CN114890263B - 一种施工用升降机导轨架校准检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种施工用升降机导轨架校准检测装置及检测方法，主要涉及升降设备领域。包括动态模块和静态模块，动态模块包括自带驱动且能够与导轨架升降配合的升降架，所述升降架上远离导轨架的一侧安装有发射机构，所述发射机构包括能够基于重力保持垂直或锁死的配重杆，底端距离传感器和激光发射器；静态模块捕捉板，捕捉板的下方设有对其进行拍摄的工业相机，所述捕捉板的顶面设有可视化的圆圈标记。本发明有益效果在于：它能够配合升降机导轨架，对其垂直度及轨道面平整度均获得较为全面和精确的基础数据，有利于对导轨架安全状况的分析了解。

Description

一种施工用升降机导轨架校准检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及升降设备领域，具体是一种施工用升降机导轨架校准检测装置及检测方法。

背景技术

施工升降机在建筑工程中非常常见，是建筑中经常使用的载人载货施工机械，是由轿厢、驱动机构、标准节、附墙、底盘、围栏、电气***等几部分组成在工地上通常是配合塔吊使用，一般载重量在0.3-3.6吨，运行速度为1-96M/min不等。

施工升降机在安装使用过程中，其安全性是首要考虑的因素。轿厢（又叫吊笼）的升降主要依靠其所在滑台与导轨架的配合，导轨架是保证吊笼升降平稳的重要设施。导轨架在现在的施工中，是通过标准节拼装，并通过附墙设施辅助固定的。导轨架一般由长度为1508mm的标准节通过8.8级M24*240高强度螺栓连接组成，标准节由无缝钢管、角钢、钢管等焊接而成，并在轨道之间装有齿条通过。虽然在设计中考虑了强度及精度因素，并辅助有附墙架及多种有效措施保证导轨架的垂直度，但是在实际安装过程中，仍然普遍的存在倾斜问题，是升降设备安全管控的死穴。

其导轨架表面的平整度，以及导轨架的竖直性是保证升降运行安全平稳的前提。需要在安装后及使用中，定期对其进行观察测量，用于及时处理和纠偏存在的问题。现在的测量手段还主要依靠人工在工地上使用设施测量，不但工作量很大，需要配合的工作人员较多，而且获得的导轨架数据精度较差，且无法针对轨道表面情况获得对应的数据，对使用中的磨损或者表面轮廓的损坏无法获知。

发明内容

本发明的目的在于提供一种施工用升降机导轨架校准检测装置及检测方法，它能够配合升降机导轨架，对其垂直度及轨道面平整度均获得较为全面和精确的基础数据，有利于对导轨架安全状况的分析了解。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种施工用升降机导轨架校准检测装置，包括动态模块和静态模块，

所述动态模块包括自带驱动且能够与导轨架升降配合的升降架，所述升降架上远离导轨架的一侧安装有发射机构，所述发射机构包括固定安装在升降架上的重力座，所述重力座上下贯穿的设有关节腔，所述关节腔内壁结构为球形曲面，所述关节腔内设有与其滚动配合且可锁止限位的球体，所述球体的顶部球冠部及底部球冠部分别暴露在关节腔的外部，所述球体的底端固定有竖直延伸的配重杆，所述配重杆上套接有配重块，所述配重杆的底端设有托件，所述托件的底面居中的安装有距离传感器和激光发射器，所述距离传感器和激光发射器的发射方向均与配重杆同向向下；

所述静态模块包括机壳，所述机壳的顶部水平安装有捕捉板，所述机壳内设有对捕捉板进行拍摄的工业相机，所述捕捉板的顶面设有可视化的圆圈标记。

所述升降架为基于齿轮实现驱动，基于轨道轮实现导向的升降架结构。

所述发射机构还包括支撑架，所述支撑架为两个且固定在升降架的两侧，所述支撑架向远离驱动导向机构的一侧延伸，两个所述支撑架之间设有固定座，所述固定座为环形件，所述重力座固定在固定座的内圈。

所述托件与配重杆可拆卸连接，所述配重块为贯穿配重杆活动套接的环形件。

所述球体的顶部固定有向上延伸的立架，所述立架的顶端固定有平板，所述平板在其顶面具有平面；所述支撑架上还固定有控制盒，所述控制盒内固定安装有电缸，所述电缸的顶部设有与其伸缩配合的缸杆，所述缸杆的顶端设有与其固定连接的横杆，所述横杆的延伸方向与升降架所在的平面垂直，所述横杆贯穿控制盒，且所述横杆的外端固定有压盘，所述压盘在其底面具有水平平面，所述缸杆缩入电缸时，所述压盘能够压迫在平板上而使球体止动。

