實(shí)現(xiàn)傳感器自動(dòng)化布置的車載伸縮懸臂裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)傳感器自動(dòng)化布置的車載伸縮懸臂裝置，包括車載支架、固定在車載支架上的驅(qū)動(dòng)裝置以及與所述驅(qū)動(dòng)裝置連接的懸梁，在懸梁上設(shè)置有至少一個(gè)信號采集盒，在信號采集盒內(nèi)設(shè)置有加速度傳感器、彈簧以及上底板，加速計(jì)傳感器固定在上底板上，彈簧套設(shè)在所述的加速計(jì)傳感器上并位于上底板上表面與信號采集盒內(nèi)頂面之間，在所述上底板的下端還連接有一穿過所述信號采集盒下端的導(dǎo)向柱，在導(dǎo)向柱的下端固定連接一下底板；在所述信號采集盒的上端固定有一滑塊，該滑塊與所述的懸梁連接。它能夠?qū)崿F(xiàn)和傳統(tǒng)方法一樣的精確測量，特別的是它能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)式的自動(dòng)化的加速度計(jì)安裝與拆卸，從而大幅節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間和提高工作效率。
【專利說明】實(shí)現(xiàn)傳感器自動(dòng)化布置的車載伸縮懸臂裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木與交通工程的中小橋梁快速測試與安全評估領(lǐng)域。本發(fā)明為一種適用于中小橋梁快速測試的車載式伸縮懸臂系統(tǒng)，使得加速度傳感器無需粘貼在橋面即可準(zhǔn)確測量，從而達(dá)到移動(dòng)式測量和快速測試的目的，大幅提高測試效率和節(jié)省成本。

【背景技術(shù)】
[0002]橋梁的測試與健康診斷工作對保證橋梁服役安全和避免橋梁坍塌等惡性事故至關(guān)重要。截至2009年底，我國橋梁總數(shù)多達(dá)59.46萬座，其中中小型橋梁55.28萬座。由于資金、人力、重視程度等各方面的限制，眾多中小型橋梁年久失修，可能存在嚴(yán)重的安全隱患，急需進(jìn)行有效的安全普查。因此，開發(fā)速度快、成本低的中小橋梁健康診斷技術(shù)是一項(xiàng)急迫的科學(xué)任務(wù)。
[0003]基于移動(dòng)式測量車的振動(dòng)測試是能夠?qū)崿F(xiàn)中小橋梁快速評估的新型健康監(jiān)測方法。它通過使用少量的加速度計(jì)、隨著測量車的移動(dòng)在橋面上快速測量，方便快捷高效。但是，要實(shí)現(xiàn)方便快捷的移動(dòng)式測量車的快速測試，傳統(tǒng)的傳感器布置方法不再適用。在傳統(tǒng)方法中，需要通過人工操作將加速度計(jì)通過膠或磁座等粘貼固定于橋面，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)測量。這就造成傳感器不易拆卸和重復(fù)使用，導(dǎo)致人工操作多，耗費(fèi)時(shí)間長，無法適用于以快速測試為目的的移動(dòng)式測量車輛。
[0004]為了解決上述的加速度計(jì)傳統(tǒng)布置方法的問題，使其能夠滿足新型的移動(dòng)式測量車的快速測試的工程需要，本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種可自動(dòng)伸縮和移動(dòng)的懸臂系統(tǒng)來下壓而非粘貼加速度計(jì)到橋面，并且它可隨車自由移動(dòng)和全自動(dòng)化安裝與拆卸，從而實(shí)現(xiàn)了車載式加速度計(jì)的自動(dòng)化布置和有效測量，適用于新型的移動(dòng)式測量車進(jìn)行橋梁分塊沖擊振動(dòng)測試的工程需要，為中小橋梁快速測試與安全評估創(chuàng)造了必要條件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】部分介紹的移動(dòng)式測量中傳統(tǒng)的加速度計(jì)布置方法不再適用的問題，而提供一種新型的適用于移動(dòng)測量的基于車載伸縮懸臂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)傳感器自動(dòng)化布置的車載伸縮懸臂裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種實(shí)現(xiàn)傳感器自動(dòng)化布置的車載伸縮懸臂裝置，其特征在于:包括車載支架、固定在車載支架上的驅(qū)動(dòng)裝置以及與所述驅(qū)動(dòng)裝置連接的懸梁，在懸梁上設(shè)置有至少一個(gè)信號采集盒，在所述的信號采集盒內(nèi)設(shè)置有加速度傳感器、彈簧以及上底板，所述的加速計(jì)傳感器固定在所述的上底板上，所述的彈簧套設(shè)在所述的加速計(jì)傳感器上并位于所述上底板上表面與信號采集盒內(nèi)頂面之間，在所述上底板的下端還連接有一穿過所述信號采集盒下端的導(dǎo)向柱，在導(dǎo)向柱的下端固定連接一下底板；在所述信號采集盒的上端固定有一滑塊，該滑塊與所述的懸梁連接。
