CN112620139A - 一种混凝土试件尺寸检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土试件尺寸检测装置及方法，装置包括若干个激光位移传感器，位于试件的前、后、左、右4个面中每一面都布置有至少一对激光位移传感器，且前、后、左、右4个面上的激光发射端位于同一水平面上且与试件表面垂直；位于试件的上、下2个面中每一面都布置有至少四个激光位移传感器，每一面的四个激光位移传感器成正方形排布且各激光位移传感器间距相等；每一面的所有激光位移传感器能够同时在各自平面上线性移动。本发明装置能够快速准确地测量试件尺寸和平面度，降低了试验成本，降低了劳动强度。

Description

一种混凝土试件尺寸检测装置及方法

技术领域

本发明属于混凝土实验用具技术领域，具体涉及一种混凝土试件尺寸检测装置，还涉及一种混凝土试件尺寸检测方法。

背景技术

混凝土在结构中首要承受压力，因而其抗压强度指标是最重要的强度指标。混凝土抗压强度与组成材料、施工方法等许多要素有关，同时还受试件尺度、加荷方法、加荷速度等要素的影响，因而必须有一个规范的强度测定方法和相应的强度评定规范。

当前国际上确定混凝土抗压强度所选用的混凝土试件形状有圆柱体和立方体两种。我国规则以立方体试件测定混凝土的抗压强度，并将其作为评定混凝土强度等级的依据。由于试件尺寸高度、平面度和截面积等的因素影响，把试件压碎的最大力值不同，计算出的抗压强度值也不同，因此需要准确测量试件的尺寸及夹角。

目前绝大多数质检机构在测量混凝土试件的边长和高度采用游标卡尺测量；试件承压面的平面度采用钢板尺和塞尺测量，测量时将钢板尺立起横放在试件承压面上，慢慢旋转360°，用塞尺测量其最大间隙作为平面度值；试件相邻面间的夹角采用游标量角测量；缺点：劳动强度大、测量结果误差大、工作效率低、成本高。

可知由人工测量的试件尺寸及夹角受人为因素干扰，更不科学准确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种混凝土试件尺寸检测装置及方法，快速准确地测量试件尺寸和平面度，降低了试验成本，降低了劳动强度，提高了试验的效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种混凝土试件尺寸检测装置，包括若干个激光位移传感器；

位于试件的前、后、左、右4个面中每一面都布置有至少一对所述激光位移传感器，前、后、左、右4个面上的所有激光位移传感器位于同一水平面上，且每一面上的各激光位移传感器位于与对应面平行同一竖直面上，相对面上的各个激光位移传感器位置一一对应；

位于试件的上、下2个面中每一面都布置有至少四个所述激光位移传感器，每一面上的四个激光位移传感器位于同一水平面上且成正方形排布；每一面的所有激光位移传感器能够同时在各自平面上线性移动，移动就位后上下面的各个激光位移传感器位置均能保持一一对应；

所述激光位移传感器用于采集自身距离试件表面的距离，基于此距离获得试件的棱边边长和上下面的平面度。

进一步的，所述前、后、左、右、上、下6个面中所有激光位移传感器距离对应试件表面的距离相等。

进一步的，所述前、后、左、右、上、下6个面中每一面上的所有激光位移传感器距离正对试件表面的距离为65~135mm。

进一步的，所述前、后、左、右4个面中每一面上的一对激光位移传感器之间距离相等。

进一步的，所述前、后、左、右4个面中每一面上的一对激光位移传感器之间距离为100mm。

进一步的，所述上下每一面上各激光位移传感器间距为80mm。

相应的，基于所述的一种混凝土试件尺寸检测装置的检测方法，包括：

采集试件每一面上激光位移传感器的数据，获得各激光位移传感器距离对应试件表面的距离；

基于试件的相对面上对应的激光位移传感器之间的距离和各激光位移传感器距离对应试件表面的距离，计算获得试件的每一棱边边长；

将上下2个面中每一面的所有激光位移传感器同时在各自平面上线性移动，在移动过程中停留多个位置并采集在各个停留位置时上下面上所有激光位移传感器的数据，获得各激光位移传感器距离试件上下表面的距离；

