一种道路和桥梁养护装置的制作方法
1.本发明属于道路工程技术领域，更具体的说是涉及一种道路和桥梁养护装置。
背景技术：
2.随着现代高速发展的交通行业，道路和桥梁建设逐渐增多，道路和桥梁长期使用后，会出现结构缺陷，道路和桥梁结构缺陷的主要表现形式就是结构开裂，出现裂缝的主要类型有以下三种：第一，强度不足，这是由于在荷载作用下而引起的；第二，收缩裂缝，这是由于自身的施工质量而导致的，它是因为道路桥梁本身所承受的荷载能力已经大大超出而引起的；第三，其他方面的原因造成的。道路和桥梁结构的刚度和强度都会随着裂缝的出现而大大降低，另一方面它也会受到外界环境的一些负面影响而出现，而且如果空气和水分渗入裂缝后，就会引起内部钢筋锈蚀，而降低结构的耐久性，直接导致桥梁的使用寿命降低，因此，需要定期对道路桥梁进行养护。
3.因此，如何提供一种道路和桥梁养护装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本发明提供了一种道路和桥梁养护装置，能够实现道路和桥梁缝隙的开沟、吸尘、清洗、烘干以及注料填缝，从而实现了道路和桥梁裂缝的养护。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种道路和桥梁养护装置，包括：车体、储水箱、开缝机构、吸尘机构、清洗机构、烘干机构和填缝机构，其中，所述开缝机构、所述吸尘机构、所述清洗机构、所述烘干机构、所述填缝机构由所述车体的首端至尾端依次设置，所述储水箱设置在所述车体内部，所述储水箱与所述清洗机构相连通。
7.进一步的，所述开缝机构包括三维移动架一、开缝电机和钻头，所述三维移动架一安装在所述车体底端，所述开缝电机安装在所述三维移动架一底端，且所述开缝电机的输出端与所述钻头相连。
8.进一步的，所述吸尘机构包括集尘箱、吸尘泵、吸尘管和吸尘罩，所述集尘箱和所述吸尘泵均设置在所述车体内部，所述吸尘泵一端与所述集尘箱相连，另一端通过吸尘管与所述吸尘罩相连。
9.进一步的，所述清洗机构包括清洗泵、清洗水槽和喷头，所述清洗泵设置在所述车体内，所述清洗水槽底端安装有多个喷头，所述清洗泵通过管路与所述清洗水槽相连。
10.进一步的，所述填缝机构包括混料组件、输料组件、三维移动架二和注料喷嘴，所述混料组件安装在所述车体尾端，所述输料组件安装在所述混料组件底端，且所述混料组件与所述输料组件相连通，连通处设置有阀门，所述三维移动架二安装在所述输料组件底端，所述注料喷嘴安装在所述三维移动架二底端，且通过管路与所述输料组件的出料口相连通。
11.进一步的，还包括汲水机构，所述汲水机构包括存水箱、吸水泵、三维移动架三和
吸水组件，所述存水箱和所述吸水泵安装在所述车体内，所述三维移动架安装在所述车体底端，所述吸水组件安装在所述三维移动架底端，且通过管路与所述吸水泵相连。
12.进一步的，还包括道路缝隙识别系统，所述道路缝隙识别系统包括高清摄像头、图像处理器、缝隙轨迹生成模块和驱动控制器；
13.所述高清摄像头，用于采集道路的图像信息；
14.所述图像处理器，用于对高清摄像头采集的图像信息进行处理，提取道路缝隙轮廓，根据道路缝隙轮廓进行三维重建，获得每组图片中的焊缝在相机坐标系下的三维坐标信息，并储存；
15.所述缝隙轨迹生成模块，用于把每组图片中的焊缝在相机坐标系下的三维坐标转化为在世界坐标系下的三维坐标，然后合并得到完整缝隙路径的最终三维坐标，并根据最终三维坐标确定道路缝隙起始点，以及确定道路缝隙起始点位置之间路径的旋转角度的变化，并储存。
16.进一步的，三维重建步骤为：对于每一组图片，提取各组中道路缝隙一侧轮廓的像素坐标，计算极线，确定相对应的道路缝隙另一侧轮廓的像素坐标，计算得到道路缝隙在每组中拍摄位置时，道路缝隙在相机坐标系下的三维坐标。
