一种抱杆结构变形检测装置及抱杆

摘要

本发明实施例公开了一种抱杆结构变形检测装置及抱杆。该装置包括第一支柱、第二支柱、第三支柱、第四支柱和半透半反镜，第一支柱包括第一全反射镜，第二支柱包括光源，第三支柱包括第二全反射镜，第四支柱包括光源检测模块，半透半反镜用于将光源发出的入射光线反射为第一反射光线，透射为第一透射光线，第一全反射镜用于将第一反射光线反射为第二反射光线，第二全反射镜用于将第一透射光线反射为第三反射光线，半透半反镜用于将第二反射光线透射为第二透射光线，将第三反射光线反射为第四反射光线，当抱杆变形时第二透射光线与第四反射光线产生行程差，光源检测模块用于根据行程差确定抱杆的结构变形程度。本发明实施例提高了抱杆使用的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种抱杆结构变形检测装置及抱杆。

背景技术

在电力工程施工中，抱杆是输电线路铁塔组立必需使用的机具，减少抱杆的重量可以大幅降低降低了施工人员的劳动强度。

常用的抱杆为结构式四方抱杆，按架空输电线路施工机具基本技术要求，结构式四方抱杆的安全系数n≥2.5以上。较大的安全裕度，有助于避免抱杆的结构变形而发生安全事故，但盲目过度的安全裕度，虽不用担心抱杆的结构变形，例如抱杆弯曲，但无疑会增加抱杆的重量、增加了制造抱杆所需的贵重材料的用量，抱杆现用钛合金贵重材料制造。

因钛合金抱杆受钛合金材料特性的制约，其弹性模量较小，容易发生弯折。从安全角度考虑，增加一种抱杆的结构变形监测措施，从而在保证安全裕度阈值的前提下尽量减小抱杆的安全裕度，减小制造抱杆所需的贵重材料的用量，降低施工人员的劳动强度的同时提高了施工安全性和施工效率，成为了当前亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种抱杆结构变形检测装置及抱杆。

第一方面，本发明实施例提供一种抱杆结构变形检测装置，设置在抱杆内部，所述装置包括第一支柱、第二支柱、第三支柱、第四支柱和半透半反镜。

具体的，所述第一支柱、第二支柱、第三支柱和第四支柱一体成型组成十字结构，所述半透半反镜设置在所述十字结构的中心，所述第一支柱包括第一全反射镜，所述第二支柱包括光源，所述第三支柱包括第二全反射镜，所述第四支柱包括光源检测模块，所述光源与所述第二全反射镜对立设置，所述第一全反射镜与所述光源检测模块对立设置，所述半透半反镜用于将所述光源发出的入射光线反射为第一反射光线，并透射为第一透射光线，所述第一全反射镜用于将所述第一反射光线反射为第二反射光线，所述第二全反射镜用于将所述第一透射光线反射为第三反射光线，所述半透半反镜还用于将所述第二反射光线透射为第二透射光线，并将所述第三反射光线反射为第四反射光线，所述第一支柱包括第一伸缩机构，所述第三支柱包括第二伸缩机构，当所述抱杆变形时，所述第一伸缩机构和第二伸缩机构通过伸缩改变所述第一全反射镜和第二全反射镜的位置，使所述第二透射光线与所述第四反射光线产生行程差，所述光源检测模块用于根据所述行程差确定所述抱杆的结构变形程度。

作为优选的，所述光源检测模块包括光学条纹检测装置和单片机，所述光学条纹检测装置用于获取所述第二透射光线与所述第四反射光线因行程差产生的干涉光强变化，所述单片机用于根据所述干涉光强变化确定所述抱杆的结构变形程度。

作为优选的，所述光学条纹检测装置为光学摄像头。

作为优选的，所述光源检测模块还包括透镜，所述透镜设置在所述光学条纹检测装置和半透半反镜之间，所述透镜用于汇聚所述第二透射光线和第四反射光线。

作为优选的，所述单片机还用于根据所述抱杆的结构变形程度发出抱杆变形警报。

作为优选的，所述装置还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于将所述抱杆的结构变形程度发送给上位机。

