CN116858411B - 一种钢结构应力检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测试领域，具体的为一种钢结构应力检测设备及检测方法，应力检测设备包括第一应力检测机构和第二应力检测机构，第一应力检测机构和第二应力检测机构位于第一直线上，第一应力检测机构和第二应力检测机构配置成第二应力检测机构能够沿第一直线向远离第一应力检测机构的方向以第二速率移动。本发明设置了第一应力检测机构和第二应力检测机构，通过使得第一应力检测机构和第二应力检测机构在钢结构上循环移动，能够先后对同一段焊缝进行两次应力检测，并且能够保证两次应力检测的移动路径是完全相同的，因此能够避免第一应力检测机构和第二应力检测机构因检测区间路径不一致而造成检测结果出现较大误差。

Description

一种钢结构应力检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及测量领域，特别是涉及一种钢结构应力检测设备及检测方法。

背景技术

随着建筑行业的不断发展，越来越多的高层建筑物以及大型的商场或体育场出现在人们的生活中。为了使得建筑物的结构更加稳固，重量更轻，以钢结构作为骨架的建筑物成为了建筑行业的主流。为了保证钢结构的支撑稳定性，钢结构在焊接成型后需要对钢结构的焊缝处的残余应力进行检测，以避免安全隐患的出现。

为了对钢结构的焊缝处残余应力进行检测，现有授权公告号为CN112798164B的中国发明专利公开了一种钢结构残余应力超声波监测装置，其通过磁吸的形式将定位盒固定在待检测的钢结构上，在当前位置处的残余应力检测完成后，再通过人工将定位盒沿焊缝所在的直线向前移动到下一处的待检测位置进行检测，但是人工进行检测时不易保证定位盒的第一次检测区间路径和第二次检测区间路径完全相同，因此会由于两次检测区间的路径不同而导致检测结果出现过大的误差。

发明内容

基于此，有必要针对目前的钢结构应力检测装置所存在的问题，提供一种钢结构应力检测设备及检测方法，能够保证第一应力检测机构、第二应力检测机构在对同一段焊缝进行应力检测时，两次的检测区间路径是完全相同的，避免了由于第一次检测区间路径和第二次检测区间路径存在差异而导致检测结果出现较大的误差。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种钢结构应力检测设备包括：第一应力检测机构和第二应力检测机构，第一应力检测机构和第二应力检测机构位于第一直线上；

第一应力检测机构和第二应力检测机构配置成第二应力检测机构能够沿第一直线向远离第一应力检测机构的方向以第二速率移动，用于调整两者之间的间距至目标间距；

第一应力检测机构和第二应力检测机构配置成其能够沿第一直线以第一速率同步相互靠近，用于对目标区域的钢结构进行应力检测。

在其中一个实施例中，所述第一应力检测机构和第二应力检测机构均包括主移动组件、副移动组件和超声换能器，超声换能器设置在副移动组件上，副移动组件位于主移动组件内侧，主移动组件和副移动组件均设置在钢结构上且配置成主移动组件和副移动组件交替移动。

在其中一个实施例中，所述主移动组件包括第一外壳、第一U型架、第一动力轮和第一电磁体，第一U型架弹性设置在第一外壳上且第一外壳能够沿靠近或远离钢结构的方向直线移动，第一动力轮设置在第一U型架的两端，第一电磁体设置在第一外壳上且第一电磁体能够产生磁力。

在其中一个实施例中，所述副移动组件包括第二外壳、第二U型架、第二动力轮和第二电磁体，第二U型架弹性设置在第二外壳上且第二外壳能够沿靠近或远离钢结构的方向直线移动，第二动力轮设置在第二U型架的两端，第二电磁体设置在第二外壳上且第二电磁体能够产生磁力。

在其中一个实施例中，第一动力轮和第二动力轮均能够独立转动。

在其中一个实施例中，所述第一外壳和第二外壳之间具有直线导向单元，直线导向单元用于对第一外壳或第二外壳的移动进行导向。

在其中一个实施例中，所述直线导向单元包括直线滑槽和直线滑块，直线滑槽开设在第一外壳上且直线滑槽沿第一直线延伸，直线滑块设置在第二外壳，直线滑块滑动连接在直线滑槽内。