17.进一步的，所述混料组件内部加入道路缝隙填料，其原料按质量份数配比：基质沥青8～18份、聚烯烃胶黏剂7～10份、乙烯吡咯烷酮分散剂10～15份、滑石粉30～40份、橡胶粉9～13份、硬脂酸钙1～2份、羟丙基甲基纤维素13～16份和全氟硅氧烷树脂5～8份。
18.进一步的，所述混料组件内部加入道路缝隙填料，其原料按质量份数配比：基质沥青13份、聚烯烃胶黏剂8份、乙烯吡咯烷酮分散剂12份、滑石粉35份、橡胶粉11份、硬脂酸钙2份、羟丙基甲基纤维素15份和全氟硅氧烷树脂6份。
19.本发明的有益效果在于：
20.本发明通过开缝机构对道路桥梁裂缝进行施工，形成适于道路缝隙填料的规格尺寸，通过吸尘机构将施工后的废物进行去除，通过清洗机构对施工后的裂缝进行清洁进一步去除缝隙里的废物，通过烘干机构能够加快缝隙处的干燥，便于后续填料的挤入，通过填缝机构能够将道路缝隙填料挤入缝隙内，从而完成对道路桥梁裂缝的修复；通过道路缝隙填料中乙烯吡咯烷酮分散剂的添加使得能够在短时间内使得各类物料混合均匀，提高了生产效率；橡胶粉来自于废旧塑料、轮胎等，不仅实现了废物回收再利用，而且有利于提高道路缝隙填料的弹性复原性能；羟丙基甲基纤维素和全氟硅氧烷树脂的添加有利于提高道路缝隙填料的抗裂性以及抗压力、耐磨损性能；通过各原料的合理配伍，从而大幅提高了道路缝隙填料的缝隙修复性能。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1为本发明结构示意图。
23.图2为本发明吸水组件的结构示意图。
24.其中，图中：
25.1-车体；2-储水箱；3-一级过滤网；4-二级过滤网；5-存水箱；6-抽水泵；7-混料桶；8-混料机；9-输料箱；10-螺旋输送机；11-注料喷嘴；12-三维移动架二；13-热风机；14-三维移动架三；15-吸水组件；16-清洗水槽；17-喷头；18-吸尘罩；19-钻头；20-三维移动架一；21-车轮；22-高清摄像头；23-集尘箱；24-吸水直管；25-环形水槽；26-导向杆；27-弹簧；28-开缝电机。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例1
28.请参阅附图1-2，本发明提供了一种道路和桥梁养护装置，包括：车体1、储水箱2、开缝机构、吸尘机构、清洗机构、烘干机构和填缝机构，其中，开缝机构、吸尘机构、清洗机构、烘干机构、填缝机构由车体1的首端至尾端依次设置，储水箱2设置在车体1内部，储水箱2与清洗机构相连通。车体1底端安装有车轮21，便于推行或利用其他驱动工具牵引。烘干机构采用热风机13。
29.本发明通过开缝机构对道路桥梁裂缝进行施工，形成适于道路缝隙填料的规格尺寸，通过吸尘机构将施工后的废物进行去除，通过清洗机构对施工后的裂缝进行清洁进一步去除缝隙里的废物，通过烘干机构能够加快缝隙处的干燥，便于后续填料的挤入，通过填缝机构能够将道路缝隙填料挤入缝隙内，从而完成对道路桥梁裂缝的修复。
30.开缝机构包括三维移动架一20、开缝电机28和钻头19，三维移动架一20安装在车体1底端，开缝电机安装在三维移动架一20底端，且开缝电机的输出端与钻头19相连。三维移动架一20能够带动钻头19实现x轴、y轴以及z轴三个方向的移动，以适应道路桥梁缝隙的具体走向。
31.吸尘机构包括集尘箱23、吸尘泵、吸尘管和吸尘罩18，集尘箱23和吸尘泵均设置在车体1内部，吸尘泵一端与集尘箱23相连，另一端通过吸尘管与吸尘罩18相连。开缝机构的开缝施工完成后，吸尘泵工作，通过吸尘罩18将施工废物吸入集尘箱23内。
32.清洗机构包括清洗泵、清洗水槽16和喷头17，清洗泵设置在车体1内，清洗水槽16底端安装有多个喷头17，清洗泵通过管路与清洗水槽16相连。清洗泵工作，将储水箱2内的水泵入清洗水槽16，通过喷头17喷出，实现对道路桥梁缝隙的清洗，以利于后续的填料施工。