作为优选的，所述第一伸缩机构和第二伸缩机构为金属波纹管。

作为优选的，所述第一全反射镜密封设置在所述第一支柱内，所述光源密封设置在所述第二支柱内，所述第二全反射镜密封设置在所述第三支柱内，所述光源检测模块密封设置在所述第四支柱内。

第二方面，本发明实施例提供一种抱杆，所述抱杆包括本发明任一实施例提供的抱杆结构变形检测装置。

作为优选的，所述抱杆结构变形检测装置设置在所述抱杆的中心。

本发明实施例在通过当抱杆变形时，第一伸缩机构和第二伸缩机构通过伸缩改变第一全反射镜和第二全反射镜的位置，使第二透射光线与第四反射光线产生行程差，光源检测模块用于根据行程差确定抱杆的结构变形程度，解决了如何实时监控抱杆变形以报警的问题，获得了减小抱杆的安全裕度要求和贵重材料的用量，提高了抱杆安全使用的可靠性的有益效果。

附图说明

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中抱杆结构变形检测装置的结构示意图；

图2为一个实施例中光源检测模块的结构示意图；

图3为一个实施例中抱杆的结构示意图。

具体实施方式

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作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。

如图1所示，在一个实施例中，提供了一种抱杆结构变形检测装置。设置在抱杆90内部，该抱杆结构变形检测装置具体包括第一支柱10、第二支柱20、第三支柱30、第四支柱40和半透半反镜50。

具体的，第一支柱10、第二支柱20、第三支柱30和第四支柱40一体成型组成十字结构，半透半反镜50设置在十字结构的中心，第一支柱10包括第一全反射镜11，第二支柱20包括光源21，第三支柱30包括第二全反射镜31，第四支柱40包括光源检测模块41，光源21与第二全反射镜31对立设置，第一全反射镜11与光源检测模块41对立设置，半透半反镜50用于将光源21发出的入射光线60反射为第一反射光线71，并透射为第一透射光线81，第一全反射镜11用于将第一反射光线71反射为第二反射光线72，第二全反射镜31用于将第一透射光线81反射为第三反射光线73，半透半反镜50还用于将第二反射光线72透射为第二透射光线82，并将第三反射光线73反射为第四反射光线74，第一支柱10包括第一伸缩机构12，第三支柱30包括第二伸缩机构32，当抱杆90变形时，第一伸缩机构12和第二伸缩机构32通过伸缩改变第一全反射镜11和第二全反射镜31的位置，使第二透射光线82与第四反射光线74产生行程差，光源检测模块41用于根据行程差确定抱杆90的结构变形程度。

本实施例中，抱杆90为方形，十字结构的四个端头分别固定在方形抱杆90的四个角的立柱91上。作为优选的，入射光线60的入射角度与半透半反镜50呈45度角，也可以在45度角的预设范围内，保证第二透射光线82与第四反射光线74照射在光源检测模块41上。在使用包括该抱杆结构变形检测装置的抱杆90时，工作人员首先需要打开光源21，光源21发出入射光线60至半透半反镜50，半透半反镜50可以将入射光线60分为强度基本相等的两束光线，即将入射光线60的一半反射为第一反射光线71，并将入射光线60的另一半透射为第一透射光线81，第一反射光线71反射至第一全反射镜11后，第一全反射镜11将第一反射光线71反射为第二反射光线72，第一透射光线81透射至第二全反射镜31后，第二全反射镜31将第一透射光线81反射为第三反射光线73，此时第二反射光线72和第三反射光线73都被反射至半透半反镜50，此时半透半反镜50会将第二反射光线72进行反射和透射，其中第二反射光线72的一半被透射后得到第二透射光线82，半透半反镜50会将第三反射光线73进行反射和透射，其中第三反射光线73的一半被反射为第四反射光线74，最后第二透射光线82和第四反射光线74都发射至光源检测模块41，其中第二透射光线82和第四反射光线74在光源检测模块41上的光强基本相等，并发生干涉，由此在抱杆结构变形检测装置内部形成迈克耳逊干涉仪结构。

