一種大型水泥構件表面缺陷的檢測與標示裝置的制作方法

本發明涉及水泥構件技術領域，具體是一種大型水泥構件表面缺陷的檢測與標示裝置。

背景技術：

隨著社會經濟的飛速發展，高速公路、橋梁、輕軌、高鐵等大型工程越來越多，這些工程都需要用到大量的大型水泥預制件。水泥構件是用于大型工程一次性成型的大型預制件，它可能有很多種缺陷，包括表面缺陷、內在缺陷、設計缺陷等等。由于大型預制件的特殊構造，人們要想移動它很困難，因此，在生產過程中應以盡量不移動它為原則。

對大型水泥構件的質量應引起重視，因表面缺陷問題導致整個工程垮塌的事例經常見諸報端，表面缺陷是指在脫模以后發現的、出現在它表面不應有的凸塊、裂紋、沙眼、空隙、孔洞等。雖然不能確認橋梁的垮塌就一定是某一個方面的原因，但千里之堤，潰于蟻穴。大型水泥構件在澆制過程中，受模板、澆注速度、溫度、濕度等多方面因素的影響，甚至水泥的標號、鋼材的使用是否規范、保養是否合理都會使影響大型水泥構件的質量，稍有不當就會出現沙眼、空隙、短裂紋、形變等問題，使水泥出現應力集中、易腐蝕等情況，久而久之，水泥制品出現崩裂，發生安全事故。

橋梁、輕軌、高鐵等很多大型工程出現質量問題，原因之一可能是預制件質量把關不嚴。大型水泥構件生產出來后，需通過檢測與標示確定其是否為次品、是否可以修復。如果能夠修復就根據標示進行修復處理；如果不能修復，則為新的生產提供修改依據。因此檢測與標示很重要，但是目前人們都是采用人工進行檢測與標示，不僅勞動強度大，而且工作效率低，檢測準確率不穩定，這就為人們的使用帶來了不便。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種大型水泥構件表面缺陷的檢測與標示裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種大型水泥構件表面缺陷的檢測與標示裝置，包括龍門架、龍門架移動軌道、電機、集成控制器、自動噴漆罐和掃描頭，所述掃描頭包括掃描頭橫向移動皮帶、掃描頭橫向皮帶輪、掃描頭橫向移動滑桿和掃描頭滑塊，龍門架移動軌道上滑動安裝有龍門架軌道輪，電機包括縱向同步軸電機和橫向皮帶電機，龍門架軌道輪上端設置有固定板并且龍門架安裝在固定板上端，集成控制器和橫向皮帶電機均安裝在龍門架的側面，龍門架移動軌道上部的前端和后端均安裝有龍門架縱向皮帶同步軸并且縱向同步軸電機安裝在龍門架縱向皮帶同步軸上，龍門架縱向皮帶同步軸均通過龍門架縱向移動皮帶與固定板相連，掃描頭橫向移動滑桿安裝在龍門架的上部，掃描頭橫向皮帶輪滑動安裝在掃描頭橫向移動滑桿上并且掃描頭橫向皮帶輪之間通過掃描頭橫向移動皮帶相連，掃描頭滑塊滑動安裝在掃描頭橫向移動皮帶上，橫向皮帶電機驅動掃描頭橫向移動皮帶，自動噴漆罐懸掛在掃描頭滑塊的下方并且自動噴漆罐的一側連接有激光測距傳感器，集成控制器分別與激光測距傳感器、縱向同步軸電機和橫向皮帶電機電連接。

作為本發明進一步的方案：龍門架的左側設置有第一龍門架皮帶固定桿，龍門架的右側設置有第二龍門架皮帶固定桿，龍門架縱向移動皮帶分別與第一龍門架皮帶固定桿和第二龍門架皮帶固定桿相連。

