专利名称：角钢几何参数自动在线检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动在线检测方法，尤其涉及一种角钢几何参数自动在线检测方法。
背景技术：
角钢被广泛用于各种工业结构和工程结构，如输电塔、起重运输机械、桥梁、船舶、 反应塔等。而这些角钢的几何参数是判断原材料是否合格的主要参数，在某些工程结构中， 如各种电压等级的输电线路铁塔、广播电视塔、微波通信铁塔、变电站构支架对相关工业结构和工程结构的现场顺利拼接及结构的性能都有较大的影响。为了保证各种工业结构和工程结构现场拼接的顺利进行，需要对这些角钢的几何参数进行严格控制与精密检测。其中， 角钢原材料的几何参数(如附图1所示，2个宽度个厚度d3、d4，共4个值/断面)检测的精度要求较高，根据国家相关标准，实际参数值与设计值比较误差应在士0. 4mm之内， 否则角钢原材料视为不合格。目前，国内外还没有合适的角钢几何参数精密自动在线检测系统。国内目前的传统做法是对原材料的几何参数利用传统游标卡尺等工具进行抽检，或利用接触式传感检测。传统做法技术落后，效率低下，人力、物力严重浪费，当材料数量大时不能全面检测，而在如青藏高原等特殊环境下用的电力铁塔材料又须全面检测，所以就必须找到一种角钢几何参数在线高速、高精度的科学的检测与控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的效率低下、质量难以保证的不足，提供一种角钢几何参数自动在线检测方法，该方法能够实现角钢几何参数现场高精度、快速获取，并将参数值与设计值进行比较，根据比较结果将合格/不合格原材料分离开，从而实现角钢几何参数精密检测及各种结构的性能与质量控制。本发明的另一目的还提供角钢几何参数自动在线检测装置。本发明具体采用以下技术方案
一种角钢几何参数自动在线检测方法，该方法包括以下步骤 步骤1、将角钢放在材料自动传送系统1 ；
步骤2、检测控制系统3控制角钢5自动传送数据采集系统2位置；
步骤3、检测控制系统3控制数据采集系统2中的两台三维激光扫描仪6、7开始扫描工
作；
步骤4、检测控制系统3的计算机测量检测系统利用角钢点云数据建立所扫描部位的三维模型，然后利用计算机测量检测系统在三维模型某点截取模型横断面，再利用该横断面上点云数据，由计算机测量检测系统自动量取并计算该断面处角钢的几何参数dpC^dy d4;将获得的几何参数值利用计算机测量检测系统与几何参数的设计值自动进行比对，得到材料各个几何参数的误差值；误差值在误差允许范围即视为合格，误差值超出误差允许范围即视为不合格；
步骤5、检测控制系统3控制传送系统1继续传送，重复步骤2—步骤4，或完成检测。—种角钢几何参数自动在线检测装置，包括材料自动传送系统、数据采集系统、检测控制系统；所述的检测控制系统包括计算机控制系统、计算机测量检测系统；所述的材料传送系统由皮带传送机构成，将角钢逐个传送经过数据采集系统；所述的数据采集系统包括分别设置于材料传送系统两边的三维激光扫描仪与固定拼接标靶组成，三维激光扫描仪的镜头与传送系统纵轴线大致垂直；所述的计算机控制系统是利用软件控制材料传送系统动作、控制数据采集系统工作、控制各部分信号与数据的传送；通过对在线实际扫描点云数据的处理、分析获取所检测材料的相关几何参数，从而判定材料是否合格，并自动生成检测报告及报表。上述技术方案中，所述数据采集系统所用到的测量仪器可以使用现有的各类测量仪器，例如X射线尺寸测量仪、基于CCD图像的尺寸测量仪等，只要测量精度能够达到要求即可，优选地，所述数据采集系统所用到的测量仪器为三维激光扫描仪。进一步地，所述三维激光扫描仪为两台，相对设置在所述材料自动传送系统两边。 模型拼接可设标靶也可不设标靶，如设标靶则可提高模型拼接速度与精度。本发明相比现有技术具有如下优点
本发明能够实现角钢几何参数现场无接触、高精度、快速获取，并将参数值与设计值进行比较，根据比较结果将合格/不合格原材料分离开(可以是人工分离或另行设计自动分离系统)，从而实现角钢几何参数精密在线检测及各种结构的性能与质量控制。因点云数据是各点的三维坐标，检测过程中对角钢的几何参数宽度di、d2，以及厚度d3、d4的测量，只要扫描仪6能够扫描到角钢的凸面，同时扫描仪7能够扫描到角钢的凹面即可，而对角钢摆放无特殊要求。本发明自动化程度高，测量精度高，能节省大量的人力、物力，适用于工业上高速在线无接触检测。按本发明所述，本领域专业技术人员经培训可以实施该步骤，达到发明目的。
图1为角钢原材料几何参数示意图2为本发明的结构示意图，图中，1为材料自动传送系统，2为数据采集系统，3检测控制系统，4为拼接标靶，5为角钢原材料，6、7三维激光扫描仪
图3为本发明的扫描系统原理示意图，图中5为角钢原材料，6、7为三维激光扫描仪； 图4为本发明的控制结构示意图。图5为本发明的主控流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明
