CN109141303B - 一种构件几何缺陷检测***及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种构件几何缺陷检测***及检测方法，涉及构件缺陷检测技术领域，通过对导轨形状和位置的调整，配合使用移动的检测装置解决了现有技术中存在的难以对整个待检测面进行整体和局部形状精确测量的技术问题。该装置包括安装有导轨的支撑部、能在所述支撑部上沿所述导轨移动的检测装置，其中：所述导轨平行于待检测面设置；所述检测装置包括至少两个测距传感器，且各所述测距传感器均垂直于待检测面；本发明用于对待检测面进行几何缺陷检测，多个测距传感器同时对检测面进行检测，能同时实现多条线上所有测点缺陷的连续测量，大幅提高测量效率；同时，测点间距可任意设置，达毫米级，适用于高精度高密度测点的几何缺陷测量。

Description

一种构件几何缺陷检测***及检测方法

技术领域

本发明涉及构件缺陷检测技术领域，尤其是涉及一种构件几何缺陷检测***及检测方法。

背景技术

在结构工程的验收过程中，结构构件的尺寸偏差和缺陷幅值必须满足相应施工质量验收规范的要求。在钢结构工程技术领域中，构件的局部几何初始缺陷直接影响构件与结构的承载力与变形，而且在构件的局部稳定、局部-整体耦合稳定试验中，板件的局部几何初始缺陷也是非常重要的影响因素。

缺陷检测通常是指对物品表面缺陷的检测，表面缺陷检测是采用先进的机器视觉检测技术，对工件表面的斑点、凹坑、划痕、色差、缺损等缺陷进行检测。目前缺陷检测装置应用最多的有金属表面、玻璃表面、纸张表面、电子元器件表面等对外观有严格要求又有明确指标的物品。

现有的测量方式有多种：采用三座标测量机可以对构件上各点的坐标进行精确测量，可以换算得出构件截面的局部几何初始缺陷，但受仪器自身的限制，该方法仅适用于尺寸和重量很小的构件，而且对构件清洁度要求非常高，设备复杂，操作环境要求高，而且费用高昂，不适宜进行大批量、大尺寸的钢结构构件几何初始缺陷测量；采用较为先进的三维成像扫描技术的成本过高，实用性较差；采用直尺和塞尺的测量方法，在量测过程中需要借助外力将直尺贴靠在构件表面，同时塞尺尖端的宽度决定了测点区域，效率低、自动化程度差；虽然现在有一些连续量测结构构件局部几何初始缺陷的装置，通过安装在导轨上的位移传感器采集测量界面的数据，但是市面上的缺陷检测装置均是以单个测点或一条检测线为基础，对目标面上测点进行检测，只能单点测量或者单线测量，测量效率较低，无法实现整个待检测面的缺陷检测，从而无法对整个待检测面进行全面的分析和评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种构件几何缺陷检测***及其检测方法，通过对导轨形状和位置的调整，配合使用移动的检测装置解决了现有技术中存在的难以对整个待检测面进行整体和局部精确测量的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种构件几何缺陷检测***，包括安装有导轨的支撑部、能在所述支撑部上沿所述导轨移动的检测装置，其中：

所述导轨平行于待检测面设置；

所述检测装置包括至少两个测距传感器，且各所述测距传感器均垂直于待检测面；

还包括数据采集装置，各所述测距传感器均与所述数据采集装置可通信地连接。

优选地，所述检测装置还包括：运载小车和能在所述导轨上滑动的滑块，所述滑块与所述运载小车连接，共同沿所述导轨滑动，各所述测距传感器设置于所述运载小车上。

优选地，还包括：给所述检测装置提供动力的驱动电机和与所述驱动电机的转动轴连接的传送皮带，所述驱动电机转动带动所述传送皮带转动、以使所述检测装置移动。

优选地，还包括：导轨精度校准装置，所述导轨精度校准装置包括平行于所述导轨且位于所述导轨下方的装有水的水槽，所述水面上铺放检测纸以作为所述测距传感器的反射层。

优选地，所述支撑部包括水平布设的用于安装所述导轨的第一支架、竖直布设的用于支撑所述第一支架的第二支架，还设置有用于支撑和联系所述第一支架及第二支架的各辅助支撑构件。

