技术领域：
本实用新型涉及一种手持式公路和小桥涵洞检测视频采集装置，属小桥和涵洞检测设备技术领域。
背景技术：
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涵洞是公路路基通过洼地或跨越水沟(渠)时设置的小型地面结构物，按《公路工程技术标准》规定,涵洞的单孔跨径小于5米。桥是一种架空的人造通道，由上部结构和下部结构两部分组成，按《公路工程技术标准》规定,小桥的单孔跨径大于等于5米，小于20米。本实用新型应用领域主要针对以下四类公路小桥和涵洞：1、建设中的小桥和涵洞；2、遭受过自然灾害(地震、洪水、泥石流)或外力撞击(车辆船只冲撞等)的小桥和涵洞；3、一些需要长期监控的特殊小桥和涵洞；4、已通车的营运期公路小桥和涵洞，根据交通运输部相关规定，以上几类小桥和涵洞都必须对其上部结构混凝土质量进行检测；以确保通车使用过程中小桥和涵洞能安全运营。目前在进行小桥和涵洞上部结构质量检测时通常采用的方法有以下几类：1、桥检车法。该方法是检测人员通过小桥质量检测车的检测架对小桥和涵洞上部结构的梁板、盖梁、橡胶支座、支座垫石、防撞挡块、拉杆、等进行检测；2、无人机法。该方法是检测人员通过操控无人机，利用无人机上的摄像头对小桥和涵洞上部结构质量进行检测；3、机械臂法。该方法是检测人员通过操控机械臂，利用机械臂上安装的摄像头对小桥和涵洞上部结构质量进行检测；4、攀爬法。该方法是检测前搭设脚手架或梯子，检测人员通过攀爬脚手架或梯子对小桥和涵洞上部结构的梁板、盖梁、橡胶支座、支座垫石、防撞挡块、拉杆、盖板等进行检测。但在实际检测工作中以上方法仍然存在下列一些问题。桥检车法存在问题：1、缺少完整的视频图像记录，检测过程中混凝土外观质量只能通过检测人员视觉检测，缺少相关视频图像资料，在检测人员疲劳时易出现缺陷漏判，不能客观反映受检小桥上部混凝土外观整体质量；2、检测现场适应能力差，工作效率低，受客观条件限制多；3、安全性差，检测人员易遭受雷击、高空坠落、机械撞击、野蜂蚂蚁攻击等意外事故伤害。国内已发生多起检测人员伤亡事件；4、节能减排效果差，消耗资源多；5、现场检测灵活性较差，检测时桥面横坡较大时无法检测，桥下有障碍物(例如：水渠、河堤、管道等)时无法检测；6、无法对涵洞工程进行检测，因桥检车的桥检架长度大于涵洞单跨长度，所以桥检架无法进入涵洞内部。无人机法存在问题：1、无法准确定位缺陷位置，缺少标记功能，检测过程中无人机会受到气流、地磁场、障碍物等外界因素的干扰，在发现缺陷时由于缺少标记功能，因此复查人员和修补人员不易准确定位缺陷在小桥和涵洞上的具体位置；2、操作难度高，因无人机的螺旋桨旋转时具有一定的危险性，在无人机坠机和失控时易造成安全事故，因此在检测过程中无人机的起飞与降落都需要经过专业培训的技术人员操作；3、无法对部分净空窄小的涵洞进行检测，在公路工程中有部分涵洞内部空间窄小，如一些排水涵洞，且这类涵洞多设置在低洼地带，甚至连检测人员都无法进入，对于这类涵洞无人机会因遥控信号被屏蔽而无法进行检测；4、后期维护费用高，不便于大范围推广应用。无人机在使用过程中电机、马达、电池、无线电接收器等部件，都有使用次数的限制，后期使用维护不到位易造成无人机坠落的严重事故，因此无人机使用过程中需要定期维护更换和更换零配件；5、飞行高度和飞行范围有限制。根据国家相关法律规定，民用无人机飞行前需向空管部门报备，飞行高度不能超过120米，在飞机场和一些军事设施附近不能飞行。