[發(fā)明專利]一種冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)激光幾何缺陷檢測設(shè)備及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810114740.6
• 申請(qǐng)日: 2018-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN108344744A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙鵬飛;關(guān)天定;高歌;李干新;王偉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88
• 代理公司: 廣州凱東知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44259
• 代理人: 姚迎新

本發(fā)明公開一種冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)激光幾何缺陷檢測設(shè)備及方法，包括激光掃描器、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、三角支撐架和直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，激光掃描器安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)固定在三角支撐架上，三角支撐架與直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)滑動(dòng)連接。本發(fā)明提供的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)激光幾何缺陷檢測設(shè)備及方法設(shè)計(jì)科學(xué)合理，能準(zhǔn)確的檢測并重構(gòu)冷彎型鋼構(gòu)件中的三維幾何缺陷。對(duì)冷彎型鋼構(gòu)件進(jìn)行全維度非接觸式檢測，具有極高的效率，能在工程建設(shè)中進(jìn)行質(zhì)量控制。對(duì)冷彎薄壁型鋼構(gòu)件幾何缺陷進(jìn)行三維重構(gòu)，能直觀準(zhǔn)確顯示缺陷大小，并能用于有限元分析建模。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體闡述一種冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)激光幾何缺陷檢測設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

冷彎薄壁型鋼構(gòu)件在冷彎成型過程中易于產(chǎn)生幾何缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致施工中冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生幾何偏差，但輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般采用理想幾何尺寸，這與實(shí)際情況是不相符的，將帶來結(jié)構(gòu)安全隱患。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度要求必須有安全可靠的評(píng)價(jià)，但輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般采用理想幾何尺寸，即認(rèn)為每個(gè)構(gòu)件都平直且完全符合生產(chǎn)尺寸。這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)被證明是錯(cuò)誤的，結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)試圖采用多種設(shè)計(jì)途徑來處理這一現(xiàn)實(shí)問題，并試圖測量實(shí)際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件與其原假定形狀的偏差程度。冷彎型鋼結(jié)構(gòu)由鋼板拼裝，其構(gòu)件形狀由平板冷彎加工形成。承載后的冷彎型鋼結(jié)構(gòu)(包括整體結(jié)構(gòu)、墻體、屋頂系統(tǒng)或儲(chǔ)物架等)，其構(gòu)件均由厚度小于2mm的鋼板冷彎而成，極易產(chǎn)生幾何缺陷，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法并無考慮該因素影響。對(duì)構(gòu)件幾何缺陷沒有詳細(xì)和準(zhǔn)確的了解，則無法判斷構(gòu)件或結(jié)構(gòu)實(shí)際工作情況與原設(shè)計(jì)的偏差，故結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮幾何缺陷的影響。

目前對(duì)冷彎型鋼構(gòu)件幾何缺陷的檢測通常只針對(duì)稀疏幾個(gè)點(diǎn)，采用直尺、千分表、鉗、或偶爾經(jīng)緯儀等進(jìn)行簡單的直線量度以收集數(shù)據(jù)。比如利用單點(diǎn)激光檢測測量試件的軸向缺陷，以及采用裝有傳感器的直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)對(duì)特定缺陷(整體彎曲和扭曲)進(jìn)行檢測。然而傳統(tǒng)的缺陷檢測法采用單點(diǎn)接觸檢測無法有效的收集完整橫截面信息，比如，橫截面的尖角，傳統(tǒng)方法難以判斷其類型。此外，目前的單點(diǎn)接觸或非接觸式方法非常耗時(shí)，導(dǎo)致現(xiàn)有缺陷的數(shù)據(jù)收集相對(duì)較少，這阻礙了缺陷的概率評(píng)估及其對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度的影響評(píng)價(jià)。高精度的缺陷檢測法不僅要求能捕抓完整的幾何缺陷信息還必須高效率，以便能在工程建設(shè)中進(jìn)行質(zhì)量控制。鑒于上述因素，對(duì)冷彎型鋼構(gòu)件全維度非接觸式檢測的發(fā)展方向主要有攝相檢測和激光檢測。攝相檢測較為靈活，但精度方面難以保證。因此本發(fā)明采用激光幾何缺陷檢測，關(guān)鍵在于激光幾何缺陷檢測裝置的運(yùn)行和控制，并最終獲取數(shù)據(jù)并重構(gòu)幾何模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能高效和準(zhǔn)確的檢測并重構(gòu)冷彎型鋼構(gòu)件中的三維幾何缺陷，并進(jìn)一步探測其它相關(guān)的缺陷的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)激光幾何缺陷檢測設(shè)備。

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)激光幾何缺陷檢測設(shè)備，包括激光掃描器、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、三角支撐架和直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述激光掃描器安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)固定在三角支撐架上，三角支撐架與直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)滑動(dòng)連接。

進(jìn)一步地，所述激光掃描器是一個(gè)二維線性激光傳感器，每度能產(chǎn)生800點(diǎn)，覆蓋寬度高達(dá)240mm，二維線性激光掃描器安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。

進(jìn)一步地，所述二維線性激光傳感器,采用三角測量，利用光源和檢測器完成位移測量，其包括一個(gè)藍(lán)色的半導(dǎo)體激光光源和一個(gè)CMOS探測器。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)包括旋轉(zhuǎn)環(huán)、同步傳送帶和步進(jìn)電機(jī)，同步傳送帶和步進(jìn)電機(jī)附著在旋轉(zhuǎn)環(huán)上。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)環(huán)具有雙導(dǎo)軌，步進(jìn)電機(jī)的軸上安裝有直齒輪，直齒輪夾緊同步傳送帶。

進(jìn)一步地，所述雙導(dǎo)軌為V形導(dǎo)軌，V形導(dǎo)軌抓握緊旋轉(zhuǎn)環(huán)上的滾珠軸承，滾珠軸承位于三角支撐架上。