凝土与钢管壁脱粘等缺陷，影响钢管混凝土柱承载能力，因此，高层建筑钢管混凝土柱灌注密实度检测十分重要。钢管混凝土柱就是把混凝土混入钢管中并捣实，从而结合了钢管抗弯能力与混凝土抗压强度。目前钢管混凝土柱结构被广泛的应用到拱桥建设中，但在现有的工程施工过程中钢管混凝土柱在浇筑的时候有些地方会出现脱空现象，需要对其进行检测以及定位，并且大部分钢管混凝土柱高度较大，人工敲击检测其密实度费时费力，对人的经验较为依赖，受主观因素影响较大，导致新的技术人员无法准确做出判断，而且敲击法缺乏理论依据和供存档的资料，不便于施工技术管理及质量检测技术管理，对于高大的结构危险系数高。现有技术中，使用敲击法时，一般采用手机或手持录音机对敲击声进行录音，这样就使得敲击法需要多个人一起合作完成，而且现有的敲击技术不能固定在混凝土柱上，在进行人为检测时，会因为手抖或没有拿平稳而影响检测结果，降低了检测的精确度，因此，在工程施工质量检测中，箍式钢管混凝土柱自动检测机器人系统十分重要，可以减少人为因素，提高精度，在操作方式和抵抗外界干扰等方面有优势，并且能对检测结果进行存储和数字化显示，不受环境噪声和人为因素的干扰。

现有技术中，钢管混凝土柱脱空检测方法有无损检测和有损检测两大类。无损检测主要有人工敲击法、光纤传感法及超声波法等，其中，光纤传感法操作较为复杂，需要在钢管内壁预先布置光纤，以实现力学量到光学量的转换，对光纤布置的位置要求十分严格，并且光纤作为耗材也无法重复利用；超声波法则往往只能通过超声波的声学参数来判断其是否存在缺陷，由于超声波在钢管中会存在绕设，对脱空厚度的定量计算存在极大干扰，误差极大，超声波在传播过程中遇到由各种缺陷形成的界面就会改变传播方向和路径，其能量在缺陷处被衰减，造成超声波到达接收换能器时的声幅、声时、频率的相对变化，而且该方法成本高，受环境影响严重，在施工过程中可行性不高。有损检测主要是钻芯法，采取的是在钢管混凝土柱芯内钻芯，但钻取位置不能在加劲板与钢管壁处实施，混凝土空腔缺陷不能发现，不能综合判断整个混凝土柱的质量情况，局限性较大，存在钻芯法周期较长、费用较高、在钢管混凝土柱不易架设钻芯设备等弊端，且上述三种方法均需要在混凝土凝固后进行，即进行事后混凝土密实度的判断。而且这几种方法依靠人工，对人的经验较为依赖，主观性较强。现有技术中，缺乏一种箍式钢管混凝土柱自动检测机器人系统，能够在系统控制下自动在钢管混凝土柱构件上移动，检测其密实度，将信息处理储存，并对检测出缺陷的位置进行记录。这将是我们当前的重要研究课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种箍式钢管混凝土柱自动检测机器人系统及使用方法。本发明旨在提出一种钢管混凝土柱自动检测的新思路，能自动进行局部敲击检测，具有自动检测、效率高、无需人工培训的优势，实现钢管混凝土柱缺陷自动检测的目的，有效解决了人工检测钢管混凝土柱速度慢，检测人员来回攀爬钢管混凝土柱危险性极高以及对于检测人员的施工经验要求高的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：