所述机壳的底部设有四个高度可调的支脚，所述机壳的底部设有用于校准捕捉板顶面水平度的水平泡。

所述支脚包括内螺杆和套管，所述内螺杆的顶端与机壳的底部贯穿安装并固定连接，所述套管的顶部套接在内螺杆的外部且二者螺纹配合，所述套管的底端设有支撑板。

所述机壳的顶部设有矩形的窗口槽，所述捕捉板固定在窗口槽的顶部槽口，所述窗口槽为封闭的暗箱结构，所述窗口槽的底部为喇叭口结构，且居中的设有安装位，所述工业相机安装在安装位上。

所述机壳内安装有用于给工业相机提供电源的电池，以及与工业相机连接并用于存储图像数据的存储器。

基于上述施工用升降机导轨架校准检测装置的检测方法，作为本发明的另一个方面。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

通过本检测装置，通过动态模块配合在导轨架上，基于升降行程实现与导轨架的配合，并在升降行程中，通过基于工业相机的图像采集，对激光落点进行记录和捕捉，通过对图像的分析和总结，能够获得对应导轨架垂直度，以及轨道面平整度的初始数据，从而全面了解轨道面的情况，有利于及时应对做出调整，指导生产安全，也能够对生产中的导轨架变化分析模型提供数据基础，有利于建立更加科学的升降设备安全预警模型。

附图说明

图1是本发明的组合状态示意图。

图2是本发明的组合状态侧视图。

图3是本发明的组合状态俯视图。

图4是本发明静态模块的内部结构示意图。

图5是本发明动态模块的外侧示意图。

图6是本发明动态模块的里侧面示意图。

附图中所示标号：

1、升降架；2、安装板；3、上侧轨道轮；4、上内轨道轮；5、下侧轨道轮；6、下外轨道轮；7、齿轮；8、滚轮；9、导向件；10、驱动电机；11、支撑架；12、固定座；13、重力座；14、球体；15、配重杆；16、配重块；17、托件；18、立架；19、平板；20、控制盒；21、横杆；22、压盘；23、机壳；24、内螺杆；25、套管；26、支撑板；27、捕捉板；28、安装位；29、水平泡。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

实施例1：一种施工用升降机导轨架校准检测装置

如图1-6所示，包括动态模块和静态模块。

所述动态模块包括升降架1，所述升降架1为使用无缝钢管焊接的矩形框架结构，所述升降架1的框架内部设有安装板2，所述升降架1的一侧端面上安装有驱动导向机构，所述驱动导向机构用于与导轨架相配合实现升降的约束导向以及驱动。

所述驱动导向机构具体结构包括：上侧轨道轮3、上内轨道轮4、下侧轨道轮5、下外轨道轮6、齿轮7、滚轮8、导向件9、驱动电机10；

所述上侧轨道轮3、上内轨道轮4、下侧轨道轮5、下外轨道轮6的轮子周面具有与导轨架的导轨面（标准为位于导轨架两侧的圆柱形轨道）相适应的弧面，

所述上侧轨道轮3可转动的安装在升降架1的顶侧，位于升降架1顶侧的两端且对称设置，用于配合在导轨的外侧夹持导轨实现上下导向；

所述上内轨道轮4对称的安装在升降架1两侧的上部，位于上侧轨道轮3的下方，且位于导轨的里侧，用于与下外轨道轮6相对导轨实现内外夹持，提高导向滑动的精度；

所述下侧轨道轮5可转动的安装在升降架1底侧的两端，用于配合在导轨的外侧，夹持导轨实现上下导向；

所述下外轨道轮6可转动的安装在升降架1底部的两侧，用于配合在导轨外侧的周面上；

通过上述在滑动架上下实现对导轨的外侧夹持导向，并在上下实现在导轨内外的夹持导向，能够让滑动架相对导轨架的升降稳定，与导轨架的导轨面的配合精度高。从而使得滑动架在滑动中能够充分贴合和体现轨道面表面的状态。

所述齿轮7为两个，且分别上下冲齐的安装在安装板2上，所述齿轮7与导轨架上的齿条啮合，每个齿轮7对应两个滚轮8，两个所述滚轮8分别安装在相邻齿轮7一侧的上方和下方，所述滚轮8用于与齿条上齿牙的向对面配合，提高齿轮7与齿条啮合的紧密度。