基于试件的上下面上对应的激光位移传感器之间的距离和各激光位移传感器距离试件上下表面的距离，计算获得试件的上下面的平面度。

进一步的，所述基于试件的相对面上对应的激光位移传感器之间的距离和各激光位移传感器距离对应试件表面的距离，计算获得试件的每一棱边边长，包括：

以试件左右面所夹棱边边长计算为例，记左侧的一对激光位移传感器为L1和L2，L1和L2测量得到的距离试件表面距离为数据A和数据B，记右侧的一对激光位移传感器为R1和R2，R1和R2测量得到的距离试件表面距离为数据C和数据D；

如果数据A与数据B接近、数据C与数据D接近，则判断试件摆放较正：

获取L1和R1之间的水平距离，此水平距离减去数据A、C，得到的结果为左右面所夹一侧棱边长度；

获取L2和R2之间的水平距离，此水平距离减去数据B、D，得到的结果为左右面所夹另一侧棱边长度；

如果数据A与数据D接近、数据B与数据C接近，则判断试件摆放倾斜：

获取L1和L2之间的水平距离，此水平距离与数据A、B构成一个直角梯形；按照三角函数计算出此直角梯形的内角，即在试件待测面上的倾斜角；

获取L1和R1之间的水平距离，此距离减去数据A、C即为试件棱边长的正弦函数；根据三角函数计算得出左右面所夹一侧棱边长；

同理可计算出左右面所夹一侧棱边长。

进一步的，在移动过程中停留至少三个位置。

进一步的，所述基于试件的上下面上对应的激光位移传感器之间的距离和各激光位移传感器距离试件表面的距离，计算获得试件的上下面的平面度，包括：

以计算试件上面的平面度为例进行描述：

停留在第一位置时，基于各激光位移传感器距离试件表面上各测量点的距离，可知试件表面上各测量点的坐标，定义各测量点距某表面的距离的平方和为最小的平面为基准参考平面；

各测量点距离基准参考平面的距离即为试件表面的平面度，取四个测量点对应平面度的算术平均数为单次的平面度值；

同理计算出另外两个位置的平面度值；

最终取三个位置的平面度算术平均数作为该平面的平面度。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的一种尺寸检测装置测量准确且精度高，降低了试验成本，降低了劳动强度，提高了试验的效率。本发明的检测方法，速度快，精度准确。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图２为平面度测量原理示意图。

附图标记：1、激光位移传感器、2、试件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

本发明的一种混凝土试件尺寸检测装置，参见图1所示，包括若干个激光位移传感器1，每个激光位移传感器1包括激光发射端和激光接收端；

位于试件2的前、后、左、右4个面中每一面都布置有至少一对激光位移传感器1，每一面上的所有激光位移传感器距离正对试件表面的距离相等，距离范围为65~135mm，例如本实施例中为80mm，且4个面上的各激光位移传感器之间距离相等，例如本实施例中为100mm。前、后、左、右4个面上的激光发射端位于同一水平面上（发射端的位置确定之后，接收端的位置也随之确定），且与试件表面垂直。

位于试件2的上、下2个面中每一面都布置有至少四个激光位移传感器1，上面和下面的四个传感器成正方形排布，各传感器间距均相等，例如本实施例中为100mm；每一面上所有的激光发射端在同一水平面上，距离正对试件表面的距离相等（距离范围为65~135mm例如本实施例中为80mm）。且上下面的激光位移传感器在上下平面上线性移动。移动过程中会分别停留至少三个位置。每个位置上面及下面的四个传感器均能一一对应。