在其中一个实施例中，所述第一应力检测机构和第二应力检测机构之间连接有限位机构，限位机构用于对第一应力检测机构和第二应力检测机构之间的最大间距进行限制。

在其中一个实施例中，所述限位机构包括两个限位杆，限位杆的轴线平行于第一直线，两个限位杆平行设置且贯穿两个第一外壳，限位杆的两端均具有锁止端头。

一种钢结构应力检测方法，用于执行以下步骤：

S100，设定第一应力检测机构和第二应力检测机构的移动速率为第一速率，使得第一应力检测机构和第二应力检测机构沿第一直线以第一速率同步相互靠近至互相接触；

S200，设定第二应力检测机构的移动速率为第二速率，使得第二应力检测机构沿第一直线向远离第一应力检测机构的方向移动以调整两者之间的间距至目标间距；

S300，循环执行S100，S200。

本发明的有益效果是：

本发明设置了第一应力检测机构和第二应力检测机构，通过使得第一应力检测机构和第二应力检测机构在钢结构上循环移动，能够先后对同一段焊缝进行两次应力检测，并且能够保证两次应力检测的移动路径是完全相同的，因此能够避免第一应力检测机构和第二应力检测机构因检测区间路径不一致而造成检测结果出现较大误差，此外先后对同一段焊缝进行应力检测，也能够排除不同时刻的环境因素对检测结果的影响，提高应力检测结果的准确度。

附图说明

图1为本发明一种钢结构应力检测设备的整体示意图；

图2为本发明一种钢结构应力检测设备的侧视图示意图；

图3为图2中A-A剖视图示意图；

图4为图3中B处结构放大图示意图；

图5为本发明一种钢结构应力检测设备的***图示意图；

图6为本发明一种钢结构应力检测设备中直线滑槽的位置示意图。

其中：

100、第一应力检测机构；200、第二应力检测机构；310、主移动组件；311、第一外壳；312、第一U型架；313、第一动力轮；314、第一电磁体；315、第一动力轴；316、第一动力马达；320、副移动组件；321、第二外壳；322、第二U型架；323、第二动力轮；324、第二电磁体；325、第二动力轴；326、第二动力马达；330、超声换能器；410、直线滑槽；420、直线滑块；500、限位机构；510、限位杆；520、锁止端头；600、钢板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-图6所示，一种钢结构应力检测设备用于对钢板600表面的焊缝的应力进行检测，该钢结构应力检测设备包括第一应力检测机构100和第二应力检测机构200，第一应力检测机构100和第二应力检测机构200位于第一直线上，第一直线平行于钢板600表面待检测应力的焊缝所在的直线，第一应力检测机构100和第二应力检测机构200配置成第二应力检测机构200能够沿第一直线向远离第一应力检测机构100的方向以第二速率移动，用于调整第一应力检测机构100和第二应力检测机构200之间的间距至目标间距，目标间距也是第一应力检测机构100和第二应力检测机构200之间的最大间距，第一应力检测机构100和第二应力检测机构200配置成第一应力检测机构100和第二应力检测机构200能够以第一速率同步相互靠近，用于对目标区域的钢结构进行应力检测。

要补充说明的是，第一速率远小于第二速率，是因为以第一速率进行应力检测时，第一应力检测机构100和第二应力检测机构200需要慢速扫描其中间区域的焊缝，而第二应力检测机构200以第二速率向远离第一应力检测机构100的方向移动是为了快速将第一应力检测机构100和第二应力检测机构200之间的间距调整至最大间距，因为此时不需要对钢板600的焊缝进行扫描，所以可以快速移动。

在使用时，工作人员先将第一应力检测机构100和第二应力检测机构200沿焊缝的延伸方向放置在钢板600上，然后将第一应力检测机构100和第二应力检测机构200之间的间距调整至目标间距，然后将第一应力检测机构100和第二应力检测机构200调整至其均与钢板600上的焊缝所在的直线平行，此时第一应力检测机构100和第二应力检测机构200便是位于第一直线上，通过使得第一应力检测机构100和第二应力检测机构200处于目标间距所在位置相当于延长了第一直线的长度，因此工作人员更容易观察到第一直线与焊缝的所在直线是否平行，以便于将第一直线调整至与焊缝的所在直线平行，避免因第一应力检测机构100和第二应力检测机构200偏离焊缝中心而导致检测结果出现误差。