所述齿轮7及滚轮8均可转动的安装在安装板2上，且转动轴与安装板2垂直。

所述导向件9包括若干对弧形板，所述弧形板向外拱起，所述弧形板的里侧弧度与导轨的周面相适应，所述弧形板位于导轨的外侧，所述弧形板固定在升降架1的两侧，所述弧形板的里侧曲面不与导轨相接触，主要用于避免升降中的安全，由于轨道轮均为可转动的安装，故通过固定的导向件9，用于对出现滑动配合不良的时候及时纠偏避免脱落。

所述驱动电机10固定在安装板2的外侧，所述驱动电机10的输出轴用于与齿轮7的转轴相连接，实现对齿轮7的驱动，给升降架1以上下升降的动力。

通过上述结构，能够充分保证升降架1与导轨架配合的高对应性，以及安全性。

所述滑动架远离驱动导向机构的外侧面上安装有发射机构。

所述发射机构包括支撑架11，所述支撑架11为两个且固定在升降架1的两侧，所述支撑架11向远离驱动导向机构的一侧延伸，两个所述支撑架11之间设有固定座12，所述固定座12为环形件，所述固定座12的内圈固定安装有重力座13，所述重力座13为圆柱形且贯穿并固定在固定座12的内圈，所述重力座13上下贯穿的设有关节腔，所述关节腔内壁结构为球形曲面，所述关节腔内设有与其球形滚动配合的球体14，所述球体14的顶部球冠部及底部球冠部分别暴露在关节腔的外部，通过球体14可实现与关节腔的球关节配合。

所述球体14的底端固定有竖直延伸的配重杆15，所述配重杆15上套接有配重块16，所述配重块16为环形件，所述配重杆15的底端设有与其螺纹连接固定的托件17，所述托件17的底面为与轨道架垂直的平面，且在其底面上居中的安装距离传感器和激光发射器，所述距离传感器用于向下发射并回馈信号，从而获得与静态模块之间的高度数据，所述激光发射器用于向下发射激光光束点，用于投射到静态模块的捕捉板27上并反馈。所述距离传感器和激光发射器的发射方向均与托件17的底面垂直。

通过配重块16与配重杆15的配合，结合球体14与关节腔的滚动配合关系，使得球体14能够在升降中基于配重的自调节作用保持垂直的稳定效果。从而使得配重杆15在升降中仅仅反映和对应导轨架轨道面的起伏变化，而避免轨道面倾斜度的影响，从而使获得的数据对应为单因素的参数目标。

基于托件17与配重杆15的拆卸，使得配重块16可以根据所测试导轨架的高度进行调整，由于动态模块升高的高度越高，受到的对流干扰可能越大，故当所测试的导轨架高，推荐使用更重的配重块16，这样可更好的抵消对流影响，让配重杆15在升降中通过配重调节更好的保持垂直度；但是配重块16是否可以更换或是否选择与导轨架高度对应，仅是用于进一步增加精度，对本方案并不构成局限。

对于动态模块的电缆安装及走线可采用任意现有升降设备的安装方式，例如使用电缆滑车或者箱笼均可，也可以基于导轨架标准节的配置选择滑电结构通电，其具体走线方式及选型既不对本方案的效果造成区别，也不对本申请的方案构成局限。

所述球体14的顶部固定有向上延伸的立架18，所述立架18的顶端固定有平板19，所述平板19在其顶面具有平面；

所述支撑架11上还固定有控制盒20，所述控制盒20内固定安装有电缸，所述电缸为电力推杆结构，采用现有常见的电推杆安装使用即可，所述电缸的顶部设有与其伸缩配合的缸杆，所述缸杆的顶端设有与其固定连接的横杆21，所述横杆21的延伸方向与升降架1所在的平面垂直，所述横杆21贯穿控制盒20，且所述横杆21的外端固定有压盘22，所述压盘22在其底面具有水平平面，所述缸杆缩入电缸时，所述压盘22能够压迫在平板19上，从而通过压迫使球体14静止不动，且使得球体14与重力座13止动，球体14无法再基于配重块16的重力而滚动，从而使配重杆15保持与升降架1平行，进而使得配重杆15的倾斜角度能够与动态模块所在高度的导轨架倾斜度一致，从而对该高度的导轨架倾斜情况获得单因素数据。