基于本发明的一种混凝土试件尺寸检测装置，试件尺寸测量的过程为：试验检测前，先测量出相对侧面上各组相对应的两对激光位移传感器之间的水平距离（即空载距离），试件放在测量装置中间后，测量时每个侧面上每个激光发射端发出的激光光束经试件表面反射后均被激光接收端接收，以检测出激光位移传感器与试件端面之间的水平距离（即负载距离），空载距离减去相应的两边的负载距离即为试件的边长。

以左右两侧面上激光位移传感器的工作过程为例进行详细描述，在左右侧面上共有两组相对称设置的激光位移传感器，记左侧的一对激光位移传感器为L1和L2，L1和L2测量得到的距离试件表面距离为数据A、B，记右侧的一对激光位移传感器为R1和R2，R1和R2测量得到的距离试件表面距离为数据C、D。

I）试件边长的测定：

1）试件摆放较正

如果数据A与数据B接近、数据C与数据D接近，则判断试件摆放较正。

L1和R1之间的水平距离是一定的且已知，此水平距离减去数据A、C，得到的结果为左右面所夹一侧棱边长度。L2和R2之间的水平距离是一定的且已知，此水平距离减去数据B、D，得到的结果为左右面所夹另一侧棱边长度。以此类推，测量一次得到试件各棱边长度。

2）摆放倾斜的试块

由于同一面上激光位移传感器L1和L2、或R1和R2在一条直线上。所以理论上，如果数据A与数据D接近、数据B与数据C接近，可以判断试件歪了。

L1和L2之间的间距是一定的，这个距离与数据A、B构成了一个直角梯形。按照三角函数可计算出此直角梯形的内角，即在试件待测面上的倾斜角。在前后左右面，这个内角可以得到4次。比较这个四个数值，即可判断这四个面的夹角数值。下面以这四个数值相同举例计算试件棱长：

L1和R1之间距离为一定的，此距离减去数据A、C即为试件棱边长的正弦函数。根据三角函数计算即可得出左右面所夹一侧棱边长。其他棱边长同理可得。

如上述直角梯形内角不同，计算出差值。按三角函数公式，同样得到相应的试件棱边长度。

II）平面度的测定：

上面和下面的四个传感器成正方形排布，各传感器间距均相等；传感器距试件竖直距离均一致。上下面的激光位移传感器在上下平面上线性移动过程中会分别停留三个位置。每个位置上面及下面的四个传感器均能一一对应。

上下面的平面度计算原理相同，本发明实施例中以计算试件上面的平面度为例，停留在第一位置时，参见图2所示，假设上表面的各个激光位移传感器所在的平面记为平面I，试件表面的真实平面为III，已知各激光位移传感器距离试件表面上各测量点（ABCD）的距离，可知试件表面上各测量点的坐标，定义各测量点距某表面的距离的平方和为最小的平面为基准参考平面，即图2中平面II。

各测量点距离基准参考平面的距离（即平面I与II之间距离与激光位移传感器测量距离之间偏差的绝对值）即为试件表面的平面度。然后取四个测量点对应平面度的算术平均数为单次的平面度值。

同理计算出另外两个位置的平面度值。最终取算术平均数即为该平面（上表面）的平面度。

试件尺寸测量后，尺寸合格的做混凝土抗压试验，尺寸不合格的则放入尺寸不合格留样箱。

本发明的一种尺寸检测装置测量准确且精度高，降低了试验成本，降低了劳动强度，提高了试验的效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混凝土试件尺寸检测装置，其特征是，包括若干个激光位移传感器；

位于试件的前、后、左、右4个面中每一面都布置有至少一对所述激光位移传感器，前、后、左、右4个面上的所有激光位移传感器位于同一水平面上，且每一面上的各激光位移传感器位于与对应面平行同一竖直面上，相对面上的各个激光位移传感器位置一一对应；

位于试件的上、下2个面中每一面都布置有至少四个所述激光位移传感器，每一面上的四个激光位移传感器位于同一水平面上且成正方形排布；每一面的所有激光位移传感器能够同时在各自平面上线性移动，移动就位后上下面的各个激光位移传感器位置均能保持一一对应；

