轻松拍摄隧道全景——基于旋转机械臂的隧道巡检新工具
设计师0027
2024年06月05日 10:32:15
来自于隧道工程
只看楼主

 

 


小编语

欧洲和北美开始地下工程建设的年代较早,现有隧道的规模庞大且老化严重,如何快速评估与检测地下基础设施的老化情况是欧美隧道业界近年来一直在研究探索的问题。
为了解决隧道内部的巡检问题,加拿大新不伦瑞克省大瀑布发电站的运维团队与当地大学合作研发了一款基于360度旋转机械臂的半自动化隧道衬砌全景摄像系统,一起来了解一下吧!        
     



项目背景


水电隧道的结构状况对于水电站的整体性能、安全性和寿命非常重要,对这些隧道的检查、监控和维护是其正常运营的关键。
加拿大新不伦瑞克省大瀑布水电站建成已有近一个世纪,水电站的进水隧道直径为7.5m,混凝土衬砌段长822m,目前主要的隧道检查方式还是传统的检察员步行巡查。
       

人工检查


人工检查耗费大量劳动力和大量时间,检查顶部衬砌时还需要使用高空作业车,在用工昂贵的加拿大,每次检查都是一笔不菲的开销,此外,           检查期间隧道需要排水,也是一笔不小的成本。                  
       

人工检查过程


为解决这些问题,运维团队尝试了一系列解决方案,包括遥控无人潜水器,机器人和无人机在内的诸多最新技术,但都不能满足需求,最终,运维团队决定进行自主开发。

小编在过往的文章中也为大家介绍一些用于解决隧道检查问题的新技术, 点击下方链接回顾:

国际视野 | 日本隧道巡检启用无人机  


智慧智能 | 水下隧道内的“千里眼”:使用ROV+声纳技术的智能隧道探查  


智慧智能 | 结合非接触式雷达和AI技术的智能移动检测车,快速诊断隧道衬砌病害  


列车式检测机器人—欧洲强子对撞机的隧道运维之道  



     


技术研发


隧道运维团队的思路是设计一个可360度旋转的机械臂来携带摄像机,通过旋转的方式来拍摄隧道整环的衬砌情况,运维团队按照这一思路设计并制作了一个初步的样品。
       

初版造型

       

初版设计


实地测试证明,这一思路是可行的。这套设备确实能够拍摄到隧道整环的衬砌情况,通过拼接图片还能得到隧道整体的衬砌影像,但测试的过程中,还是发现了很多缺陷,包括机械臂的旋转速度较难控制等。
       

拼接图片


为进一步改进设备,提升自动化程度,发电站隧道运维团队与新不伦瑞克大学进行了合作,对于设备的结构设计,自动化控制,摄像设备进行了重新设计和改进。
新不伦瑞克大学开发了一套控制程序,这套控制程序可以依据摄像清晰度来自动控制机械 臂           的旋转速度,           实现拍摄速度与拍摄质量之间的平衡。        
       
       

最终设计



     


研发成果


新的旋转机械臂摄像系统在各个方向上都加装了伸缩结构,能够适应多种不同的隧道直径;完全收缩的情况下占用面积也更小,便于运输。
       

伸缩式结构设计


研发团队对机械臂的旋转方式进行了优化调整,机械臂会自主控制旋转速度,使两端的摄像机沿着经过特别设计的轨迹移动,快速生成整体化的隧道衬砌影像。
       

机械臂旋转轨迹

       

摄像机旋转轨迹

(紫色和绿色分别代表两台摄像机)


改进后的全景摄像系统在新不伦瑞克省大瀑布发电站的隧道内进行了测试,使用效果总体令人满意,但是还是存在一些问题:例如不平整的地面会对摄像效果产生影响,长时间启动的闪光灯会造成温度过高,降低设备的使用寿命。
       

测试过程

       

延时摄影


目前,这套设备和其控制程序正在申请相关专利,研发团队还表示,将会进一步提升设备的自动化程度。



     



结 语


     
相比遥控无人潜水器,机器人和无人机,基于旋转机械臂的隧道全景摄像系统的制造难度和成本都较低,并且一套设备可以适应多种隧道直径,有推广使用的潜力。      



内容整理自互联网

供稿、编辑&排版:GDY

校对:Jacob

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tumux_78035
2024年06月05日 14:20:30
2楼
现在的技术真是越来越厉害了!这个基于旋转机械臂的隧道巡检新工具,听起来很不错啊!轻松拍摄隧道全景,这可省了不少事儿。我觉得这个工具在隧道检测和维护方面会有很大的帮助。以前,检测隧道可不是一件容易的事情,需要人工进入隧道进行检查,不仅危险,而且效率也不高。有了这个新工具,就可以在地面上远程控制机械臂进行拍摄,大大减少了工作人员的风险。不过,我也有点担心这个工具的稳定性和可靠性。毕竟,隧道环境比较复杂,机器在里面工作可能会遇到各种各样的问题。所以,在实际应用中,还需要对这个工具进行充分的测试和验证,确保它能够稳定工作,并且拍摄到的图像质量足够好。另外,这个工具的价格可能会比较高,不是所有的单位都能买得起。所以,在推广应用的时候,可能需要考虑到这一点,尽量降低成本,让更多的单位能够受益。总的来说,我对这个基于旋转机械臂的隧道巡检新工具还是比较感兴趣的。希望它能够尽快得到广泛应用,为隧道工程的发展做出贡献。
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