优选地，还包括用于调整所述导轨形状和位置的调整装置，所述调整装置包括：安装有导轨且可调节的铝合金型材和调节所述铝合金型材的调节件；其中：所述铝合金型材与所述第一支架通过调节件活动连接。

优选地，所述第一支架为槽钢梁，所述槽钢梁侧向设置，所述导轨设置于所述槽钢梁槽口位置，垂直所述槽钢梁长度方向设置有条孔，在所述槽钢梁的腹板设置有第一条孔与第二条孔，在所述槽钢梁的长度方向上所述条孔呈多组设置；在所述槽钢梁翼缘上设置有第三条孔，所述第三条孔在所述槽钢梁的长度方向上呈多个设置，且所述第三条孔与所述第一条孔和所述第二条孔位于同一竖直平面内上。

优选地，所述调节件包括第一螺栓、第二螺栓和第三螺栓，所述第一螺栓及所述第二螺栓分别通过所述第一条孔与所述第二条孔及所述铝合金型材活动连接，且在所述第一螺栓和所述第二螺栓与所述铝合金型材之间设置有锥形弹簧；所述第三螺栓通过所述第三条孔与所述铝合金型材活动连接。

本发明提供的构件几何缺陷检测***的检测方法，包括以下步骤：

步骤S1：导轨平面度校准，包括

A.将所述水槽置于所述检测装置下方；

B.在所述水槽中加入水；

C.在所述水槽中放入所述检测纸，使所述检测纸一侧首先接触水面后逐渐铺放直至全部铺放于水面，静置预设时间后，直至水完全浸润检测纸；

D.调整所述测距传感器的安装位置，使所述检测纸在所述测距传感器的测量范围内；

E.所述检测装置沿所述导轨移动,采集各所述测距传感器的数据信息；

判断各数据点是否以足够精度落在同一平面附近；

如果不是，则调整所述所述导轨的形状和位置。

步骤S2：几何缺陷检测，包括：

a.将待检测面置于所述检测装置下方；

b.安装各所述测距传感器并使各所述测距传感器均垂直于待检测面；

c.所述检测装置沿所述导轨移动,采集各所述测距传感器的数据信息；

判断各数据信息数值的差值是否在预设差值范围之内；

如果不是，则待检测平面不合格。

本发明提供的技术方案中，通过将设置有至少两个测距传感器的检测装置设置在支撑部上，检测装置在支撑部上滑动时，可以同时对整个待检测面进行缺陷检测。

本发明优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：通过设置驱动电机与传送皮带带动检测装置移动进一步提高构件几何缺陷检测***的自动化与检测精度；还设置有导轨平面度校准装置，能将构件几何缺陷检测***中导轨的平面度与直线度达到要求，方便后期对待检测面进行检测。

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。

图1是本发明实施例提供的构件几何缺陷检测***的结构简图正视图；

图2是本发明实施例提供的构件几何缺陷检测***的结构简图侧视图；

图3是本发明实施例提供的构件几何缺陷检测***局部A部分放大图；

图4是本发明实施例提供的构件几何缺陷检测***局部B部分放大图。

图中1-支撑部；11-第一支架；12-第二支架；13-支架辅助支撑构件；2-导轨；3-检测装置；31-运载小车；32-滑块；4-测距传感器；5-传送皮带；6-导轨精度校准装置；61-水槽；62-检测纸；71-第一条孔；72-第二条孔；73-第三条孔；8-调整装置；81-铝合金型材；82-调节件；83-聚四氟乙烯垫片；84-钢垫圈；85-螺母；86-弧形垫片；821-第一螺栓；822-第二螺栓；823-第三螺栓；9-锥形弹簧；10-驱动电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明具体实施例提供了一种构件几何缺陷检测***，结合附图1包括装有导轨2的支撑部1、能在支撑部上沿导轨2移动的检测装置3，其中：