33.填缝机构包括混料组件、输料组件、三维移动架二12和注料喷嘴11，混料组件安装在车体1尾端，输料组件安装在混料组件底端，且混料组件与输料组件相连通，连通处设置有阀门，三维移动架二12安装在输料组件底端，注料喷嘴11安装在三维移动架二12底端，且通过管路与输料组件的出料口相连通。混料组件包括混料桶7和混料机8，输料组件包括螺旋输送机10和输料箱9，混料机8安装在混料桶7内，混料桶7顶端一侧设置有入料口，混料桶7底端与输料箱9的首端相连通，阀门设置在连通处，输料箱9的出料口通过管路与注料喷嘴
11相连通。
34.本发明还包括汲水机构，汲水机构包括存水箱5、吸水泵、三维移动架三14和吸水组件15，存水箱5和吸水泵安装在车体1内，三维移动架安装在车体1底端，吸水组件15安装在三维移动架底端，且通过管路与吸水泵相连。吸水泵工作能够将道路桥梁缝隙中的脏水排入至存水箱5内，三维移动架三14的设置，使得吸水组件15能够适应道路桥梁缝隙的具体走向。存水箱5的侧壁上安装有抽水泵6，抽水泵6通过抽水管将存水箱5内的水泵入储水箱2内，抽水管的入水口处安装有初级过滤网，避免存水箱5内的大颗粒杂物进入储水箱2内，储水箱2内部自上而下依次安装有一级过滤网3、二级过滤网4，二级过滤网4的孔径小于一级过滤网3的孔径，从而实现了水的多级过滤，使得进入储水箱2内的水较为干净，从而实现了水的重复利用。一级过滤网3与二级过滤网4均可拆卸的安装在储水箱2内，从而便于对一级过滤网3与二级过滤网4的清理。
35.吸水组件15包括吸水直管24、环形水槽25、导向杆26和弹簧27，环形水槽25底端于吸水直管24相连通，环形水槽25侧壁上通过管路与吸水泵相连，环形水槽25的两侧均滑动穿插有导向杆26，导向杆26上套设有弹簧27，当吸水直管24抵到缝隙底部时，在弹簧27的作用下，环形水槽25沿导向杆26向上移动，起到一定的缓冲作用，避免吸水直管24损坏。
36.本发明还包括道路缝隙识别系统，道路缝隙识别系统包括高清摄像头22、图像处理器、缝隙轨迹生成模块和驱动控制器；
37.高清摄像头22，用于采集道路的图像信息；
38.图像处理器，用于对高清摄像头22采集的图像信息进行处理，提取道路缝隙轮廓，根据道路缝隙轮廓进行三维重建，获得每组图片中的焊缝在相机坐标系下的三维坐标信息，并储存；
39.缝隙轨迹生成模块，用于把每组图片中的焊缝在相机坐标系下的三维坐标转化为在世界坐标系下的三维坐标，然后合并得到完整缝隙路径的最终三维坐标，并根据最终三维坐标确定道路缝隙起始点，以及确定道路缝隙起始点位置之间路径的旋转角度的变化，并储存。
40.本发明还包括驱动控制器，缝隙轨迹生成模块与驱动控制器电连接，将获得的道路缝隙轨迹输送至驱动控制器，驱动控制器分别与三维移动架一20、三维移动架二12以及三维移动架三14相连，驱动控制器分别驱动三维移动架一20、三维移动架二12以及三维移动架三14按照缝隙轨迹移动，从而使得道路和桥梁养护装置的开缝、汲水以及注料沿着缝隙轨迹运行。
41.本实施例中，提取道路缝隙轮廓之前，需判断是否为道路缝隙：根据待识别图像中各标定数据点集，判断出疑似道路缝隙和非疑似道路缝隙；对疑似道路缝隙使用训练好的第一神经网络模型进行超分辨率重建，得到更高分辨率的疑似道路缝隙区域图像，并对非疑似道路缝隙区域进行高斯滤波处理；对超分辨率重建后的疑似道路缝隙区域图像进行小波阈值去噪处理，权重低于阈值的道路缝隙区域图像进行裁剪，得到第二神经网络模型，再次利用各标定数据点集对第二神经网络模型进行训练，得到道路裂缝识别模型；对待检测的道路图像逐帧读取，并输入到道路裂缝识别模型进行裂缝识别，输出的疑似道路缝隙区域图像中的边缘线，对提取到的边缘线进行填补及编组，标记出待检测的道路图像中的道路裂缝。