机械臂法存在问题：1、无法准确定位缺陷位置，缺少标记功能，检测过程中机械臂携带摄像头对缺陷进行拍摄，在发现缺陷时由于缺少标记功能，因此复查人员和修补人员不易准确定位缺陷在小桥和涵洞上的具体位置；2、后期维护费用高不便于大范围推广应用，机械臂在使用过程中电机、油压系统、电池等部件，都有使用次数的限制，后期使用维护不到位易造成机械臂损坏的事故，因此机械臂使用过程中需要定期维护更换和更换零配件；3、现场检测灵活性较差，机械臂工作原理是通过机械臂移动带动摄像头对小桥和涵洞构件进行拍摄检测，但是在工地现场检测过程中如桥下或涵洞中存在障碍物(例如：水渠、河堤、管道等)时机械臂则无法进入桥下或涵洞中进行检测；4、节能减排效果差，消耗资源多。使用机械臂进行检测时机械臂装置移动需要牵引车牵引，检测过程中会占用部分车道，影响桥面车辆通行。攀爬法存在问题：1、缺少完整的视频图像记录，检测过程中混凝土外观质量只能通过检测人员视觉检测，缺少相关视频图像资料，在检测人员疲劳时易出现缺陷漏判，不能客观反映受检小桥或涵洞上部混凝土外观整体质量；2、检测现场适应能力差，工作效率低，受客观条件限制多；3、安全性差，检测人员易遭受高空坠落意外事故伤害。
为克服现有小桥和涵洞上部结构质量检测装置所存在的缺点，提供本实用新型专利。经文献检索，未见与本实用新型专利相同的公开报道。
技术实现要素：
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本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种手持式公路小桥和涵洞检测视频采集装置。
本实用新型的小桥和涵洞上部结构质量检测视频图像采集装置，其特征在于该装置由轮式测距编码器(1)、滑轮连接轴(2)、带照明功能的摄像头(3)、竖向摄像头支架(4)、横向支架(5)、缺陷标记部件(6)、右侧滑轮(7)、轮式测距编码器竖向支架(8)、第一节检测杆(9)、横向支架前端的角度调节接头(10)、横向支架中间的角度调节接头(11)、能360度旋转接头(12)、检测杆上能360度旋转接头(13)、能伸缩第二节纵向竖测杆(14)、能伸缩第三节纵向竖测杆(15)、能伸缩第四节纵向竖测杆(16)、无线电发射盒子(17)、操作控制按钮(18)、电源(19)、带显示功能的存储装置(20)、摄像头数据传输线(21)、编码器数据传输线(22)、数据传输和供电的电缆(23)、缺陷标记部件控制线(24)、肚顶(25)。
装配关系：轮式测距编码器(1)右侧中心位置与滑轮连接轴(2)左端连接,滑轮连接轴(2)从轮式测距编码器竖向支架(8)上端圆孔左侧穿入右侧穿出与右侧滑轮(7)的左侧中心连接；安装时必须保证轮式测距编码器(1)能正常滚动测量距离，轮式测距编码器竖向支架(8)的下端与能360度旋转接头(12)的后端连接；能360度旋转接头(12)前端与第一节检测杆(9)上部后端连接；缺陷标记部件(6)的下端与第一节检测杆(9)顶端连接；横向支架中间的角度调节接头(11)后端与第一节检测杆(9)前端上部连接；横向支架中间的角度调节接头(11)的前端与横向支架(5)的后端连接；横向支架(5)的前端与横向支架前端的角度调节接头(10)的后端连接；横向支架前端的角度调节接头(10)的前端与竖向摄像头支架(4)下端连接；带照明功能的摄像头(3)安装在竖向摄像头支架(4)后侧上部；第一节检测杆(9)下端与检测杆上能360度旋转接头(13)的上端连接，检测杆上能360度旋转接头(13