所述静态模块包括矩形盒体结构的机壳23，所述机壳23的底部设有四个高度可调的支脚，所述支脚包括内螺杆24和套管25，所述内螺杆24的顶端与机壳23的底部贯穿安装并固定连接，所述套管25的顶部套接在内螺杆24的外部且二者螺纹配合，所述套管25的底端设有支撑板26，用以扩大支撑面积，通过螺纹连接获得连续的高度调整效果，从而便于对静态模块调平。

所述机壳23的顶部设有矩形的窗口槽，所述窗口槽的顶部固定有捕捉板27，所述捕捉板27是半透光板，所述窗口槽的底面为喇叭口结构，且居中的设有安装位28，所述安装位28上安装有向上拍摄获取图像数据的工业相机。当向下的激光光束投射到捕捉板27上后，基于其半透光效果而在底部获得易于识别的红色高亮点，通过向上拍摄获得该亮点的数据。

所述捕捉板27的中部设有定位圈，所述定位圈为一个圆形且直径不超过1cm的可视化圆圈标记，用于对初始状态下的激光落点进行对位。

所述机壳23内安装有用于给工业相机提供电源的电池，以及与工业相机连接并用于存储图像数据的存储器。

所述机壳23的底部设有水平泡29，用于校准捕捉板27的水平面。

在具体使用的时候，让动态模块与导轨架配合，与吊笼类似实现与导轨架相配合的升降行程，防止静态模块在动态模块的下方，通过二者配合实现数据的获取。

具体的检测方法如下：

对于导轨架垂直度的检测步骤包括：

A1，将升降架1与导轨架上下滑动配合安装，使动态模块能够沿导轨架升降配合；

A2，将动态模块落下置于导轨架底部，静止，并使压盘22向下紧密压迫平板19而使配重杆15为与升降架1平行的初始状态；

A3，将静态模块置于动态模块下方，通过观察水平泡29对捕捉板27的水平度进行调平，使其具有水平状态的顶部端面，并调整静态模块的位置，使其定位圈与激光发射器的光束落点冲齐，获得初始落点t0；

A4，垂直度数据的获得：

将动态模块升高至所要检测的对应高度，可以通过距离传感器获得动态模块的高度数据，具体方法为测量捕捉板27顶面到支脚底端的距离d’，通过距离传感器获得托件17底面到捕捉板27的距离d，故动态模块的高度为H= d’+ d；

在高度H下，激光发射器的光束在捕捉板27上获得对应的落点t1，

通过工业相机获取捕捉板27上的图像，并存储在存储器中；

通过人工获取该图像，测量t1与t0之间的距离Δd；

基于三角函数，通过数据Δd和d，获得在高度H下的导轨架倾斜度；

在本方法中，基于配重杆15为锁止且与升降架1平行状态，故配重杆15同样与该高度的导轨架平行对应，激光光束的发射方向与轨道面平行，能够体现该高度下导轨架的倾斜度；可以根据需要测量多个高度位置的导轨架倾斜角度，并依据经验临界值（通常角度不能超过3°）与测量获得的倾斜角度进行比照判断，从而指导施工安全。

对于导轨架的轨道面情况检测步骤包括：

A1，将升降架1与导轨架上下滑动配合安装，使动态模块能够沿导轨架升降配合；

A2，将动态模块落下置于导轨架底部，并使压盘22向上松开平板19而使球体14自由滚动，使配重杆15保持为垂直状态；

A3，将静态模块置于动态模块下方，通过观察水平泡29对捕捉板27的水平度进行调平，使其具有水平状态的顶部端面，并调整静态模块的位置，使其定位圈与激光发射器的光束落点冲齐，获得初始落点t0；

A4，垂直度连续数据的获得：

以T0为启动时间，启动动态模块匀速上升直至导轨架的顶端，在此过程中激光发射器始终向下投射激光光束，并在捕捉板27上获得连续的激光落点tx；

自T0起，启动工业相机对上方捕捉板27进行拍摄，拍摄的频率为每间隔ΔT（S）拍摄一次，从而记录对应不同时间下的tx图像；

T0，t0；

T0+ΔT，t1；

T0+2ΔT，t2；

T0+3ΔT，t3；

……

T0+nΔT，tn；（n为大于零的自然数）

通过升降架1的行程速度，结合时间因素可以获得对应图像的高度数据；

上述落点tn的位置变化，结合该图像的高度数据，能够直观的反映出轨道面随着高度变化中连续的表面起伏状态；tn相对t0具有前后位置变化时，表示该行程段的导轨架存在前侧轨道面的高低起伏，当tn相对t0具有左右位置变化时，表示该行程段的导轨架存在两侧轨道面的起伏；