进一步的，第一支柱10包括第一伸缩机构12，第三支柱30包括第二伸缩机构32，当抱杆90变形时，第一伸缩机构12和第二伸缩机构32会相应的伸缩，第一全反射镜11和第二全反射镜31的位置也会相对改变，使得第二反射光线72和第三反射光线73的方向发生改变，产生行程差，第二反射光线72和第三反射光线73的行程差每变化半个波长，进会发生两束光相干涉叠加的相涨相消的光强周期变化，其中产生的明暗条纹之间的间隔达到毫米尺寸，光源检测模块41为毫米级的光强传感器，例如点状感光器，即可根据行程差检测到条纹的光强变化，根据光强变化确定抱杆90的结构变形程度。

在一实施例中，第一反光镜还包括第一调节机构13，第二反光镜还包括第二调节机构33，第一调节机构13用于调节第一反光镜，第二调节机构33用于调节第二反光镜，在使用抱杆90前，工作人员需要预先调节第一调节机构13和第二调节机构33，使得第二透射光线82和第四反射光线74照射在光源检测模块41上。

本发明实施例在通过当抱杆90变形时，第一伸缩机构12和第二伸缩机构32通过伸缩改变第一全反射镜11和第二全反射镜31的位置，使第二透射光线82与第四反射光线74产生行程差，光源检测模块41用于根据行程差确定抱杆90的结构变形程度，解决了如何实时监控抱杆90变形以报警的问题，获得了减小抱杆90的安全裕度要求和贵重材料的用量，提高了抱杆90安全使用的可靠性的有益效果。

在一个实施例中，如图2所示，光源检测模块41包括光学条纹检测装置42、单片机43和透镜44，光学条纹检测装置42用于获取第二透射光线82与第四反射光线74因行程差产生的干涉光强变化，单片机43用于根据干涉光强变化确定抱杆90的结构变形程度。透镜44设置在光学条纹检测装置42和半透半反镜50之间，透镜44用于汇聚第二透射光线82和第四反射光线74。作为优选的，光学条纹检测装置42为光学摄像头，从而可以拍摄更大幅面的干涉条纹图像，单片机43利用图像分析的方法计算第一全反射镜11和第二全反射镜31随抱杆90变形时的微小移动引发的第二透射光线82与第四反射光线74的行程差所形成的干涉条纹图像，进而确定抱杆90的结构变形程度。

进一步的，单片机43还用于根据抱杆90的结构变形程度发出抱杆90变形警报，可选的，该抱杆结构变形检测装置还包括喇叭，单片机43和喇叭连接，单片机43通过喇叭发出抱杆90变形警报。该抱杆结构变形检测装置还包括无线通信模块，无线通信模块和单片机43连接，无线通信模块用于将抱杆90的结构变形程度发送给上位机，以使位于上位机的工作人员实时监控和记录，单片机43还可以通过无线通信模块将抱杆90变形警报发送给上位机。

在一个实施例中，第一全反射镜11密封设置在第一支柱10内，光源21密封设置在第二支柱20内，第二全反射镜31密封设置在第三支柱30内，光源检测模块41密封设置在第四支柱40内，如此密封设置保证了内部的光路不会受到外部影响。此外，第一伸缩机构12和第二伸缩机构32可以为柔性可伸缩塑料管或活塞式圆管，作为优选的，第一伸缩机构12和第二伸缩机构32为金属波纹管，金属波纹管尤其适用于很小的伸缩变形。

在一替代实施例中，可以将该抱杆结构变形检测装置中的光路替换为光纤，即将形成的迈克耳逊干涉仪结构替换为光纤干涉仪结构。

如图3所示，在另一个实施例中，提供了一种抱杆90。该抱杆90包括了本发明任一实施例提供的抱杆结构变形检测装置100。其中，因抱杆90的中心位置往往是形变最显著的部位，作为优选的，抱杆结构变形检测装置100设置在抱杆90的中心。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。