在第一应力检测机构100和第二应力检测机构200之间的间距调整至目标间距后，第一应力检测机构100和第二应力检测机构200开始沿第一直线以第一速率低速同步相互靠近，此时第一应力检测机构100和第二应力检测机构200对目标区域的焊缝处的应力进行扫描检测，相比较仅使用第一应力检测机构100或第二应力检测机构200对焊缝处应力进行检测，通过使得第一应力检测机构100和第二应力检测机构200同步相互靠近能够显著提高检测效率，在第一应力检测机构100和第二应力检测机构200移动至两者接触后，第二应力检测机构200以第二速率向远离第一应力检测机构100的方向移动至两者之间的间距为目标间距，通过使得第一应力检测机构100和第二应力检测机构200在钢板600上循环移动，不仅能够将焊缝均分为若干的小段，而且还能够先后对同一段焊缝进行两次检测，并且保证两次应力检测的移动路径是完全相同的，故能够避免第一应力检测机构100和第二应力检测机构200因检测区间路径不一致而造成检测结果出现较大误差。

还要补充的是，因为第一应力检测机构100和第二应力检测机构200是先后对同一段焊缝进行检测的，所以能够记录下不同时刻下的钢板600上的焊缝应力大小；在同一部分焊缝前后两次检测的焊缝应力不同时，工作人员可通过观察不同时刻的温度值和湿度值是否一致来确定焊缝的应力差异是否是由于环境温度或湿度的不同而造成的，从而达到提高检测结果精准度的效果。

可以理解的是，为了能够记录下钢板600的焊缝周围的温度以及湿度，还应在第一应力检测机构100和第二应力检测机构200上设置温度传感器和湿度传感器，以此来获取钢板600的焊缝周围的温度以及湿度。

在进一步的实施例中，如图3和图4所示，第一应力检测机构100和第二应力检测机构200均包括主移动组件310、副移动组件320和超声换能器330，超声换能器330设置在副移动组件320上，副移动组件320位于主移动组件310内侧，主移动组件310和副移动组件320均设置在钢结构上且配置成主移动组件310和副移动组件320交替移动。

当需要第一应力检测机构100或第二应力检测机构200移动时，工作人员使得与其对应的主移动组件310固定在钢板600上，在主移动组件310的限位作用下，副移动组件320能够相对于钢板600沿第一直线左右滑动，在副移动组件320滑动至最大移动距离后，然后改变主移动组件310、副移动组件320与钢板600的配合关系，使得主移动组件310能够相对于钢板600左右滑动，副移动组件320固定在钢板600上，此时在副移动组件320的限位作用下，主移动组件310沿第一直线滑动至其左侧与副移动组件320接触，以此循环往复，使得主移动组件310和副移动组件320交替移动，进而使得第一应力检测机构100或第二应力检测机构200能够在钢板600的表面沿第一直线移动。

对于超声换能器330要说明的是，超声换能器330在钢结构应力检测方面的工作原理是通过超声输出端向钢板600的焊缝所在位置发送超声波，根据超声波穿过焊缝后达到超声波接收端的所用时长来反映钢结构的内部应力情况，由于超声换能器330在材料应力检测上的应用已经较为成熟，因此不再过多赘述。

在进一步的实施例中，如图5所示，主移动组件310包括第一外壳311、第一U型架312、第一动力轮313和第一电磁体314，第一U型架312弹性设置在第一外壳311上且第一外壳311能够向靠近或远离钢结构的方向直线移动，第一动力轮313设置在第一U型架312的两端，第一电磁体314设置在第一外壳311上且第一电磁体314能够产生磁力；要说明的是，钢结构在本发明中具体为钢板600。

还要补充的是，其中第一动力轮313的驱动（前轮驱动或后轮驱动皆可，也可四轮驱动）通过第一动力马达316得以实现，第一动力马达316设置在第一外壳311上且能够向靠近或远离钢板600侧面的方向移动，位于后侧的两个第一动力轮313之间固定连接有第一动力轴315，第一动力轴315与第一动力马达316的输出轴传动连接，从而在第一动力马达316的驱动下带动第一动力轮313转动，进而带动第一U型架312以及第一外壳311沿钢板600移动。

