非接触式结构表面形状测试装置的制作方法

本发明属于测量装置，涉及结构外形测量装置，尤其涉及一种非接触式结构表面形状测试装置。

背景技术：

钢管因其具有轻质高强以及施工便捷等优点在土木工程中得到了广泛的应用。但是，钢管在焊接和冷却的过程中由于焊接受热和冷却的不均匀，会产生一定的残余变形。薄壁空心钢管由于其管壁的面外刚度较小，容易产生较大的残余变形，形成一定的几何初始缺陷。初始缺陷的存在对空心钢管的力学性能有着相当大的影响，使得钢管提前产生局部屈曲。传统的缺陷测量系统采用lvt直线位移传感器或其他类型的接触式传感器，且各类传感器的测量精度受温度变化影响很d大。目前最常用的非接触式传感器为激光测距仪，上世纪90年代后期以来，激光测距仪在壳体结构的缺陷测量中已经得到了一定的应用。有必要开发建立一套基于激光测距仪的初始缺陷及屈曲后变形的测量系统，实现对结构形状的快速、准确测量，从而为高质量的结构屈曲试验奠定基础。

技术实现要素：

为了克服现有的测试手段单一，精度差，效率低等不足，本发明的目的在于提供一种非接触式结构表面形状测试装置，是一种基于激光测距的结构外形测试装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：测试装置由底座、立柱、圆孔、三角形平板、丝杠、上下滑块、圆弧轨道、丝杠伺服电机、旋转滑动块、轨道伺服电机、激光位移传感器、底部抱爪、空压机、直线轨道、测试系统构成。

底座为单角钢焊接而成的单层三角形平台，通过地脚螺栓与地面固定，三根立柱下端垂直连接在底座上，三根立柱上端与中心含圆孔的三角形顶板焊接成框架，立柱内侧设有丝杠，每根丝杠顶部设置一个丝杆伺服电机，三根丝杠在同一高度位置通过上下滑动块连接圆弧轨道，三根丝杠均往上穿过三角形平板，可通过丝杠伺服电机自由控制圆弧轨道上下升降，圆弧轨道上设置一旋转滑块，其上安装有激光位移传感器和轨道伺服电机，通过轨道伺服电机控制旋转滑块绕圆弧运动，底座顶面配置夹紧试件用的底部抱爪。两个底部抱爪与固定在底座顶面的水平气缸相连，水平气缸由放置在地面的空压机提供动力。

使用时待测结构放置在底座中心，通过底部抱爪夹紧。

底部抱爪通过空压机提供动力给水平气缸夹紧，激光位移传感器的数据通过测试系统采集和分析。

本发明的另一个目的是提供所述装置在测量非接触式结构表面形状中的应用。

本发明的有益效果是：伺服电机可通过数字脉冲型号精确控制定位，旋转速度和角度都很容易控制；伺服电机在停止时会产生很高的控制扭转，不需要采用机械刹；激光位移传感器具有很高的测量精度，从而实现可对结构表面进行径向、环向及长度方向坐标的三维测量，获得被测结构的精确几何形状，具有快速、准确、非接触等优点。

附图说明

图1是本发明装置的主视图。

图2是本发明装置的俯视图。

图3是本装置进行结构形状测试试验图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1、图2、图3，本发明装置由底座1、立柱2、圆孔3、三角形平板4、丝杠5、上下滑块6、圆弧轨道7、丝杠伺服电机8、旋转滑动块9、轨道伺服电机10、激光位移传感器11、底部抱爪13、空压机14、水平气缸15、测试系统16构成。

底座1为单角钢焊接而成的单层三角形平台，选用三角形钢结构，通过地脚螺栓(图中未示出)与地面固定，三根立柱2下端垂直连接在底座1上，三根立柱2上端与中心含圆孔3的三角形顶板4焊接成框架，三根立柱2内侧设有相应丝杠5，三根丝杠5在同一高度位置通过上下滑动块6连接圆弧轨道7，三根丝杠5均往上穿过三角形平板4，每根丝杠5顶部设置丝杆伺服电机8，其升降由丝杠5顶部的丝杠伺服电机8控制，圆弧轨道7上设置一旋转滑块9，其上安装有激光位移传感器11和轨道伺服电机10，通过轨道伺服电机10控制旋转滑块9绕圆弧运动，圆孔3设置在三角形顶板4上部，底座1顶面配置夹紧试件用的底部抱爪3。两个底部抱爪13与固定在底座1顶面的水平气缸15相连，水平气缸15由放置在地面的空压机14提供动力。

实施例2

参见图3，进行结构形状测试时，将待测结构12通过三角形顶板4的圆孔3从上部吊入装置内部放置在底座1中心，然后底部空压机14提供动力给水平气缸15，让底部抱爪13夹紧待测结构12，测试系统16设定圆弧轨道7上下升降步长和旋转滑动块9转动精度并运行，通过激光位移传感器11测得测结构12外形的坐标数据，存储至测试系统16，测试系统16为江苏泰斯特有限公司的tst7488系统，进行分析。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种非接触式结构表面形状测试装置，由底座、立柱、圆孔、三角形平板、丝杠、上下滑块、圆弧轨道、丝杠伺服电机、旋转滑动块、轨道伺服电机、激光位移传感器、底部抱爪、空压机、水平气缸、测试系统构成。采用三立柱自平衡的结构形式，将三根立柱直接焊接于底座，立柱连接三角形平板，立柱内侧设置丝杠，丝杠在同一高度位置通过上下滑动块设置圆弧轨道，圆弧轨道上安装旋转滑动块和激光位移传感器，可分别通过丝杠伺服电机控制圆弧轨道的上下升降，轨道伺服电机控制滑动块的旋转。本发明可实现结构构件外形表面进行径向、环向及长度方向坐标的三维、非接触精确测量，快速、准确。为高质量的结构屈曲试验提供了平台。

技术研发人员：陈勇;刘承斌;蒋建群;胡志华
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2017.11.07
技术公布日：2018.04.20