)下端与能伸缩第二节纵向竖测杆(14)上端连接；能伸缩第二节纵向竖测杆(14)的下端与能伸缩第三节纵向竖测杆(15)上端连接，能伸缩第三节纵向竖测杆(15)下端与能伸缩第四节纵向竖测杆(16)的上端连接；无线电发射盒子(17)下端与操作控制按钮(18)的上端连接，操作控制按钮(18)的下端与电源(19)的上端连接；无线电发射盒子(17)、电源(19)、操作控制按钮(18)安装在能伸缩第四节纵向竖测杆(16)中间前侧；编码器数据传输线(22)的前端与轮式测距编码器(1)下端连接，编码器数据传输线(22)后端与数据传输和供电的电缆(23)的前端连接；缺陷标记部件控制线(24)的前端与缺陷标记部件(6)下端连接，缺陷标记部件控制线(24)的后端与数据传输和供电的电缆(23)的前端连接；摄像头数据传输线(21)前端与带照明功能的摄像头(3)下端连接；摄像头数据传输线(21)后端数据传输和供电的电缆(23)的前端连接；数据传输和供电的电缆(23)的后端与操作控制按钮(18)左侧连接；带显示功能的存储装置(20)接收无线电发射盒子(17)发射回来的信号。第四节纵向竖测杆(16)下端与肚顶(25)前端中心位置连接。肚顶(25)后端系在使用者的腰上。
本实用新型的装置采用市场购买的产品及材料按常规方法改装或制备。
采用本实用新型装置对小桥和涵洞上部结构质量检测的步骤如下：
1、检测前装置的安装与现场调试
检查各轮式测距编码器1、缺陷标记部件6、带照明功能的摄像头3、无线电发射盒子17、电源19、操作控制按钮18、带显示功能的存储装置20是否工作正常。根据检测现场小桥或涵洞的实际情况，通过横向支架前端的角度调节接头10、横向支架中间的角度调节接头11、能360度旋转接头12、检测杆上能360度旋转接头13、调整带照明功能的摄像头3的拍摄角度，能让调整带照明功能的摄像头3拍摄到需要检测的桥梁构件。通过第一节检测杆9能伸缩第二节纵向竖测杆14、能伸缩第三节纵向竖测杆15、能伸缩第四节纵向竖测杆16的伸缩调整本装置支架的高度，能让轮式测距编码器1、缺陷标记部件6、带照明功能的摄像头3到达需要检测的混凝土构件最佳高度位置。肚顶25系在检测人员的腰上，把第四节纵向竖测杆16下端插入肚顶25中心位置。
2、检测视频图像数据采集
通过横向支架前端的角度调节接头10、横向支架中间的角度调节接头11、能360度旋转接头12、检测杆上能360度旋转接头13，调整带照明功能的摄像头3的拍摄角度，能让调整带照明功能的摄像头3拍摄到需要检测的桥梁构件，开启无线电发射盒子17、电源19、操作控制按钮18，轮式测距编码器1与被检测的桥梁构件表面接触，通过控制操作控制按钮18上的按钮把轮式测距编码器1数据调零，匀速推动纵向竖测杆，把横向支架5从被检测桥梁构件的一端移动到另一端，带照明功能的摄像头3记录桥梁构件的外观质量情况视频图像资料，轮式测距编码器1记录视频图像资料对应的位置；
3、桥梁或涵洞构件缺陷标记
在数据采集过程中如遇到的构件的缺陷(例如裂缝、破损露筋、钢筋锈涨等)时，通过操作控制按钮18的按钮对构件的缺陷进行拍照，同时操作控制按钮18上的按钮在缺陷附件的构件表面上用缺陷标记部件6标记缺陷标记；
4、检测装置的收缩
现场检测工作完成后，把第四节纵向竖测杆16下端从肚顶25中心位置取出，缩回所有的竖测杆，关闭无线电发射盒子17、电源19、操作控制按钮18，把本装置放入仪器盒内运出检测现场；
5、数据的分析与保存