还要补充的是，为了将第一U型架312安装在第一外壳311上，在第一外壳311的外端面开设有用于安装第一U型架312的第一沉槽口，第一沉槽口的底部设置有第一压簧，第一压簧远离第一沉槽口的一端与第一U型架312固定连接；当第一电磁体314的磁力大时，第一外壳311紧贴钢板600，第一压簧被压缩，第一外壳311在磁吸作用下固定在钢板600上，当第一电磁体314的磁力减小至最小值时，第一压簧能够克服磁力将第一外壳311向外顶出，此时仅有第一动力轮313与钢板600接触，因此在第一动力轮313的带动下，第一外壳311能够沿钢板600侧面移动。

在进一步的实施例中，如图5所示，副移动组件320包括第二外壳321、第二U型架322、第二动力轮323和第二电磁体324，第二U型架322活动设置在第二外壳321上且第二外壳321能够沿靠近或远离钢结构的方向直线移动，第二动力轮323设置在第二U型架322的两端，第二电磁体324设置在第二外壳321上且第二电磁体324能够产生磁力；同样的，第二动力轮323的驱动通过第二动力马达326驱动得以实现，第二动力马达326设置在第二外壳321上且能够向靠近或远离钢板600侧面的方向移动，具体地第二动力轮323之间连接有第二动力轴325，第二动力轴325与第二动力马达326之间传动连接。

同样要补充的是，在第二外壳321的外端面开设有第二沉槽口，第二沉槽口的底部设置有第二压簧，第二压簧远离第二沉槽口的一端与第二U型架322连接；当第二电磁体324的磁力大时，第二外壳321紧贴钢板600的侧面，第二外壳321固定在钢板600上，当第二电磁体324的磁力减小至最小值时，第二压簧能够克服磁力将第二外壳321向外顶出，此时仅有第二动力轮323与钢板600接触，因此在第二动力轮323带动作用下，第二外壳321能够沿钢板600侧面移动。

可以理解的是，第一电磁体314和第二电磁体324的磁性是交替变化的，即第一外壳311在不移动时，第一电磁体314保持最大的磁吸力，第一外壳311作为第二外壳321移动的导向支撑；第二外壳321在不移动时，第二电磁体324保持最大的磁吸力，第二外壳321作为第一外壳311移动的导向支撑。

在进一步的实施例中，如图5所示，第一动力轮313和第二动力轮323均能够独立转动，如此设置是为了保证主移动组件310和副移动组件320能够独立移动。

在进一步的实施例中，如图5和图6所示，第一外壳311和第二外壳321之间具有直线导向单元，直线导向单元用于对第一外壳311或第二外壳321的移动进行导向，如此设置是为了保证主移动组件310和副移动组件320能够在钢板600的侧面沿第一直线移动。

在进一步的实施例中，如图5和图6所示，直线导向单元包括直线滑槽410和直线滑块420，直线滑槽410第一外壳311上且直线滑槽410沿第一直线延伸，直线滑块420设置在第二外壳321，直线滑块420滑动连接在直线滑槽410内，当需要第一外壳311移动时，直线滑块420不移动，第一外壳311带动直线滑槽410沿着直线滑块420滑动；当需要第二外壳321移动时，直线滑槽410不移动，第二外壳321带动直线滑块420沿着直线滑槽410滑动。

要补充的是，直线滑槽410和直线滑块420的截面外形可以为矩形、三角形或长弧形中任一种。

在进一步的实施例中，如图2所示，第一应力检测机构100和第二应力检测机构200之间连接有限位机构500，限位机构500用于对第一应力检测机构100和第二应力检测机构200之间的目标间距进行限制，同时使得第一应力检测机构100和第二应力检测机构200能够在限位机构500的限位作用下沿第一直线移动，要说明的是，目标间距即为第一应力检测机构100和第二应力检测机构200之间的最大间距。

在进一步的实施例中，限位机构500包括两个限位杆510，限位杆510的轴线平行于第一直线，两个限位杆510平行设置且贯穿两个第一外壳311，限位杆510的两端均具有锁止端头520；通过平行设置的两个限位杆510用于对第一应力检测机构100和第二应力检测机构200进行直线限位，使得在两个限位杆510的导向作用下，第一应力检测机构100和第二应力检测机构200能够沿第一直线移动。

