Устройство диагностирования коррозионного состояния внутренней поверхности железобетонных опор контактной сети

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для определения коррозионного состояния внутренней части железобетонных опор визуальным методом без их откопки, при помощи видеоэндоскопа, гибкий зонд которого помещается в технологическое отверстие. Устройство диагностирования коррозионного состояния внутренней поверхности железобетонных опор содержит систему управления перемещением оптического зонда видеоэндоскопа внутри железобетонных опор контактной сети с регистрацией координат предполагаемых дефектов и получение изображений таких дефектов с указанием их размеров и координат расположения. Видеоэндоскоп включает в себя гибкий оптический зонд с короткофокусным объективом и систему подсветки. Гибкий оптический зонд имеет возможность перемещения и регистрации координат за счет применения шагового двигателя и поворота дистальной части в четырех направлениях, изображение через объектив попадает оптоэлектронный преобразователь, затем сигнал по кабелю передается в блок преобразования и выводится на монитор. Техническим результатом является обеспечение возможности проведения панорамного сканирования внутренней части железобетонной опоры контактной сети, а для получения данных о состоянии опор используется управляющий персональный компьютер и алгоритм обработки полученных изображений с дефектами.
Известно техническое решение, относящееся к контрольно-измерительной технике. Технический результат - выявление дефектов в виде мелких неровностей, в том числе мелких неровностей продольного направления, на внутренних поверхностях труб и определение размеров и мест расположения этих неровностей [1]. Дефектоскоп включает корпус, в котором установлены телевизионная камера и кольцевая система направленного излучения света, состоящая из светодиодов. К корпусу прикреплен на кронштейнах отражатель света с зеркальной поверхностью, которая имеет вогнутую внутрь конусовидную форму. Лучи света, поступающие от светодиодов, отражаются от зеркальной поверхности и концентрируются на внутренней поверхности трубы в виде узкого кольцевого пояса S. Сигналы, поступающие в компьютер, позволяют определить продольные размеры дефектов и координаты положения дефектов по длине трубы. Технический результат - выявление дефектов в виде мелких неровностей, в том числе продольного направления, и определение размеров и мест расположения этих неровностей.
Недостатком устройства является наличие дополнительной оптической отражающей поверхности, способной загрязняться при диагностировании внутренних поверхностей труб.
Известно изобретение, относящееся к контрольно-измерительной технике, которое может быть использовано для обнаружения механических дефектов и определения их геометрических параметров на внутренней поверхности жидкостных трубопроводов [2].
Сущность изобретения заключается в том, что оптический дефектоскоп для контроля внутренней поверхности жидкостных трубопроводов содержит лазерный излучатель и фотоприемник, расположенный в ходе лучей зеркально отраженного светового потока, которые помещены в корпус, состоящий из двух частей, соединенных герметично одетой цилиндрической обечайкой, имеющей четное количество оптически прозрачных окон с перемычками меньшей величины и имеющей возможность поворота на угол ϕ=π/2n, где n - количество прозрачных окон, а между излучателем и фотоприемником установлен уголковый отражатель с возможностью вращения. Технический результат - возможность использования оптического дефектоскопа для контроля внутренних поверхностей жидкостных трубопроводов.
Недостатком устройства является наличие четного количества оптически прозрачных окон с перемычками меньшей величины, что может явиться причиной прерывания изображений контролируемой поверхности и соответственно пропуска дефектов при диагностировании внутренних поверхностей труб.
Известно устройство для определения количественного состава продуктов коррозии арматуры на труднодоступных поверхностях железобетонных изделий на основе лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (ЛИЭС) [3]. Сущность устройства заключается в том, что через вентиляционное отверстие внутрь железобетонной опоры опускается волоконно-оптический кабель (ВОК), на конце которого закреплена фокусирующая оптика. ВОК с фокусирующей оптикой перемещают вдоль внутренней поверхности опоры и делают необходимое количество измерений количественного состава продуктов коррозии. Лазером вырабатывается импульс оптического излучения, который поступает на вход волоконно-оптического кабеля, передается к участку исследуемой внутренней поверхности железобетонной опоры и фокусируется при помощи фокусирующей оптики в виде сферических линз, взаимодействуя с которой образует микровспышку облака низкотемпературной плазмы. В облако плазмы переходят химические элементы с поверхности контроля. По волоконно-оптическому кабелю отраженный свет попадает в спектрометр, проходя через делитель пучка и разлагается в линейчатый спектр, регистрируемый детектором. На выходе спектрометра информация о спектре представляется в виде цифровых отсчетов, содержащих информацию о количественном содержании продуктов коррозии. Полученные данные при помощи устройства согласования передаются в управляющий компьютер, программное обеспечение которого осуществляет расчет количественного содержания продуктов коррозии.