在检测过程中本装置能通过带照明功能的摄像头3发现小桥和涵洞各个构件所存在的外观质量问题，能通过缺陷标记部件6在现场构件标记缺陷所对应的位置，能通过无线电发射盒子17把数据传输到带显示功能的存储装置20中保存，同时也能将视频图像资料交给内业资料组处理。本装置所采集的视频图像资料能够作为小桥和涵洞的交工、竣工、养护和专项检测原始资料数据长期系统保存。
本实用新型的优点在于：
1、检测时能对检测全过程进行视频图像记录
本装置与小桥和涵洞检测车法比较，能通过安装在检测杆顶部的摄像头，对梁板、盖梁、支座等上部构件的外观质量情况进行完整全面的视频图像记录，记录下的视频图像可作为小桥和涵洞质量检测的原始数据长期保存；
2、能对缺陷位置进行标记，便于后期复查和维修位置查找
在发现缺陷时，本装置与无人机法和机械臂法比较，本装置能在缺陷附近留下标记，便于复查人员和修补人员准确定位缺陷在小桥和涵洞上的具体位置。
3、检测现场适应能力强
本装置与小桥和涵洞检测车法和机械臂法比较，本装置不受桥面横坡、桥下障碍物、桥梁净空等不利外界因素的影响，能对所有类型小桥和涵洞的各个构件进行视频检测。本装置与无人机法比较，本装置不受外界天气和地磁场干扰，也不受高度和范围限制，在机场和军事禁飞区也能正常使用；
4、安全性能高
本装置与小桥和涵洞检测车法和机械臂法比较，本装置因检测人员不需上下桥检架检测，所以不会发生高空坠落、机械撞击、及毒虫攻击意外事故。本装置与无人机法比较，本装置因没有螺旋桨，所以不会发生螺旋桨刮伤的安全事故；
5、节能减排效果好
本装置与以上三种方法比较，在检测时的动力采用人力推动，不使用电能不消耗油料，也无需动用机械设备，现场检测人员减少到1人，数据采集完成后，通过网络把数据传送给办公室内的数据分析组，这样的流水化作业，能大大提高小桥和涵洞检测工作的工作效率，缩短现场检测时间，提高检测精度；
6、操作简单，检测人员无需专业培训
本装置与以上三种方法比较，检测人员不需进行专业机械设备操作培训，也不需要进行无人机飞行员操作培训，四肢健全视力正常的人员都能进行数据采集；
7、后期使用维护费用低廉
本装置结构简单，在后期使用过程中只需要对摄像头和轮式编码器定期进行维护，与以上三种方法比较后期使用维护费用低廉。
附图说明：
图1为本实用新型的结构主视示意图；
图2为本实用新型的结构前视示意图；
图3为本实用新型的结构后视示意图；
图4为本实用新型的结构左视示意图；
图5为本实用新型的结构右视示意图；
图6为本实用新型的结构俯视示意图；
图7为本实用新型的结构仰视示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的详述。
如图所示，本实用新型的小桥和涵洞上部结构质量检测视频图像采集装置，其特征在于该装置由轮式测距编码器1、滑轮连接轴2、带照明功能的摄像头3、竖向摄像头支架4、横向支架5、缺陷标记部件6、右侧滑轮7、轮式测距编码器竖向支架8、第一节检测杆9、横向支架前端的角度调节接头10、横向支架中间的角度调节接头11、能360度旋转接头12、检测杆上能360度旋转接头13、能伸缩第二节纵向竖测杆14、能伸缩第三节纵向竖测杆15、能伸缩第四节纵向竖测杆16、无线电发射盒子17、操作控制按钮18、电源19、带显示功能的存储装置20、摄像头数据传输线21、编码器数据传输线22、数据传输和供电的电缆23、缺陷标记部件控制线24、肚顶25组成。其中：