还要补充的是，如图2所示，限位杆510的一端具有螺纹部，其另一端具有固定端头，安装限位杆510时，将锁止端头520从限位杆510的螺纹部上旋下，将限位杆510穿过第一应力检测机构100和第二应力检测机构200后，再将锁止端头520安装在限位杆510的螺纹部，如此第一应力检测机构100和第二应力检测机构200便只能够在固定端头和锁止端头520动。

一种钢结构应力检测方法，用于执行以下步骤：

S100，设定第一应力检测机构100和第二应力检测机构200的移动速率为第一速率，使得第一应力检测机构100和第二应力检测机构200沿第一直线以第一速率同步相互靠近至互相接触；

S200，设定第二应力检测机构200的移动速率为第二速率，使得第二应力检测机构200沿第一直线向远离第一应力检测机构100的方向移动以调整两者之间的间距至目标间距；

S300，循环执行S100，S200。

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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种钢结构应力检测设备，其特征在于，包括：第一应力检测机构和第二应力检测机构，第一应力检测机构和第二应力检测机构位于第一直线上；

第一应力检测机构和第二应力检测机构配置成第二应力检测机构能够沿第一直线向远离第一应力检测机构的方向以第二速率移动，用于调整两者之间的间距至目标间距；

第一应力检测机构和第二应力检测机构配置成其能够沿第一直线以第一速率同步相互靠近，用于对目标区域的钢结构进行应力检测；所述第一应力检测机构和第二应力检测机构均包括主移动组件、副移动组件和超声换能器，超声换能器设置在副移动组件上，副移动组件位于主移动组件内侧，主移动组件和副移动组件均设置在钢结构上且配置成主移动组件和副移动组件交替移动；所述主移动组件包括第一外壳、第一U型架、第一动力轮和第一电磁体，第一U型架弹性设置在第一外壳上且第一外壳能够沿靠近或远离钢结构的方向直线移动，第一动力轮设置在第一U型架的两端，第一电磁体设置在第一外壳上且第一电磁体能够产生磁力；所述副移动组件包括第二外壳、第二U型架、第二动力轮和第二电磁体，第二U型架弹性设置在第二外壳上且第二外壳能够沿靠近或远离钢结构的方向直线移动，第二动力轮设置在第二U型架的两端，第二电磁体设置在第二外壳上且第二电磁体能够产生磁力。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构应力检测设备，其特征在于，第一动力轮和第二动力轮均能够独立转动。

3.根据权利要求1所述的一种钢结构应力检测设备，其特征在于，所述第一外壳和第二外壳之间具有直线导向单元，直线导向单元用于对第一外壳或第二外壳的移动进行导向。

4.根据权利要求3所述的一种钢结构应力检测设备，其特征在于，所述直线导向单元包括直线滑槽和直线滑块，直线滑槽开设在第一外壳上且直线滑槽沿第一直线延伸，直线滑块设置在第二外壳，直线滑块滑动连接在直线滑槽内。

5.根据权利要求1所述的一种钢结构应力检测设备，其特征在于，所述第一应力检测机构和第二应力检测机构之间连接有限位机构，限位机构用于对第一应力检测机构和第二应力检测机构之间的最大间距进行限制。

6.根据权利要求5所述的一种钢结构应力检测设备，其特征在于，所述限位机构包括两个限位杆，限位杆的轴线平行于第一直线，两个限位杆平行设置且贯穿两个第一外壳，限位杆的两端均具有锁止端头。

7.一种钢结构应力检测方法，使用了权利要求1-6任一项所述的一种钢结构应力检测设备，其特征在于，用于执行以下步骤：

S100，设定第一应力检测机构和第二应力检测机构的移动速率为第一速率，使得第一应力检测机构和第二应力检测机构沿第一直线以第一速率同步相互靠近至互相接触；

S200，设定第二应力检测机构的移动速率为第二速率，使得第二应力检测机构沿第一直线向远离第一应力检测机构的方向移动以调整两者之间的间距至目标间距；

S300，循环执行S100，S200。