Недостатком устройства является невозможность точного наведения лазера на предполагаемый дефект и невозможность отсчета координат предполагаемого дефекта.
Наиболее близким аналогом является способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор контактной сети, основанный на визуальном обследовании подземной части железобетонной опоры, при помощи видеоэндоскопической системы [4].
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети без их откопки. В предлагаемом способе определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети, содержащем визуальное обследование подземной части железобетонной опоры, через вентиляционное отверстие внутрь опоры помещают видеоэндоскопическую систему. При этом с помощью системы освещения обеспечивают необходимый уровень освещенности внутренней поверхности опоры, с помощью системы управления эндоскопом перемещают его таким образом, чтобы обследовать всю внутреннюю поверхность опоры от поверхности грунта до основания опоры. Причем видеоинформацию о состоянии внутренней поверхности выводят на экран оператору и передают системе обработки изображений для автоматического распознавания дефектов и определения их размеров, по наличию и размеру трещин и бурых пятен на внутренней поверхности опоры судят о коррозионном состоянии подземной части железобетонной опоры. Техническим результатом изобретения является повышение точности и уменьшение трудоемкости при определении коррозионного состояния подземной части железобетонных опор визуальным методом.
Недостатком данного метода является низкое качество изображения, потеря его резкости, обусловленные отсутствием элементов стабилизации положения видеоэндоскопической системы, в результате чего могут возникать колебания длинного оптического зонда при его перемещении в вертикальном направлении для обследования внутренней поверхности полой железобетонной опоры. Кроме того не предусмотрена регистрация расстояния, на которое перемещается зонд видеоэндоскопической системы.
Целью полезной модели является повышение качества изображения, за счет устранения колебаний положения гибкого оптического зонда при его вертикальном перемещении, повышения уровня автоматизации процесса диагностирования с регистрацией координат дефектов и документального подтверждения в виде пополняемой базы данных изображений объекта диагностирования - внутренней поверхности железобетонных опор контактной сети от поверхности грунта до их основания.
Решение указанной задачи достигается тем, что в известное устройство диагностирования коррозионного состояния внутренней поверхности железобетонных опор контактной сети, содержащее, видеоэндоскопическую систему, помещаемую через вентиляционное отверстие внутрь опоры, систему освещения, обеспечивающую необходимый уровень освещенности внутренней поверхности опоры, систему управления эндоскопом и блок питания дополнительно введены: направляющий трос, одним концом закрепленный на катушке, к другому концу которого прикреплен груз, пропущеный во внутреннее отверстие направляющей трубки, оснащенной ограничительным кольцом, во внутреннее отверстие направляющей трубки так же помещен гибкий зонд видеоэндоскопа, конец которого со стороны дистальной части закреплен с направляющим тросом при помощи фиксирующих колец.
Предлагаемое устройство, отличающееся так же тем, что со стороны монитора видеоэндоскопа, гибкий зонд пропущен между прижимным и приводным роликом, который соединен с выходным валом шагового двигателя, электрически связанного с выходом микроконтроллера, вход которого связан с портом ввода-вывода управляющего персонального компьютера, к другому порту ввода-вывода которого подключен информационный выход видеоэндоскопа.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена функциональная схема, содержащая мехатронный комплекс для диагностирования коррозионного состояния железобетонной опоры контактной сети методом оптического сканирования ее внутренней поверхности,
Устройство содержит видеоэндоскоп 1 с гибким зондом 2, направляющий трос 3 с грузом 4, фиксирующие кольца 5, направляющую трубку 6 с ограничительным кольцом 7, управляющий персональный компьютер 8, шаговый двигатель 9, микроконтроллер 10, приводной ролик 11, прижимной ролик 12, катушка направляющего троса 13. Гибкий зонд 2 видеоэндоскопа 1 закреплен с направляющим тросом 3 при помощи фиксирующих колец 5.
Направляющий трос 3, одним концом закрепленный на катушке 13, к другому концу которого прикреплен груз 4, пропущен во внутреннее отверстие направляющей трубки 6. На наружной поверхности направляющей трубки 6 неподвижно закреплено ограничительное кольцо 7. Во внутреннее отверстие направляющей трубки 6 так же помещается гибкий оптический зонд 2 видеоэндоскопа 1. Конец гибкого зонда 2 со стороны дистальной части закреплен с направляющим тросом 3 при помощи фиксирующих колец 5. Со стороны монитора видеоэндоскопа 1, гибкий зонд 2 пропущен между приводным 11 и прижимным 12 роликами. Приводной ролик 11 соединен с выходным валом шагового двигателя 9, электрически связанного с выходом микроконтроллера 10, вход которого связан с универсальным последовательным портом ввода-вывода (порт USB не обозначен) управляющего персонального компьютера 8, к другому универсальному последовательному порту ввода-вывода персонального компьютера 8 подключен выход видеоэндоскопа 1.