导轨2平行于待检测面设置；

检测装置3包括至少两个测距传感器4，且各测距传感器4均垂直于待检测面；设置多个测距传感器，在该装置工作时多个测距传感器能同时检测整个待检测面或者局部进行精确测量。检测整体时，只需安装有多个测距传感器的检测装置经过整个待检测面上方；局部进行精确检测量时，调高测距传感器的测量频率，检测装置只需经过待检测面局部上方。

还包括数据采集装置，各测距传感器4均与数据采集装置可通信地连接，数据采集装置能将测距传感器检测到的数据进行采集存储。

结合附图3，所述检测装置3还包括：运载小车31和能在导轨上滑动的滑块32，滑块32设置在导轨2上，且滑块32与运载小车31连接，运载小车31直接与所述滑块固定连接，连接方式可以是螺栓固定和焊接等方式，滑块31能控制运载小车31的运动方向还起到平稳滑行的作用，各测距传感器4设置于运载小车31上。

结合附图1，本发明提供的构件几何缺陷检测***还包括给所述检测装置3提供动力的驱动电机10和与驱动电机10的转动轴连接的传送皮带5，驱动电机10转动带动传送皮带5转动，以使检测装置3移动。本发明提供实施例中的驱动电机设置在支撑部的一端，在支撑部两端及中间位置均设置有供传送皮带移动的滑轮，传送皮带直接与滑块或者运载小车连接，驱动电机可以正反转，带动检测装置从一端移动到另一端，还可以回到原来位置。

本发明提供的实施例还包括：导轨精度校准装置6，导轨精度校准装置6包括平行于导轨2且位于导轨2下方的装有水的水槽61，水面上铺放检测纸62以作为测距传感器4的反射层；本发明提供的实施例中水槽为长方体水槽，摆放在检测装置的正下方。此水槽的长度方向与导轨长度方向一致，且水槽长度不小于导轨待校准区段的全长，以满足导轨平面度校准的需求。因为在水槽长度不足的情况下，导轨的精度校准必须分段进行，每个分段内导轨直线度误差会显著小于整根导轨测量时直线度误差，从而给形状调整带来更大难度，此外多段调节时会还产生误差累积，从而不易实现每根导轨达到直线状态同时两条导轨达到平面状态。

结合附图2，本发明提供的实施例中，支撑部包括水平布设的用于安装导轨的第一支架11、竖直布设的用于支撑第一支架11的第二支架12，还设置有用于支撑和联系所述第一支架11及第二支架12的辅助支撑杆件，此第一支架呈两个平行设置，在两个第一支架的两端均设置有第二支架，在同一段的第二支架下端设置有底座，底座支撑整个支撑部，第一支架为槽钢梁，槽钢梁侧向设置，导轨2设置于槽钢梁槽口位置，垂直槽钢梁方向设置有条孔，在槽钢梁的腹板设置有第一条孔71与第二条孔72，在槽钢梁的长度方向上条孔呈多组设置；在槽钢梁翼缘上设置有第三条孔73，所述第三条孔73在槽钢梁的长度方向上呈多个设置，且第三条孔73与第一条孔71和所述第二条孔72位于同一竖直平面内上，本发明提供的实施例中条孔的设置如附图4所示，条孔为长条形的通孔，可以穿过调节件，调节件可以在条孔内平移。