轮式测距编码器1用于测量距离，滑轮连接轴2用于固定编码器和滑轮，带照明功能的摄像头3用于拍摄视频图像，竖向摄像头支架4用于固定摄像头，横向支架5用于连接两个角度调节接头，缺陷标记部件6用于标记缺陷位置，右侧滑轮7用于保持编码器滚动的平衡，轮式测距编码器竖向支架8用于固定编码器，第一节检测杆9用于连接垂直旋转接头、角度调节接头、垂直旋转接头，固定缺陷标记部件，横向支架前端的角度调节接头10用于调节摄像头拍摄的角度，横向支架中间的角度调节接头11用于调节摄像头拍摄的角度，能360度旋转接头12用于调节编码器滚动的方向，检测杆上能360度旋转接头13用于调节摄像头拍摄的角度，能伸缩第二节纵向竖测杆14用于调节装置的检测高度，能伸缩第三节纵向竖测杆15用于调节装置的检测高度，能伸缩第四节纵向竖测杆16用于调节装置的检测高度，固定无线电发射盒子、操作控制按钮、电源，无线电发射盒子17用于把检测数据传输给存储装置，操作控制按钮18用于控制摄像头、缺陷标记部件、编码器，电源19用于装置供电，带显示功能的存储装置20用于数据存储，摄像头数据传输线21用于数据传输，编码器数据传输线22用于数据传输，数据传输和供电的电缆23用于数据传输，缺陷标记部件控制线24用于传输控制信号，肚顶25用于支撑装置，增加装置的稳定性，减少检测人员体力消耗。
本实用新型采用市场购买的产品及材料按常规方法改装或制备。
采用本实用新型视频图像采集装置对小桥和涵洞结构质量检测的步骤如下：
1、检测前装置的安装与现场调试
检查各轮式测距编码器1、缺陷标记部件6、带照明功能的摄像头3无线电发射盒子17、电源19、操作控制按钮18、带显示功能的存储装置20是否工作正常。根据检测现场小桥或涵洞的实际情况，通过横向支架前端的角度调节接头10、横向支架中间的角度调节接头11、能360度旋转接头12、检测杆上能360度旋转接头13，调整带照明功能的摄像头3的拍摄角度，能让调整带照明功能的摄像头3拍摄到需要检测的桥梁构件。通过第一节检测杆9能伸缩第二节纵向竖测杆14、能伸缩第三节纵向竖测杆15、能伸缩第四节纵向竖测杆16的伸缩调整本装置支架的高度，能让轮式测距编码器1、缺陷标记部件6、带照明功能的摄像头3到达需要检测的混凝土构件最佳高度位置。肚顶25系在检测人员的腰上，把第四节纵向竖测杆16下端插入肚顶25中心位置。
3、检测视频图像数据采集
通过横向支架前端的角度调节接头10、横向支架中间的角度调节接头11、能360度旋转接头12、检测杆上能360度旋转接头13，调整带照明功能的摄像头3的拍摄角度，能让调整带照明功能的摄像头3拍摄到需要检测的桥梁构件，开启无线电发射盒子17、电源19、操作控制按钮18，轮式测距编码器1与被检测的桥梁构件表面接触，通过控制操作控制按钮18上的按钮把轮式测距编码器1数据调零，匀速推动纵向竖测杆，把横向支架5从被检测桥梁构件的一端移动到另一端，带照明功能的摄像头3记录桥梁构件的外观质量情况视频图像资料，轮式测距编码器1记录视频图像资料对应的位置；
4、桥梁或涵洞构件缺陷标记
在数据采集过程中如遇到的构件的缺陷(例如裂缝、破损露筋、钢筋锈涨等)时，通过操作控制按钮18的按钮对构件的缺陷进行拍照，同时操作控制按钮18上的按钮在缺陷附件的构件表面上用缺陷标记部件6标记缺陷标记；
4、检测装置的收缩
现场检测工作完成后，把第四节纵向竖测杆16下端从肚顶25中心位置取出，缩回所有的竖测杆，关闭无线电发射盒子17、电源19、操作控制按钮18，把本装置放入仪器盒内运出检测现场；
5、数据的分析与保存