[0007]所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括水平氣缸、豎直氣缸以及與所述水平氣缸和豎直氣缸的進(jìn)氣端和出氣端連接的氣泵制動(dòng)系統(tǒng)，所述的豎向氣缸固定在車載支架上，在所述豎向氣缸的輸出端固定所述的水平氣缸，所述的懸梁固定在所述水平氣缸的輸出端。
[0008]在所述豎向氣缸的輸出端固定有一槽鋼，所述的水平氣缸固定在槽鋼內(nèi)。
[0009]本發(fā)明加速度計(jì)傳感器是與車輛底盤的自動(dòng)伸縮懸臂聯(lián)結(jié)在一起，可自由移動(dòng)、自動(dòng)化安裝與拆卸，多次置重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化傳感器布置和快速試驗(yàn)的要求，不需要像傳統(tǒng)方法一樣通過膠或磁座等將傳感器固定在橋面上，試驗(yàn)結(jié)果顯示擬公開方法能達(dá)到傳統(tǒng)方法一樣的測量精度，卻能大幅節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間和成本；
氣泵制動(dòng)系統(tǒng)控制懸臂的左右和上下自由移動(dòng)，裝有加速度計(jì)的采集盒通過滑塊與自動(dòng)懸臂連接，可自由到達(dá)指定測試區(qū)域，然后氣泵系統(tǒng)產(chǎn)生下壓力通過懸臂、滑塊、彈簧的傳遞下壓采集盒在橋面上，從而保證加速度計(jì)能夠緊貼地面，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)測量所需要的傳感器快速布置。
[0010]本發(fā)明所述的技術(shù)方案的有益效果是:
a)加速度計(jì)是與移動(dòng)式測量車聯(lián)結(jié)在一起的，無需固定在橋面上，并可隨車一起移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化布置于移動(dòng)采集的要求，氣缸制動(dòng)系統(tǒng)施加豎向力下壓懸臂，通過滑塊、彈簧等傳遞豎向下壓力壓迫加速度計(jì)緊貼地面，從而保證加速度計(jì)測量的準(zhǔn)確性；
b)懸臂裝置由水平和豎直方向氣缸驅(qū)動(dòng)，在由電磁閥組成的控制系統(tǒng)的控制下可以實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)移動(dòng)，從而帶動(dòng)加速度計(jì)至測量位置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明信號采集盒的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的測試效果圖。
[0012]圖中標(biāo)識含義:滑塊1，彈簧2,加速度傳感器3,上底板4,導(dǎo)向柱5,下底板6,信號采集盒，7，懸臂8，水平氣缸9，豎直氣缸10，氣泵制動(dòng)系統(tǒng)11。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)說明:
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)傳感器自動(dòng)化布置的車載伸縮懸臂裝置，包括安裝在移動(dòng)測量車車載支架上的豎直氣缸10和氣泵制動(dòng)系統(tǒng)11，氣泵制動(dòng)系統(tǒng)11固定在豎向氣缸連線的中點(diǎn)處，用螺栓與上底板固定，氣泵制動(dòng)系統(tǒng)用密封橡膠管與水平氣缸9和豎直氣缸10相連用于控制水平氣缸9和豎直氣缸10的動(dòng)作。安裝在測量車底板下方的具有槽型截面的槽鋼，放置在槽鋼里面的水平向氣缸7，懸臂8連接在水平氣缸9上，懸臂8上裝有可移動(dòng)的滑塊1，每個(gè)滑塊下端連接采集盒5，在采集盒內(nèi)安裝有彈簧2、加速度傳感器3和上底板4，加速計(jì)傳感器3固定在上底板4上，彈簧2套設(shè)在加速計(jì)傳感器3上并位于上底板上表面與信號采集盒內(nèi)頂面之間，在上底4板的下端還連接有一穿過信號采集盒5下端的導(dǎo)向柱6，在導(dǎo)向柱6的下端固定連接一下底板7，如圖2所示。在氣泵和控制器以及控制器和氣缸之間都有進(jìn)出氣管道相連，控制器可按照指令控制進(jìn)出氣管道閥門的自動(dòng)打開與關(guān)閉。采集盒內(nèi)安裝的加速度傳感器通過數(shù)據(jù)線與放置在車上的數(shù)據(jù)采集儀(沒有畫出)相連采集和傳輸數(shù)據(jù)。
[0014]本發(fā)明裝置的使用方法為:
1)移動(dòng)式測量車行駛到橋面指定測試區(qū)域停穩(wěn)后，氣泵產(chǎn)生的氣體由氣泵制動(dòng)系統(tǒng)送到豎直兩個(gè)氣缸內(nèi)，引導(dǎo)懸臂沿豎直方向移動(dòng)至距地面高五厘米處后保持靜止，并停止對豎直氣缸送氣;
