一种大型预制构件表面缺陷检测与标示装置的制作方法

本发明涉及检测设备技术领域，尤其涉及到一种大型预制构件表面缺陷检测与标示装置。

背景技术：

随着社会经济的飞速发展，高速公路、桥梁、轻轨、高铁等大型工程越来越多，这些工程所需要的大型水泥预制件大量增加。由于大型预制件的特殊情况，要使它移动是很难的，因此，在生产过程中应该以尽量不移动为原则。

然而，大型水泥构件的质量却是不能忽视的，尤其是表面的缺陷问题，完全可能导致整个工程的垮塌。这样的事例经常见诸报端，虽然我们不能说桥梁的垮塌就一定是哪一个方面的原因，因为这个是有专业的鉴定的。但是，千里之堤，溃于蚁穴。事实上，大型水泥构件在浇制过程中，由于模板、浇注速度、温度、湿度等多方面的因素，甚至于水泥的标号、钢材的的使用是否规范、保养是否合理都会使之产生问题，容易出现沙眼、空隙、短短的裂纹、形变等问题，就会使得水泥容易出现应力集中、易腐蚀等情况，久而久之，就会使水泥制品出现崩裂，产生安全事故，给社会带来安全隐患。

桥梁、桥梁、轻轨、高铁等很多大型工程的质量问题，有一个原因，可能是预制件质量把关不严，个人缺乏精工作业，工匠意识。在我们不断的向发达国家的先进技术看齐的时候，这种精神和意识显得尤为重要。这也正是党中央、国务院推出“工匠精神”的根本原因，也确实是我们国家科技进步的强大动力。我们的研究就是实现这样一种功能。

大型水泥构件生产出来以后，要进行检测和可能的处理等工作：①检测与标示。②现场处理。通过检测与标示确定是否为次品，是否可以修复以后。如果能够修复就根据标示进行修复处理，高的需要打磨、低的进行补修。如果不能修复，则为新的生产提供修改依据。无论怎么样，检测与标示都是放在第一位的。修复与处理是后面的工作。因此检测与标示就是重要的一环了。

在一般的工程建设中，对于大型预制构件表面微小的凸块、凹陷、裂纹和形变等缺陷没有引起足够的重视，目前市场上主要通过目测的方式对预制件表面的缺陷进行检测。由于人工肉眼观察效率较慢，容易产生视力疲劳，忽视部分较难发现的细小裂缝和缺陷，进而导致检测失效。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上问题，提供一种大型预制构件表面缺陷检测与标示装置，它可以实现大型预制构件表面缺陷的自动检测与标识，方便工人修复缺陷区域。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种大型预制构件表面缺陷检测与标示装置，它包括底部两侧带有车轮的龙门架1，所述龙门架1上竖直设置有上位升降丝杠机构2；所述上位升降丝杠机构2的滑座上水平设置有上位横移丝杠机构3；所述上位横移丝杠机构3的滑座上设置有激光位移传感器7和自动喷墨盒8，所述激光位移传感器7的探头和自动喷墨盒8的喷嘴竖直朝下；所述龙门架1前端两侧均水平设置有侧位横移丝杠机构5；所述侧位横移丝杠机构5的滑座上竖直设置侧位升降丝杠机构4；所述侧位升降丝杠机构4的滑座上水平设置有朝向龙门架1前端的升降梁6；所述升降梁6端头设置有激光位移传感器7和自动喷墨盒8，所述激光位移传感器7的均朝向龙门架1内侧设置，所述自动喷墨盒8的喷嘴均朝向龙门架1内侧设置；所述龙门架1侧边设置有用于带动车轮行走的行走电机10；所述龙门架1上设置有计算机电控柜9；所述上位升降丝杠机构2、上位横移丝杠机构3、侧位横移丝杠机构5、侧位升降丝杠机构4均连接伺服电机。