所述激光位移传感器用于采集自身距离试件表面的距离，基于此距离获得试件的棱边边长和上下面的平面度。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土试件尺寸检测装置，其特征是，所述前、后、左、右、上、下6个面中所有激光位移传感器距离对应试件表面的距离相等。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土试件尺寸检测装置，其特征是，所述前、后、左、右、上、下6个面中每一面上的所有激光位移传感器距离正对试件表面的距离为65~135mm。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土试件尺寸检测装置，其特征是，所述前、后、左、右4个面中每一面上的一对激光位移传感器之间距离相等。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土试件尺寸检测装置，其特征是，所述前、后、左、右4个面中每一面上的一对激光位移传感器之间距离为100mm。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土试件尺寸检测装置，其特征是，所述上下每一面上各激光位移传感器间距为80mm。

7.基于权利要求1-6任一项所述的一种混凝土试件尺寸检测装置的检测方法，其特征是，包括：

采集试件每一面上激光位移传感器的数据，获得各激光位移传感器距离对应试件表面的距离；

基于试件的相对面上对应的激光位移传感器之间的距离和各激光位移传感器距离对应试件表面的距离，计算获得试件的每一棱边边长；

将上下2个面中每一面的所有激光位移传感器同时在各自平面上线性移动，在移动过程中停留多个位置并采集在各个停留位置时上下面上所有激光位移传感器的数据，获得各激光位移传感器距离试件上下表面的距离；

基于试件的上下面上对应的激光位移传感器之间的距离和各激光位移传感器距离试件上下表面的距离，计算获得试件的上下面的平面度。

8.根据权利要求7所述的一种混凝土试件尺寸检测方法，其特征是，所述基于试件的相对面上对应的激光位移传感器之间的距离和各激光位移传感器距离对应试件表面的距离，计算获得试件的每一棱边边长，包括：

以试件左右面所夹棱边边长计算为例，记左侧的一对激光位移传感器为L1和L2，L1和L2测量得到的距离试件表面距离为数据A和数据B，记右侧的一对激光位移传感器为R1和R2，R1和R2测量得到的距离试件表面距离为数据C和数据D；

如果数据A与数据B接近、数据C与数据D接近，则判断试件摆放较正：

获取L1和R1之间的水平距离，此水平距离减去数据A、C，得到的结果为左右面所夹一侧棱边长度；

获取L2和R2之间的水平距离，此水平距离减去数据B、D，得到的结果为左右面所夹另一侧棱边长度；

如果数据A与数据D接近、数据B与数据C接近，则判断试件摆放倾斜：

获取L1和L2之间的水平距离，此水平距离与数据A、B构成一个直角梯形；按照三角函数计算出此直角梯形的内角，即在试件待测面上的倾斜角；

获取L1和R1之间的水平距离，此距离减去数据A、C即为试件棱边长的正弦函数；根据三角函数计算得出左右面所夹一侧棱边长；

同理可计算出左右面所夹一侧棱边长。

9.根据权利要求7所述的一种混凝土试件尺寸检测方法，其特征是，所述在移动过程中停留至少三个位置。

10.根据权利要求9所述的一种混凝土试件尺寸检测方法，其特征是，所述基于试件的上下面上对应的激光位移传感器之间的距离和各激光位移传感器距离试件上下表面的距离，计算获得试件的上下面的平面度，包括：

以计算试件上表面的平面度为例进行描述：

停留在第一位置时，基于各激光位移传感器距离试件上表面上各测量点的距离，可知试件上表面上各测量点的坐标，定义各测量点距某表面的距离的平方和为最小的平面为基准参考平面；

各测量点距离基准参考平面的距离即为试件上表面的平面度，取四个测量点对应平面度的算术平均数为单次的平面度值；

同理计算出另外两个位置的平面度值；

最终取三个位置的平面度算术平均数作为该上平面的平面度。

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