结合附图3和附图4，本发明提供的实施例还包括：用于调整导轨位置的调整装置8，调整装置8包括：安装有导轨2且姿态可调节的铝合金型材81和调节铝合金型材81的调节件82；其中：铝合金型材81与第一支架11通过调节件82活动连接。铝合金型材的结构能适应导轨的安装，且容易安装调节件。调节件82包括第一螺栓821、第二螺栓822和第三螺栓823，第一螺栓821与第二螺栓822通过第一条孔71与第二条孔72与铝合金型材81活动连接，且在第一螺栓821和第二螺栓822与铝合金型材81之间设置有锥形弹簧9；第三螺栓823通过第三条孔73与铝合金型材81活动连接。上述的调节件可以为T形螺栓，此种螺栓便于外部的调节，T形头置于铝合金型材内部不容易移动。在第一螺栓与第二螺栓上还套设有聚四氟乙烯垫片和钢垫圈；第三螺栓在与槽钢梁条形孔接触的位置设置有弧形垫片。

导轨的调节方向可以是多自由度的调节，例如水平、竖直以及转动。当同时旋拧槽钢梁内的第一螺栓与第二螺栓上螺母相同距离时，锥形弹簧压缩或释放相同的距离，可以使导轨发生水平方向上的平移，此水平方向为槽钢梁开口的方向；当槽钢梁内的第一螺栓与第二螺栓上的螺母旋拧方向不同或只旋拧一个，此时导轨就会与水平方向产生一个夹角；当调节第三螺栓时可以实现导轨在竖直方向上的平移，此竖直方向与上述水平方向垂直。在第三螺栓处设置的弧形垫片便于螺栓以各种倾斜姿态固定，第一螺栓与第二螺栓外套设的聚四氟乙烯垫片有利于在相应位置上螺栓的滑移，第三螺栓与槽钢梁连接处设置两侧螺母，实现该位置处双向可调节和最终的紧固，在第一螺栓与第二螺栓处槽钢内侧没有螺母调节所需的操作空间，在这两个螺栓处设置内部的锥形弹簧，安装过程中施加压紧力使弹簧压缩变形，借助内部弹簧的伸缩能力，只需调节第一螺栓与第二螺栓的外侧螺母即可实现双向调节。锥形弹簧始终保持的压紧力起到固定导轨位置的作用。

本发明具体实施例还提供了一种构件几何缺陷检测***的检测方法，包括以下步骤：

步骤S1：导轨平面度校准，包括

A.将水槽(61)置于检测装置(3)下方；

B.在所述水槽(61)中加入水；

C.在所述水槽(61)中放入检测纸(62)，使检测纸(62)一侧首先接触水面后逐渐铺放直至全部铺放于水面，静置预设时间后，直至水完全浸润检测纸(62)；

D.调整测距传感器(4)的安装位置，使检测纸(62)在测距传感器(4)的测量范围内；

E.检测装置(3)沿导轨移动,采集各测距传感器(4)的数据信息；

判断各数据点是否以足够精度落在同一平面附近；

如果不是，则调整所述导轨的形状和位置。

一旦完成导轨精度校准之后可以反复进行S2测量，不需要每次都进行S1调整。

步骤S2：几何缺陷检测，包括：

a.将待检测面置于检测装置(3)下方；

b.安装各测距传感器(4)并使各测距传感器(4)均垂直于待检测面；

c.检测装置(3)沿导轨移动,采集各测距传感器(4)的数据信息；

判断各数据信息数值的差值是否在预设差值范围之内；

如果不是，则待检测面不合格。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种构件几何缺陷检测***，其特征在于，包括安装有导轨(2)的支撑部(1)、能在所述支撑部(1)上沿所述导轨(2)移动的检测装置(3)，其中：

所述导轨(2)平行于待检测面设置；

所述检测装置(3)包括至少两个测距传感器(4)，且各所述测距传感器(4)均垂直于待检测面；

还包括数据采集装置，各所述测距传感器(4)均与所述数据采集装置可通信地连接；

所述支撑部包括水平布设的用于安装所述导轨的第一支架(11)、竖直布设的用于支撑所述第一支架(11)的第二支架(12)，还设置有用于支撑和联系所述第一支架(11)及第二支架(12)的各辅助支撑构件(13)；