进一步的，所述激光位移传感器7型号为zlds100。

进一步的，所述龙门架1下面设置有用于车轮行走的导轨12。

进一步的，所述上位横移丝杠机构3一端固定在上位升降丝杠机构2的滑座上，另一端固定在龙门架1侧边的滑轨上。

进一步的，所述计算机电控柜9上设置有控制面板11；所述控制面板11上设置有显示屏和按键。

本发明的有益效果：

1、提出了选择性修复的理念，并设计了新的技术方案，为精工作业提供了一种新理念、新技术，具有重大的社会经济价值。

2、通过绘制3d扫描曲线，并主动标示需要处理的缺陷点，为修复提供可靠依据，为进行质量分析、病害原因查找和处理提供依据，也为了解缺陷的发生规律，生产新批次的合格预制件提供依据。

3、采用简单的导轨定位，将设备安装在预制件上面进行现场检测，减少了大型模件处理中的搬运作业问题，为现场作业提供条件。

4、本发明可以实现大型预制构件表面缺陷的自动检测与标识，以及方便工人进行修复缺陷区域。

5、本发明中龙门架上面和侧面设置有侧位横移丝杠机构与竖直丝杆机构，以调节侧位墨盒和侧位激光位移传感器位置，可在预制构件三个面同时进行探测，减少预制构件的多次搬运，提高工作效率。

6、龙门架为方形框架结构，采用方形钢管焊接而成，可减轻本装置的重量，减小制作成本。

附图说明

图1为本发明3d结构示意图。

图2为本发明俯视图。

图3为本发明采用程序框架图。

图中：1、龙门架；2、上位升降丝杠机构；3、上位横移丝杠机构；4、侧位升降丝杠机构；5、侧位横移丝杠机构；6、升降梁；7、激光位移传感器；8、自动喷墨盒；9、计算机电控柜；10、行走电机；11、控制面板；12、导轨；13、预制构件；14、固定杆。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图2所示，本发明的具体结构为为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种大型预制构件表面缺陷检测与标示装置，它包括底部两侧带有车轮的龙门架1，所述龙门架1上竖直设置有上位升降丝杠机构2；所述上位升降丝杠机构2的滑座上水平设置有上位横移丝杠机构3；所述上位横移丝杠机构3的滑座上设置有激光位移传感器7和自动喷墨盒8，所述激光位移传感器7的探头和自动喷墨盒8的喷嘴竖直朝下；所述龙门架1前端两侧均水平设置有侧位横移丝杠机构5；所述侧位横移丝杠机构5的滑座上竖直设置侧位升降丝杠机构4；所述侧位升降丝杠机构4的滑座上水平设置有朝向龙门架1前端的升降梁6；所述升降梁6端头设置有激光位移传感器7和自动喷墨盒8，所述激光位移传感器7的均朝向龙门架1内侧设置，所述自动喷墨盒8的喷嘴均朝向龙门架1内侧设置；所述龙门架1侧边设置有用于带动车轮行走的行走电机10；所述龙门架1上设置有计算机电控柜9；所述上位升降丝杠机构2、上位横移丝杠机构3、侧位横移丝杠机构5、侧位升降丝杠机构4均连接伺服电机。

优选的，所述激光位移传感器7型号为zlds100。

优选的，所述龙门架1下面设置有用于车轮行走的导轨12。

优选的，所述上位横移丝杠机构3一端固定在上位升降丝杠机构2的滑座上，另一端固定在龙门架1侧边的滑轨上。

优选的，所述计算机电控柜9上设置有控制面板11；所述控制面板11上设置有显示屏和按键。

优选的，所述导轨12两端设置有固定杆14。

本项目设计一种基于轨道的预制件表面平整度探测装置，采用激光位移传感器探测头探测预制件表面平整度，以轨道传动结构实现探测头在三维空间内的运动，通过程序控制探测头的运动、数据的记录和分析以及缺陷点标识。检测开始前，用户输入预制板标准长、宽、高及允许的误差范围，装置根据输入的长宽高在轨道传动系统中设定探测头的高度以及探测头的二维运动范围，探测头根据预定轨道运动，并将探测到的位移值根据坐标记录到二维数组，对于与标准高度之差超过允许误差值的点进行打点标记。

