[發明專利]一種纜索缺陷檢測與定位的攀爬機器人

在審

• 申請號: 201910132896.1
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109706838A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 劉興超;陳坤
• 申請（專利權）人: 劉興超
• 主分類號: E01D19/10
• 分類號: E01D19/10
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李思奇

一種纜索缺陷檢測與定位的攀爬機器人，屬于纜索檢測技術領域。本發明包括數據采集模塊、數據分析模塊、缺陷輸出模塊、人機交互模塊和標定模塊，數據采集模塊對纜索缺陷進行檢測后將檢測數據信息輸入數據分析模塊，數據分析模塊實現纜索缺陷識別后，將纜索缺陷信息經由缺陷輸出模塊發送給人機交互模塊，標定模塊確定纜索空間表面損壞點三維幾何位置，標定模塊與人機交互模塊建立連接。本發明檢測速度快，成本低，適合大規模推廣使用。

技術領域

本發明涉及一種纜索缺陷檢測機器人系統，屬于纜索檢測技術領域。

背景技術

纜索在橋梁等建筑中起著重要的承載作用，其性能的穩定對建筑的安全性起著至關重要的作用。纜索在服役過程中因外界環境惡劣容易，出現腐蝕、斷絲等缺陷，影響使用安全。為保障裝備的安全運轉，世界各國每年需投入大量的人力物力對這些裝備定期開展檢測、維護作業。

目前，世界范圍內廣泛采用傳統的人工作業方法開展相應的檢測作業，不僅存在勞動強度大、作業效率低、工作周期長、成本高、問題排查不徹底，而且時常伴有安全事故發生。因此，極需研發一套可在各類索道、管件上靈活爬行，能夠根據不同的場所進行隨機調整，來實現攀爬并進行性能分析檢測工作的攀爬機器人。

在國內外智能攀爬機器人方面普遍存在設計復雜、自身重量大、通用性差的問題，同時需要檢測機器人控制系統在基于PLC的基礎上，融合傳感器技術、無線信號傳輸技術以及計算機控制技術，實現檢測過程的自主化和智能化。

發明內容

本發明針對現有技術中上述的不足，提供一種纜索缺陷檢測與定位的攀爬機器人。在下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。

本發明的技術方案：

一種纜索缺陷檢測與定位的攀爬機器人，包括數據采集模塊、數據分析模塊、缺陷輸出模塊、人機交互模塊和標定模塊，所述的數據采集模塊對纜索缺陷進行檢測后將檢測數據信息輸入數據分析模塊，數據分析模塊實現纜索缺陷識別后，將纜索缺陷信息經由缺陷輸出模塊發送給人機交互模塊，所述的標定模塊確定纜索空間表面損壞點三維幾何位置，標定模塊與人機交互模塊建立連接。

進一步地、所述的人機交互模塊包括微控制器、語音錄放芯片、鍵盤、液晶顯示、串行通信接口和控制執行單元。

進一步地、所述的數據采集模塊包括圖像采集模塊和內部檢測模塊。圖像采集模塊包括固定在機器人上的多臺高分辨率網絡攝像機，網絡攝像機對纜索上的圖像信息進行采集和存儲，同時將采集到的圖像數據通發送給數據分析模塊，數據分析模塊根據現場實時圖像，對機器人的控制策略進行調整。

進一步地、所述的數據分析模塊包括數據庫模塊和知識庫模塊。

進一步地、所述的數據庫模塊用于存儲數據采集模塊對纜索缺陷進行檢測后獲得的檢測數據信息，所述的知識庫模塊對典型缺陷建立專家系統用于缺陷類型的甄別。

纜索的缺陷主要分為兩大類，表面缺陷和內部缺陷(腐蝕/斷絲)

針對表面缺陷利用視覺技術進行圖像采集，對圖像進行空間域和頻域濾波預處理，考慮到爬升過程中產生的振動及纜索本身的污染，基于Canny算子和Hough變換進行纜索邊緣特診提取，最后利用模糊識別的模式分類方法對缺陷進行識別。

對于內部缺陷，針對直流勵磁磁化點固定，可用來分辨缺陷的信號參量少和交流勵磁存在由于硬件限制很難使試件飽和磁化等技術問題，基于脈沖勵磁原理研制脈沖勵磁漏磁傳感器，獲得纜索寬范圍的頻率成分，結合智能算法實現內部缺陷的檢測與空間定位。