还包括用于调整所述导轨形状和位置的调整装置(8)，所述调整装置(8)包括：安装在所述导轨(2)且姿态可调节的铝合金型材(81)和调节所述铝合金型材(81)的调节件(82)；其中：所述铝合金型材(81)与所述第一支架(11)通过调节件(82)活动连接；

所述第一支架(11)为槽钢梁，所述槽钢梁侧向设置，所述导轨(2)设置于所述槽钢梁槽口位置，垂直所述槽钢梁长度方向设置有条孔，在所述槽钢梁的腹板设置有第一条孔(71)与第二条孔(72)，在所述槽钢梁的长度方向上所述条孔呈多组设置；在所述槽钢梁翼缘上设置有第三条孔(73)，所述第三条孔(73)在所述槽钢梁的长度方向上呈多个设置，且所述第三条孔(73)与所述第一条孔(71)和所述第二条孔(72)位于同一竖直平面内上；

所述调节件(82)包括第一螺栓(821)、第二螺栓(822)和第三螺栓(823)，所述第一螺栓(821)及所述第二螺栓(822)分别通过所述第一条孔(71)及所述第二条孔(72)与所述铝合金型材(81)活动连接，且在所述第一螺栓(821)和所述第二螺栓(822)与所述铝合金型材(81)之间设置有锥形弹簧(9)；所述第三螺栓(823)通过所述第三条孔(73)与所述铝合金型材(81)活动连接；所述第三螺栓(823)在与所述第三条孔(73)接触的位置设置有弧形垫片(86)。

2.根据权利要求1所述的构件几何缺陷检测***，其特征在于，所述检测装置(3)还包括：运载小车(31)和能在所述导轨(2)上滑动的滑块(32)，所述滑块(32)与所述运载小车(31)连接，共同沿所述导轨(2)滑动，各所述测距传感器(4)设置于所述运载小车(31)上。

3.根据权利要求1所述的构件几何缺陷检测***，其特征在于，还包括：给所述检测装置(3)提供动力的驱动电机(10)和与所述驱动电机(10)的转动轴连接的传送皮带(5)，所述驱动电机(10)转动带动所述传送皮带(5)转动，以使所述检测装置(3)移动。

4.根据权利要求1所述的构件几何缺陷检测***，其特征在于，还包括：导轨精度校准装置(6)，所述导轨精度校准装置(6)包括平行于所述导轨(2)且位于所述导轨(2)下方的装有水的水槽(61)，水面上铺放检测纸(62)以作为所述测距传感器(4)的纯平高精度反射层。

5.基于权利要求4所述的构件几何缺陷检测***的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：导轨平面度校准，包括

A.将所述水槽(61)置于所述检测装置(3)下方；

B.在所述水槽(61)中加入水；

C.在所述水槽(61)中放入所述检测纸(62)，使所述检测纸(62)一侧首先接触水面后逐渐铺放直至全部铺放于水面，静置预设时间后，直至水完全浸润所述检测纸(62)；

D.调整所述测距传感器(4)的安装位置，使所述检测纸(62)在所述测距传感器(4)的测量范围内；

E.所述检测装置(3)沿所述导轨(2)移动，采集各所述测距传感器(4)的数据信息；

判断各数据点是否以足够精度落在同一平面附近；

如果不是，则调整所述导轨(2)的形状和位置；

步骤S2：几何缺陷检测，包括：

a.将待检测面置于所述检测装置(3)下方；

b.安装各所述测距传感器(4)并使各所述测距传感器(4)均垂直于待检测面；

c.所述检测装置(3)沿所述导轨(2)移动，采集各所述测距传感器(4)的数据信息；

判断各数据信息数值的差值是否在预设差值范围之内；

如果不是，则待检测面不合格。

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