本发明具体使用时，将预制构件13水平放置在两导轨12中间，开启计算机电控柜9的电源，在显示屏上设置好要检查的预制构件的尺寸，在屏幕上点击调整每个伺服电机的位置参数；如要测预制构件2水平表面时，屏幕显示激光位移传感器7探测的范围，计算机电控柜9控制上位升降丝杆机构2和侧位横移丝杠机构5的移动位移，从而调整各个激光位移传感器检测预制构件2区域范围，参数调整直到使其预制构件2表面能被激光位移传感器探头测量范围全部覆盖为止；调整完各个伺服电机参数后，点击屏幕上开始测量，行走电机10带动整个装置沿导轨12移动，上端和两侧面的激光位移传感器7测量预制构件的三个表面，并将预制构件13的检测缺陷传输给计算机电控柜9，然后显示在屏幕上，计算机电控柜9保存记录的缺陷位置坐标，当本装置移动距离到预制构件13输入计算机内的长度尺寸极限时，行走电机10停止转动，显示屏提醒已经测量完毕，并显示预制构件2的缺陷位置于屏幕上，点击屏幕测量完毕后，本装置回到开始测量原点位置；计算机通过保存的缺陷位置坐标计算车轮电机1需要行走的距离，车轮电机10开始运动，行驶到缺陷位置时，计算机根据预制构件缺陷面积大小计算出相应伺服电机需要行走的距离,并发送距离参数给伺服电机控制系统，让自动喷墨盒8喷嘴喷出墨汁接触预制构件2表面，画出覆盖缺陷大小的正方形框标记，行走电机10便返回原点，完成标记不良动作；这样便于工作人员进行观察和修复缺陷；如果预制构件13是良品，则显示屏上显示预制构件13合格完成测量，就不会再标记不良。

激光位移检测利用激光三角法测距，基本原理是基于平面三角几何。其方法是让一束激光经发射透镜准直后照射到被测物体表面上，由物体表面散射的光线通过接收透镜会聚到高分辨率的光电检测器件上，形成一个散射光斑，该散射光斑的中心位置由传感器与被测物体表面之间的距离决定。而光电检测器件输出的电信号与光斑的中心位置有关。因此，通过对光电检测器件输出的电信号进行运算处理就可获得传感器与被测物体表面之间的距离信息。激光测距测量距离远，精度高，受干扰比较小，可以用于精确定位。

zlds100激光位移传感器

激光位移传感器是采用三角法实现物体位移的非接触测量，其原理是:用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用ccd或psd（位敏探测器）测出光斑像的位置，即可计算出物体表面激光照射点的位置。当物体沿激光线方向发生移动时，测量结果就将发生改变，从而实现用激光测量物体的位移。[2]

zlds100系列品牌激光位移传感器具有数字化集成一体化结构，0.01%高分辨率，0.1%高线性度，9.4khz高响应、ip67高防护等级和可同步等高性能。工作温度范围宽，激光位移传感器特别适用于工业环境高精度应用。

zlds100r-4-39传感器可用于镜面和玻璃的表面测量，其特点总结如下：

量程最小2mm，最大1250mm(其他量程可订制)；

量程起始距离最小10mm，最大260mm(其他距离可订制)；

频率响应：2k、5k、8k、9.4k；

分辨率最高0.01%,线性度最高0.1%；

支持多个传感器同步采集(确保工业在线高精度差动测厚)；

支持特殊量程(如远距离起始700mm小量程300mm等)；

特殊应用(如路面平整度，高温被测体，管道内径，石油钻杆内外螺纹测量等均可定制)；

针对串口，提供了运行应用的dll开发库，方便用户开发应用软件，软件框架图如图3所示。

非接触位移精密测量；

实验验证如下

扫描控制：

通过程序控制龙门架结构在轨道上推进，控制龙门架上的扫描头在滑轨上运行可以实现对检测对象整个表面的扫描，从而实现全面的检测。

检测及标示方式：

在检测对象确定后，我们通过电脑给定一个标准；扫描过程中通过激光测距传感器获取当前位置的高度值并于标准值进行比较，在误差范围内则进入下一位置扫描，超过误差范围则启动电磁阀，打开自动喷漆嘴做喷漆标示。

在整个扫描过程中我们可以将所有扫描获取的值保存下来，并对整个检测对象的表面绘制一个表面平整度的曲线图，曲线图可以帮助我们进一步研究生产中出现问题的规律，从而帮助改进生产方式。

从测试结果来看，标示还是比较准确的，虽然喷涂范围比较宽，但还是很好的将突出部分全部标示出来，并且没有误标的情况出现。

需要说明的是，在本文中，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，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。