42.本实施例中，三维重建步骤为：对于每一组图片，提取各组中道路缝隙一侧轮廓的像素坐标，计算极线，确定相对应的道路缝隙另一侧轮廓的像素坐标，计算得到道路缝隙在每组中拍摄位置时，道路缝隙在相机坐标系下的三维坐标。
43.本实施例中，所述混料组件内部加入道路缝隙填料，其原料按质量份数配比：基质沥青8份、聚烯烃胶黏剂7份、乙烯吡咯烷酮分散剂10份、滑石粉30份、橡胶粉9份、硬脂酸钙1份、羟丙基甲基纤维素13份和全氟硅氧烷树脂5份。
44.将基质沥青加热到180～210℃，在此温度下将乙烯吡咯烷酮分散剂以及羟丙基甲基纤维素加入到基质沥青中搅拌，直到完全熔解，将混合物降温至145℃后，然后加入聚烯烃胶黏剂、石油树脂以及全氟硅氧烷树脂继续搅拌熔解，最后加入橡胶粉和滑石粉，搅拌均匀后，冷却至100℃，出料包装，得到道路缝隙填料。
45.实施例2
46.本实施例与实施例1的不同在于：所述混料组件内部加入道路缝隙填料，其原料按质量份数配比：基质沥青13份、聚烯烃胶黏剂8份、乙烯吡咯烷酮分散剂12份、滑石粉35份、橡胶粉11份、硬脂酸钙2份、羟丙基甲基纤维素15份和全氟硅氧烷树脂6份。
47.实施例3
48.本实施例与实施例1的不同在于：本实施例中，所述混料组件内部加入道路缝隙填料，其原料按质量份数配比：基质沥青8份、聚烯烃胶黏剂10份、乙烯吡咯烷酮分散剂10份、滑石粉30份、橡胶粉13份、硬脂酸钙2份、羟丙基甲基纤维素16份和全氟硅氧烷树脂8份。
49.实施例4
50.本实施例与实施例1的不同在于：本实施例中，所述混料组件内部加入道路缝隙填料，其原料按质量份数配比：基质沥青18份、聚烯烃胶黏剂7份、乙烯吡咯烷酮分散剂15份、滑石粉40份、橡胶粉9份、硬脂酸钙1份、羟丙基甲基纤维素13份和全氟硅氧烷树脂5份。
51.对比例1
52.混料组件内部加入道路缝隙填料，其原料按质量份数配比：石油沥青40份、聚氯乙烯5份、二氯甲烷20份、环己烷15份，聚乙烯醇12份，滑石粉38份。
53.通过实施例1-4及对比例1修复的道路桥梁裂缝效果对比如表1所示：
[0054][0055][0056]
表1
[0057]
通过表1可以得出，实施例1-4的缝隙修复性能远高于对比文件1的缝隙修复性能，通过实施例1-4中各原料的合理配伍，能够大幅提高了道路缝隙填料的缝隙修复性能；实施例2的缝隙修复性能优于实施例1、实施例3以及实施例4的缝隙修复性能。
[0058]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0059]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
技术特征：
1.一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，包括：车体、储水箱、开缝机构、吸尘机构、清洗机构、烘干机构和填缝机构，其中，所述开缝机构、所述吸尘机构、所述清洗机构、所述烘干机构、所述填缝机构由所述车体的首端至尾端依次设置，所述储水箱设置在所述车体内部，所述储水箱与所述清洗机构相连通。2.根据权利要求1所述的一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，所述开缝机构包括三维移动架一、开缝电机和钻头，所述三维移动架一安装在所述车体底端，所述开缝电机安装在所述三维移动架一底端，且所述开缝电机的输出端与所述钻头相连。3.根据权利要求1所述的一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，所述吸尘机构包括集尘箱、吸尘泵、吸尘管和吸尘罩，所述集尘箱和所述吸尘泵均设置在所述车体内部，所述吸尘泵一端与所述集尘箱相连，另一端通过吸尘管与所述吸尘罩相连。