在检测过程中本装置能通过带照明功能的摄像头3发现小桥和涵洞各个构件所存在的外观质量问题，能通过缺陷标记部件6在现场构件标记缺陷所对应的位置，能通过无线电发射盒子17把数据传输到带显示功能的存储装置20中保存，同时也能将视频图像资料交给内业资料组处理。本装置所采集的视频图像资料能够作为小桥和涵洞的交工、竣工、养护和专项检测原始资料数据长期系统保存。
实际应用表面，本实用新型完全达到设计目的和缺陷视频质量检测要求。
1.一种手持式公路小桥和涵洞检测视频采集装置，包括:轮式测距编码器(1)、滑轮连接轴(2)、带照明功能的摄像头(3)、竖向摄像头支架(4)、横向支架(5)、缺陷标记部件(6)、右侧滑轮(7)、轮式测距编码器竖向支架(8)、第一节检测杆(9)、横向支架前端的角度调节接头(10)、横向支架中间的角度调节接头(11)、能360度旋转接头(12)、检测杆上能360度旋转接头(13)、能伸缩第二节纵向竖测杆(14)、能伸缩第三节纵向竖测杆(15)、能伸缩第四节纵向竖测杆(16)、无线电发射盒子(17)、操作控制按钮(18)、电源(19)、带显示功能的存储装置(20)、摄像头数据传输线(21)、编码器数据传输线(22)、数据传输和供电的电缆(23)、缺陷标记部件控制线(24)、肚顶(25)；
装配关系：轮式测距编码器(1)右侧中心位置与滑轮连接轴(2)左端连接,滑轮连接轴(2)从轮式测距编码器竖向支架(8)上端圆孔左侧穿入右侧穿出与右侧滑轮(7)的左侧中心连接；安装时必须保证轮式测距编码器(1)能正常滚动测量距离，轮式测距编码器竖向支架(8)的下端与能360度旋转接头(12)的后端连接；能360度旋转接头(12)前端与第一节检测杆(9)上部后端连接；缺陷标记部件(6)的下端与第一节检测杆(9)顶端连接；横向支架中间的角度调节接头(11)后端与第一节检测杆(9)前端上部连接；横向支架中间的角度调节接头(11)的前端与横向支架(5)的后端连接；横向支架(5)的前端与横向支架前端的角度调节接头(10)的后端连接；横向支架前端的角度调节接头(10)的前端与竖向摄像头支架(4)下端连接；带照明功能的摄像头(3)安装在竖向摄像头支架(4)后侧上部；第一节检测杆(9)下端与检测杆上能360度旋转接头(13)的上端连接，检测杆上能360度旋转接头(13)下端与能伸缩第二节纵向竖测杆(14)上端连接；能伸缩第二节纵向竖测杆(14)的下端与能伸缩第三节纵向竖测杆(15)上端连接，能伸缩第三节纵向竖测杆(15)下端与能伸缩第四节纵向竖测杆(16)的上端连接；无线电发射盒子(17)下端与操作控制按钮(18)的上端连接，操作控制按钮(18)的下端与电源(19)的上端连接；无线电发射盒子(17)、电源(19)、操作控制按钮(18)安装在能伸缩第四节纵向竖测杆(16)中间前侧；编码器数据传输线(22)的前端与轮式测距编码器(1)下端连接，编码器数据传输线(22)后端与数据传输和供电的电缆(23)的前端连接；缺陷标记部件控制线(24)的前端与缺陷标记部件(6)下端连接，缺陷标记部件控制线(24)的后端与数据传输和供电的电缆(23)的前端连接；摄像头数据传输线(21)前端与带照明功能的摄像头(3)下端连接；摄像头数据传输线(21)后端数据传输和供电的电缆(23)的前端连接；数据传输和供电的电缆(23)的后端与操作控制按钮(18)左侧连接；带显示功能的存储装置(20)接收无线电发射盒子(17)发射回来的信号；第四节纵向竖测杆(16)下端与肚顶(25)前端中心位置连接；肚顶(25)后端系在使用者的腰上。
技术总结