在本方法中，基于球体14的可调及配重块16的重力加成，使得配重杆15能够始终保持高度垂直，避免了在升降架1升降中导轨架的倾斜影响，仅仅依据轨道面的起伏不平而发生移动，从而能够清楚准确，且单因素的对轨道面的情况进行反应。

工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片，本方案中采用低频拍摄即可，例如每秒10幅；即ΔT可取值0.1秒。

Claims (9)

1.一种施工用升降机导轨架校准检测装置，其特征在于，包括动态模块和静态模块，

所述动态模块包括自带驱动且能够与导轨架升降配合的升降架，所述升降架上远离导轨架的一侧安装有发射机构，所述发射机构包括固定安装在升降架上的重力座，所述重力座上下贯穿的设有关节腔，所述关节腔内壁结构为球形曲面，所述关节腔内设有与其滚动配合且可锁止限位的球体，所述球体的顶部球冠部及底部球冠部分别暴露在关节腔的外部，所述球体的底端固定有竖直延伸的配重杆，所述配重杆上套接有配重块，所述配重杆的底端设有托件，所述托件的底面居中的安装有距离传感器和激光发射器，所述距离传感器和激光发射器的发射方向均与配重杆同向向下；

当球体与重力座锁止止动，从而使配重杆保持与升降架平行，进而使得配重杆的倾斜角度能够与动态模块所在高度的导轨架倾斜度一致，对该高度导轨架的倾斜情况获得单因素数据；

当球体与关节腔滚动配合，使得配重杆能够始终保持垂直，配重杆在升降中仅仅反映和对应导轨架轨道面的起伏变化，单因素的对轨道面的情况进行反应；

所述静态模块包括机壳，所述机壳的顶部水平安装有捕捉板，所述机壳内设有对捕捉板进行拍摄的工业相机，所述捕捉板的顶面设有可视化的圆圈标记。

2.根据权利要求1所述一种施工用升降机导轨架校准检测装置，其特征在于，所述升降架为基于齿轮实现驱动，基于轨道轮实现导向的升降架结构。

3.根据权利要求1所述一种施工用升降机导轨架校准检测装置，其特征在于，所述发射机构还包括支撑架，所述支撑架为两个且固定在升降架的两侧，所述支撑架向远离驱动导向机构的一侧延伸，两个所述支撑架之间设有固定座，所述固定座为环形件，所述重力座固定在固定座的内圈。

4.根据权利要求1所述一种施工用升降机导轨架校准检测装置，其特征在于，所述托件与配重杆可拆卸连接，所述配重块为贯穿配重杆活动套接的环形件。

5.根据权利要求3所述一种施工用升降机导轨架校准检测装置，其特征在于，所述球体的顶部固定有向上延伸的立架，所述立架的顶端固定有平板，所述平板在其顶面具有平面；所述支撑架上还固定有控制盒，所述控制盒内固定安装有电缸，所述电缸的顶部设有与其伸缩配合的缸杆，所述缸杆的顶端设有与其固定连接的横杆，所述横杆的延伸方向与升降架所在的平面垂直，所述横杆贯穿控制盒，且所述横杆的外端固定有压盘，所述压盘在其底面具有水平平面，所述缸杆缩入电缸时，所述压盘能够压迫在平板上而使球体止动。

6.根据权利要求1所述一种施工用升降机导轨架校准检测装置，其特征在于，所述机壳的底部设有四个高度可调的支脚，所述机壳的底部设有用于校准捕捉板顶面水平度的水平泡。

7.根据权利要求6所述一种施工用升降机导轨架校准检测装置，其特征在于，所述支脚包括内螺杆和套管，所述内螺杆的顶端与机壳的底部贯穿安装并固定连接，所述套管的顶部套接在内螺杆的外部且二者螺纹配合，所述套管的底端设有支撑板。

8.根据权利要求1所述一种施工用升降机导轨架校准检测装置，其特征在于，所述机壳的顶部设有矩形的窗口槽，所述捕捉板固定在窗口槽的顶部槽口，所述窗口槽为封闭的暗箱结构，所述窗口槽的底部为喇叭口结构，且居中的设有安装位，所述工业相机安装在安装位上。

9.根据权利要求1所述一种施工用升降机导轨架校准检测装置，其特征在于，所述机壳的顶部设有矩形的窗口槽，所述捕捉板固定在窗口槽的顶部槽口，所述窗口槽为封闭的暗箱结构，所述窗口槽的底部为喇叭口结构，且居中的设有安装位，所述工业相机安装在安装位上。

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