4.根据权利要求1所述的一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，所述清洗机构包括清洗泵、清洗水槽和喷头，所述清洗泵设置在所述车体内，所述清洗水槽底端安装有多个喷头，所述清洗泵通过管路与所述清洗水槽相连。5.根据权利要求1所述的一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，所述填缝机构包括混料组件、输料组件、三维移动架二和注料喷嘴，所述混料组件安装在所述车体尾端，所述输料组件安装在所述混料组件底端，且所述混料组件与所述输料组件相连通，连通处设置有阀门，所述三维移动架二安装在所述输料组件底端，所述注料喷嘴安装在所述三维移动架二底端，且通过管路与所述输料组件的出料口相连通。6.根据权利要求1所述的一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，还包括汲水机构，所述汲水机构包括存水箱、吸水泵、三维移动架三和吸水组件，所述存水箱和所述吸水泵安装在所述车体内，所述三维移动架安装在所述车体底端，所述吸水组件安装在所述三维移动架底端，且通过管路与所述吸水泵相连。7.根据权利要求1所述的一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，还包括道路缝隙识别系统，所述道路缝隙识别系统包括高清摄像头、图像处理器、缝隙轨迹生成模块和驱动控制器；所述高清摄像头，用于采集道路的图像信息；所述图像处理器，用于对高清摄像头采集的图像信息进行处理，提取道路缝隙轮廓，根据道路缝隙轮廓进行三维重建，获得每组图片中的焊缝在相机坐标系下的三维坐标信息，并储存；所述缝隙轨迹生成模块，用于把每组图片中的焊缝在相机坐标系下的三维坐标转化为在世界坐标系下的三维坐标，然后合并得到完整缝隙路径的最终三维坐标，并根据最终三维坐标确定道路缝隙起始点，以及确定道路缝隙起始点位置之间路径的旋转角度的变化，并储存。8.根据权利要求7所述的一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，三维重建步骤为：对于每一组图片，提取各组中道路缝隙一侧轮廓的像素坐标，计算极线，确定相对应的道路缝隙另一侧轮廓的像素坐标，计算得到道路缝隙在每组中拍摄位置时，道路缝隙在相机坐标系下的三维坐标。9.根据权利要求5所述的一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，所述混料组件内部加入道路缝隙填料，其原料按质量份数配比：基质沥青8～18份、聚烯烃胶黏剂7～10份、乙烯
吡咯烷酮分散剂10～15份、滑石粉30～40份、橡胶粉9～13份、硬脂酸钙1～2份、羟丙基甲基纤维素13～16份和全氟硅氧烷树脂5～8份。10.根据权利要求9所述的一种道路和桥梁养护装置，其特征在于，所述混料组件内部加入道路缝隙填料，其原料按质量份数配比：基质沥青13份、聚烯烃胶黏剂8份、乙烯吡咯烷酮分散剂12份、滑石粉35份、橡胶粉11份、硬脂酸钙2份、羟丙基甲基纤维素15份和全氟硅氧烷树脂6份。
技术总结
本发明公开了一种道路和桥梁养护装置，属于道路工程技术领域，包括车体、储水箱、开缝机构、吸尘机构、清洗机构、烘干机构和填缝机构，开缝机构、吸尘机构、清洗机构、烘干机构、填缝机构由车体的首端至尾端依次设置，储水箱设置在车体内部，储水箱与清洗机构相连通。本发明能够实现道路和桥梁缝隙的开沟、吸尘、清洗、烘干以及注料填缝，从而实现了道路和桥梁裂缝的养护。养护。养护。