Работа устройства диагностирования коррозионного состояния внутренней поверхности железобетонных опор контактной сети реализуется путем взаимодействия мехатронного комплекса с объектом диагностирования - железобетонной опорой контактной сети 14 (фиг. 1) установленной в грунт, содержащая стальные арматурные стержни 15 и возможный коррозионный дефект 16, и формирования диагноза ее коррозионного состояния.
Взаимодействие мехатронного комплекса с объектом диагностирования осуществляется следующим образом.
В технологическое отверстие железобетонной опоры контактной сети 14 устанавливается направляющая трубка 6 до упора с ограничительным кольцом 7 таким образом, чтобы внутренний ее конец находился на центральной оси железобетонной опоры 14. Направляющий трос 3, одним концом закрепленный на катушке 13, пропускается во внутреннее отверстие направляющей трубки 6 таким образом, чтобы закрепленный к другому концу направляющего троса 3 груз 4 опустился до нижнего основания железобетонной опоры. Во внутреннее отверстие направляющей трубки 6 так же помещается гибкий зонд 2 видеоэндоскопа 1 дистальный конец, которого при помощи фиксирующих колец 5 соединяется с направляющим тросом 3, обеспечивая скользящий контакт, тем самым обеспечивая стабилизацию положения дистальной головки при видеосьемке.
Гибкий зонд 2 видеоэндоскопа 1 позиционируется внутри железобетонной опоры в автоматическом режиме при помощи системы управления видеоэндоскопом, содержащей приводной 11 и прижимной 12 ролики, шаговый двигатель 9, микроконтроллер 10 и управляющий персональный компьютер (ПК) 8. Программное обеспечение ПК 8 позволяет перемещать гибкий оптический зонд 2 видеоэндоскопа 1 вертикально вверх и вниз, регистрируя координаты перемещения. Перемещение и остановка осуществляется таким образом, чтобы обеспечить регистрацию непрерывного изображения внутренней поверхности от технологического отверстия, расположенного выше уровня земли до основания железобетонной опоры, расположенного ниже уровня земли. Набор изображений передается управляющим блоком видеоэндоскопа 1 в управляющий персональный компьютер 8. Необходимый уровень освещения осуществляется системой освещения, выход которой расположен на торце дистальной части гибкого зонда видеоэндоскопа (на фиг. 1 не показана).
Предлагаемое устройство диагностирования коррозионного состояния внутренней поверхности железобетонных опор контактной сети повышает достоверность диагностирования их текущего состояния за счет обеспечения стабилизации положения гибкого зонда видеоэндоскопа в процессе перемещения при получении изображений дефектов; повышает уровень автоматизации процесса диагностирования за счет возможности регистрации координат дефектов. Конструкция устройства легко переносится на другие диагностируемые железобетонные опоры контактной сети и сохраняет изображения внутренней поверхности выше и ниже уровня земли.
Список источников
1. Патент №2352921 Российская Федерация, МПК G01N 21/954. Дефектоскоп для контроля внутренней поверхности труб: опубликовано 20.04.2009 / Забрусков Н. Ю., Богданов Е. А.; патентообладатель ЗАО НИИ «Нефтетрубосервис».
2. Патент №2150690 Российская Федерация, МПК G01N 21/954. Оптический дефектоскоп для контроля внутренней поверхности жидкостных трубопроводов: опубликовано 10.06.2000 / Мордаев В.И., Русанов В.М., Гришанов В.Н., Сазонникова Н.А.; патентообладатели Мордаев В.И., Русанов В.М., Гришанов В.Н., Сазонникова Н.А.
3. Патент №167680 Российская Федерация, G01N 21/88 G01N 21/954. Устройство для определения количественного состава продуктов коррозии арматуры на труднодоступных поверхностях железобетонных изделий: опубликовано 10.01.2017 / Кандаев В.А., Кузнецов А.А., Пономарев А.В., Бучельникова О.С.; патентообладатель ОмГУПС.
4. Патент №2460062 Российская Федерация, МПК G01N 21/88. Способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети: опубликовано 27.08.2012, Кандаев В.А., Авдеева К.В., Никифоров М.А.; патентообладатель ОмГУПС.