2)氣泵制動(dòng)系統(tǒng)將氣體送到水平方向的兩個(gè)氣缸內(nèi)，引導(dǎo)懸臂沿水平方向伸縮移動(dòng)至測試點(diǎn)上方。在伸縮懸臂沿水平方向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，懸臂上通過滑塊連接的采集盒分散開來，分布與懸臂上，此時(shí)停止對水平氣缸送氣；
3)氣泵制動(dòng)系統(tǒng)對豎直氣缸送氣，引導(dǎo)懸臂豎向移動(dòng)至地面，并根施加一定的壓力下壓采集盒，該豎向壓力通過采集盒內(nèi)彈簧的傳遞下壓上底板和加速度計(jì)至地面，即可開始采集數(shù)據(jù)；
4)數(shù)據(jù)采集完成后，氣泵制動(dòng)系統(tǒng)控制氣缸弓I導(dǎo)懸臂沿豎向和水平方向移動(dòng)將傳感器與懸臂回復(fù)至初始位置以供下次測試使用。
[0015]下面結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施例，具體來闡述本發(fā)明的測量效果。
實(shí)施例
[0016]按照【具體實(shí)施方式】中的步驟通過控制器控制氣泵系統(tǒng)引導(dǎo)懸臂豎直和水平方向自由移動(dòng)至測量位置后，下壓懸臂，該豎向下壓力通過滑塊傳遞至采集盒內(nèi)的彈簧，進(jìn)而下壓加速度計(jì)使其緊密接觸橋面以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。為研究下壓力大小對測量結(jié)果的影響，分別采用不同的豎向力下壓加速度計(jì)，并分別進(jìn)行橋面的加速度測量。為驗(yàn)證移動(dòng)式布置方法中所測量加速度的準(zhǔn)確性，同時(shí)按照傳統(tǒng)方法粘貼另外的加速度計(jì)至同一位置進(jìn)行測量，所測量的精確測量值作為參考。通過比較移動(dòng)式布置方法中的測量值和傳統(tǒng)粘貼方法中的精確測量值，可以驗(yàn)證移動(dòng)式布置方法的有效性。它們的相關(guān)系數(shù)被用來比較兩條加速度時(shí)程的一致性。兩個(gè)加速度時(shí)程的相關(guān)系數(shù)在O至I之間，如果為1，說明它們完全一致。該相關(guān)系數(shù)越大，說明一致性越強(qiáng)。圖3中測試結(jié)果顯示，隨著豎向下壓力的逐漸增強(qiáng)，兩種方法所得的加速度時(shí)程的相關(guān)性逐漸增強(qiáng)。當(dāng)豎向下壓力達(dá)到40N后，相關(guān)系數(shù)逼近1，說明移動(dòng)式布置方法的效果和傳統(tǒng)的粘貼式布置方法的效果一致。為了驗(yàn)證測試結(jié)果的穩(wěn)定性，同樣的試驗(yàn)進(jìn)行了第二次，所得結(jié)果和第一次測試結(jié)果一致，表明了所揭示規(guī)律的可靠性。該實(shí)施例表明，在應(yīng)用本發(fā)明的移動(dòng)式布置方法時(shí)，只要豎向下壓力達(dá)到40N以上，即可得到和傳統(tǒng)粘貼方法一樣的效果，而該發(fā)明方法全自動(dòng)操作、適用于移動(dòng)式測量，其方便快捷程度遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的粘貼式布置方法。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)傳感器自動(dòng)化布置的車載伸縮懸臂裝置，其特征在于:包括車載支架、固定在車載支架上的驅(qū)動(dòng)裝置以及與所述驅(qū)動(dòng)裝置連接的懸梁，在懸梁上設(shè)置有至少一個(gè)信號采集盒，在所述的信號采集盒內(nèi)設(shè)置有加速度傳感器、彈簧以及上底板，所述的加速計(jì)傳感器固定在所述的上底板上，所述的彈簧套設(shè)在所述的加速計(jì)傳感器上并位于所述上底板上表面與信號采集盒內(nèi)頂面之間，在所述上底板的下端還連接有一穿過所述信號采集盒下端的導(dǎo)向柱，在導(dǎo)向柱的下端固定連接一下底板；在所述信號采集盒的上端固定有一滑塊，該滑塊與所述的懸梁連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)傳感器自動(dòng)化布置的車載伸縮懸臂裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括水平氣缸、豎直氣缸以及與所述水平氣缸和豎直氣缸的進(jìn)氣端和出氣端連接的氣泵制動(dòng)系統(tǒng)，所述的豎向氣缸固定在車載支架上，在所述豎向氣缸的輸出端固定所述的水平氣缸，所述的懸梁固定在所述水平氣缸的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)傳感器自動(dòng)化布置的車載伸縮懸臂裝置，其特征在于:在所述豎向氣缸的輸出端固定有一槽鋼，所述的水平氣缸固定在槽鋼內(nèi)。
【文檔編號】G01P15/00GK104198760SQ201410471037
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】張建, 夏琪, 沙奔, 李建宇 申請人:東南大學(xué)