作為本發明進一步的方案：集成控制器采用arduino控制器，激光測距傳感器的型號為ZLDS100，龍門架移動軌道采用直線導軌。

作為本發明進一步的方案：掃描塊通過滾珠絲杠固定在龍門架上，滾珠絲杠包括螺桿、螺母和滾珠。

作為本發明進一步的方案：自動噴漆罐上設置有油漆噴嘴，油漆噴嘴與龍門架垂直。

所述大型水泥構件表面缺陷的檢測與標示裝置的工作流程，具體步驟如下：

步驟一，在集成控制器上輸入預制件的長度、寬度和高度并且輸入允許的誤差值，根據預制件的長度、寬度和高度設定掃描頭的高度和掃描頭的二維運動范圍；

步驟二，掃描頭根據預設的軌道進行運動，激光測距傳感器將探測到的位移值記錄到二維數組并與標準值比較，在誤差范圍內則進入下一位置掃描，超過誤差范圍則集成控制器啟動電磁閥，打開自動噴漆罐的油漆噴嘴進行噴漆標示；

步驟三，集成控制器對整個檢測對象的表面繪制一個表面平整度的曲線圖。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本裝置采用簡單的導軌定位，將裝置安裝在預制件上面進行現場檢測，減少大型模件處理中的搬運作業問題，降低了工人的勞動強度，提高了工作效率；本裝置通過繪制3D掃描曲線主動標示需要處理的缺陷點，為修復提供可靠依據，使人們知道怎樣去修復，為進行質量分析、查找和處理病害原因提供依據，也為了解缺陷的發生規律、生產新批次的合格預制件提供依據，提出了選擇性修復的理念，為精工作業提供了一種新理念、新技術，具有重大的社會經濟價值。

附圖說明

圖1為大型水泥構件表面缺陷的檢測與標示裝置的主視圖。

圖2為大型水泥構件表面缺陷的檢測與標示裝置的側視圖。

其中：1-掃描頭橫向移動皮帶，2-自動噴漆罐，3-集成控制器，4-第一龍門架皮帶固定桿，5-龍門架縱向移動皮帶，6-龍門架縱向皮帶同步軸，7-掃描頭橫向皮帶輪，8-掃描頭橫向移動滑桿，9-激光測距傳感器，10-龍門架，11-第二龍門架皮帶固定桿，12-龍門架移動軌道，13-龍門架軌道輪，14-縱向同步軸電機，15-橫向皮帶電機，16-油漆噴嘴，17-掃描頭滑塊。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。

請參閱圖1-2，一種大型水泥構件表面缺陷的檢測與標示裝置，包括龍門架10、龍門架移動軌道12、電機、集成控制器3、自動噴漆罐2和掃描頭，所述掃描頭包括掃描頭橫向移動皮帶1、掃描頭橫向皮帶輪7、掃描頭橫向移動滑桿8和掃描頭滑塊17，龍門架移動軌道12上滑動安裝有龍門架軌道輪13，電機包括縱向同步軸電機14和橫向皮帶電機15，龍門架軌道輪13上端設置有固定板并且龍門架10安裝在固定板上端，集成控制器3和橫向皮帶電機15均安裝在龍門架10的側面，龍門架移動軌道12上部的前端和后端均安裝有龍門架縱向皮帶同步軸6并且縱向同步軸電機14安裝在龍門架縱向皮帶同步軸6上，龍門架縱向皮帶同步軸6均通過龍門架縱向移動皮帶5與固定板相連，掃描頭橫向移動滑桿8安裝在龍門架10的上部，掃描頭橫向皮帶輪7滑動安裝在掃描頭橫向移動滑桿8上并且掃描頭橫向皮帶輪7之間通過掃描頭橫向移動皮帶1相連，掃描頭滑塊17滑動安裝在掃描頭橫向移動皮帶1上，橫向皮帶電機15驅動掃描頭橫向移動皮帶1，自動噴漆罐2懸掛在掃描頭滑塊17的下方并且自動噴漆罐2的一側連接有激光測距傳感器9，集成控制器3分別與激光測距傳感器9、縱向同步軸電機14和橫向皮帶電機15電連接。龍門架10的左側設置有第一龍門架皮帶固定桿4，龍門架10的右側設置有第二龍門架皮帶固定桿11，龍門架縱向移動皮帶5分別與第一龍門架皮帶固定桿4和第二龍門架皮帶固定桿11相連。集成控制器3采用arduino控制器，激光測距傳感器9的型號為ZLDS100，龍門架移動軌道12采用直線導軌。掃描塊通過滾珠絲杠固定在龍門架10上，滾珠絲杠包括螺桿、螺母和滾珠。自動噴漆罐2上設置有油漆噴嘴16，油漆噴嘴16與龍門架10垂直。