本发明的角钢几何参数自动在线检测方法，如附图2所示，包括材料自动传送系统1、 数据采集系统2和检测控制系统3。自动传送系统1设有传动电机和输送带，将材料5向前传送，在需检测部位由检测控制系统3控制自动传送系统1暂停，然后由检测控制系统3控制三维激光扫描仪6与7开始扫描获取角钢的点云数据，数据传输至检测控制系统3。检测控制系统3由计算机控制系统、计算机测量检测系统组成；计算机控制系统，对整个检测系统进行协调控制；计算机测量检测系统包括数据接收模块、三维建模模块和量测模块、计算分析模块、报表模块，接收点云数据，并进行建模，将模型与设计数据进行比较，根据比较结果判断原材料是否合格，并对不合格数据进行标注，同时将检测信息传入计算机控制系统，自动生成检测报告及报表。整个控制结构如附图4所示。本发明的角钢几何参数自动检测系统可以对角钢的几何尺寸进行自动在线检测， 其中，角钢的几何参数为角钢的2个宽度Clpd2，以及2个厚度d3、d4(如图1所示)，该系统的工作过程包括
步骤1、将角钢5放在材料自动传送系统1 ；
步骤2、检测控制系统3控制角钢5自动传送数据采集系统2位置；
步骤3、检测控制系统3控制数据采集系统2中的两台三维激光扫描仪6、7开始扫描工
作；
步骤4、检测控制系统3的计算机测量检测系统(三维建模模块)利用角钢点云数据建立所扫描部位的三维模型，然后利用计算机测量检测系统(量测模块)在三维模型某点截取模型横断面，再利用该横断面上点云数据由计算机测量检测系统(量测模块)自动量取并计算该断面处角钢的几何参数(屯、d2、d3、d4)；将获得的几何参数值利用计算机测量检测系统 (计算与分析模块)与几何参数的设计值自动进行比对，得到材料各个几何参数的误差值； 误差值在误差允许范围(允许范围依据相关规范要求设定)即视为合格，误差值超出误差允许范围即视为不合格；
步骤5、检测控制系统3控制传送系统1继续传送，重复步骤2—步骤4，或完成检测，生成检测报告及报表。具体流程参见图5。
权利要求
1.一种角钢几何参数自动在线检测方法，该方法包括以下步骤步骤1、将角钢放在材料自动传送系统1 ；步骤2、检测控制系统3控制角钢5自动传送数据采集系统2位置；步骤3、检测控制系统3控制数据采集系统2中的两台三维激光扫描仪6、7开始扫描工作；步骤4、检测控制系统3的计算机测量检测系统利用角钢点云数据建立所扫描部位的三维模型，然后利用计算机测量检测系统在三维模型某点截取模型横断面，再利用该横断面上点云数据，由计算机测量检测系统自动量取并计算该断面处角钢的几何参数dpC^dy d4;将获得的几何参数值利用计算机测量检测系统与几何参数的设计值自动进行比对，得到材料各个几何参数的误差值；误差值在误差允许范围即视为合格，误差值超出误差允许范围即视为不合格；步骤5、检测控制系统3控制传送系统1继续传送，重复步骤2—步骤4，或完成检测。
2.如权利要求1所述角钢几何参数自动在线检测方法，其特征在于，所述数据采集仪器为三维激光扫描仪。
3.如权利要求2所述所述角钢几何参数自动在线检测方法，其特征在于，所述三维激光扫描仪为两台，相对设置在所述材料自动传送系统两边。
4.如权利要求1、2或3所述角钢几何参数自动在线检测方法，其特征在于，所述角钢几何参数为角钢的二个宽度屯、d2，以及二个厚度d3、d4。
5.一种角钢几何参数自动在线检测装置，其特征在于，它包括材料自动传送系统、数据采集系统和检测控制系统；检测控制系统，包括计算机控制系统、计算机测量检测系统；材料传送系统，由皮带传送机构成，将角钢逐个传送经过数据采集系统；数据采集系统，包括分别设置于材料传送系统两边的三维激光扫描仪与固定拼接标靶组成，三维激光扫描仪的镜头与传送系统纵轴线大致垂直；计算机控制系统，利用软件控制材料传送系统动作、控制数据采集系统工作、控制各部分信号与数据的传送；通过对在线实际扫描点云数据的处理、分析获取所检测材料的相关几何参数，从而判定材料是否合格；自动生成检测报告及报表。
全文摘要
本发明公开了一种角钢几何参数自动在线检测方法及装置。该自动检测装置包括材料传送系统、数据采集系统、检测控制系统；检测控制系统包括计算机控制系统、计算机测量检测系统；材料传送系统由皮带传送机构成，将角钢逐个传送经过数据采集系统；数据采集系统包括分别设置于材料传送系统两边的三维激光扫描仪与固定拼接标靶组成，三维激光扫描仪的镜头与传送系统纵轴线大致垂直；计算机控制系统利用软件控制材料传送系统动作、控制数据采集系统工作、控制各部分信号与数据的传送；计算机测量检测系统包括各种用于检测、计算、分析、报告等的实用处理模块。本发明自动化程度高，测量精度高，适用于工业上高速在线批量检测。
文档编号G01B11/06GK102393181SQ20111028367
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者曹爽, 赵显富, 赵轩 申请人:南京信息工程大学