所述大型水泥構件表面缺陷的檢測與標示裝置的工作流程，具體步驟如下：

步驟一，在集成控制器上輸入預制件的長度、寬度和高度并且輸入允許的誤差值，根據預制件的長度、寬度和高度設定掃描頭的高度和掃描頭的二維運動范圍；

步驟二，掃描頭根據預設的軌道進行運動，激光測距傳感器將探測到的位移值記錄到二維數組并與標準值比較，在誤差范圍內則進入下一位置掃描，超過誤差范圍則集成控制器啟動電磁閥，打開自動噴漆罐的油漆噴嘴進行噴漆標示；

步驟三，集成控制器對整個檢測對象的表面繪制一個表面平整度的曲線圖

本發明的工作原理是：本裝置采用ZLDS100激光測距傳感器9作為探測頭，是基于平面三角幾何，利用激光三角法測距，其方法是讓一束激光經發射透鏡準直后照射到被測物體表面上，由物體表面散射的光線通過接收透鏡會聚到高分辨率的光電檢測器件上，形成一個散射光斑，該散射光斑的中心位置由傳感器與被測物體表面之間的距離決定，光電檢測器件輸出的電信號與光斑的中心位置有關，因此，通過對光電檢測器件輸出的電信號進行運算處理就可獲得傳感器與被測物體表面之間的距離信息。激光測距測量距離遠，精度高，不易受干擾，可用于精確定位，ZLDS100系列品牌激光位移傳感器具有數字化集成一體化結構，0.01％高分辨率，0.1％高線性度，9.4KHz高響應、IP67高防護等級和可同步等高性能，工作溫度范圍寬，特別適用于工業環境高精度應用。XYZ結構清晰簡單，獨立控制的三軸使機器穩定性、打印精度和打印速度能維持在較高的性能，X、Y軸控制二維表面上探測頭的移動，Z軸控制探測頭到物體表面的距離，其中，X、Y軸方向上，以齒輪和同步帶實現探測頭在二維平面內的自由移動，本裝置中X、Y軸采用直線導軌用于直線往復運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負載，同時可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現高精度的直線運動，結構優，精度高，屬于精密級導軌板。Z軸方向上，采用滾珠絲杠實現探測頭的上下移動，滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成，它能將旋轉運動轉化成直線運動。這是滾珠螺絲的進一步延伸和發展，其重要意義是將軸承從滾動動作變成滑動動作，由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠可在高負載的情況下實現高精度的直線運動，被廣泛用于各種工業設備和精密儀器。探測預定軌道上探測頭到預制件表面的垂直距離，以軌道上的橫、縱坐標為下標，將探測的結果存入二維數組中作為識別表面凹、凸的依據。探測頭到預制件表面的垂直距離值反映物體表面的平整度，激光探測得到距離值的二維數組，對二維數組進行遍歷，若以某坐標點的距離值為中心往四周擴散，四周坐標點的距離值逐漸減小則表明該點為凹陷中心點；若以某坐標點的距離值為中心往四周擴散，四周坐標點的距離值逐漸增大，則表明該點為凸塊中心點。識別的同時，本裝置以噴漆的方式將缺陷區域標識出來。本裝置通過程序控制探頭的運動軌跡、數據的記錄和分析以及缺陷點標識。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。