本發(fā)明涉及水泥構(gòu)件技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種大型水泥構(gòu)件表面缺陷的檢測與標(biāo)示裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)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(yù)制件。水泥構(gòu)件是用于大型工程一次性成型的大型預(yù)制件，它可能有很多種缺陷，包括表面缺陷、內(nèi)在缺陷、設(shè)計(jì)缺陷等等。由于大型預(yù)制件的特殊構(gòu)造，人們要想移動(dòng)它很困難，因此，在生產(chǎn)過程中應(yīng)以盡量不移動(dòng)它為原則。

對(duì)大型水泥構(gòu)件的質(zhì)量應(yīng)引起重視，因表面缺陷問題導(dǎo)致整個(gè)工程垮塌的事例經(jīng)常見諸報(bào)端，表面缺陷是指在脫模以后發(fā)現(xiàn)的、出現(xiàn)在它表面不應(yīng)有的凸塊、裂紋、沙眼、空隙、孔洞等。雖然不能確認(rèn)橋梁的垮塌就一定是某一個(gè)方面的原因，但千里之堤，潰于蟻穴。大型水泥構(gòu)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(biāo)號(hào)、鋼材的使用是否規(guī)范、保養(yǎng)是否合理都會(huì)使影響大型水泥構(gòu)件的質(zhì)量，稍有不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)沙眼、空隙、短裂紋、形變等問題，使水泥出現(xiàn)應(yīng)力集中、易腐蝕等情況，久而久之，水泥制品出現(xiàn)崩裂，發(fā)生安全事故。

橋梁、輕軌、高鐵等很多大型工程出現(xiàn)質(zhì)量問題，原因之一可能是預(yù)制件質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)。大型水泥構(gòu)件生產(chǎn)出來后，需通過檢測與標(biāo)示確定其是否為次品、是否可以修復(fù)。如果能夠修復(fù)就根據(jù)標(biāo)示進(jìn)行修復(fù)處理；如果不能修復(fù)，則為新的生產(chǎn)提供修改依據(jù)。因此檢測與標(biāo)示很重要，但是目前人們都是采用人工進(jìn)行檢測與標(biāo)示，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且工作效率低，檢測準(zhǔn)確率不穩(wěn)定，這就為人們的使用帶來了不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種大型水泥構(gòu)件表面缺陷的檢測與標(biāo)示裝置，包括龍門架、龍門架移動(dòng)軌道、電機(jī)、集成控制器、自動(dòng)噴漆罐和掃描頭，所述掃描頭包括掃描頭橫向移動(dòng)皮帶、掃描頭橫向皮帶輪、掃描頭橫向移動(dòng)滑桿和掃描頭滑塊，龍門架移動(dòng)軌道上滑動(dòng)安裝有龍門架軌道輪，電機(jī)包括縱向同步軸電機(jī)和橫向皮帶電機(jī)，龍門架軌道輪上端設(shè)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(jī)均安裝在龍門架的側(cè)面，龍門架移動(dòng)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(jī)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(dòng)皮帶與固定板相連，掃描頭橫向移動(dòng)滑桿安裝在龍門架的上部，掃描頭橫向皮帶輪滑動(dòng)安裝在掃描頭橫向移動(dòng)滑桿上并且掃描頭橫向皮帶輪之間通過掃描頭橫向移動(dòng)皮帶相連，掃描頭滑塊滑動(dòng)安裝在掃描頭橫向移動(dòng)皮帶上，橫向皮帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)掃描頭橫向移動(dòng)皮帶，自動(dòng)噴漆罐懸掛在掃描頭滑塊的下方并且自動(dòng)噴漆罐的一側(cè)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(jī)和橫向皮帶電機(jī)電連接。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：龍門架的左側(cè)設(shè)置有第一龍門架皮帶固定桿，龍門架的右側(cè)設(shè)置有第二龍門架皮帶固定桿，龍門架縱向移動(dòng)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(fā)明進(jìn)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(hào)為ZLDS100，龍門架移動(dòng)軌道采用直線導(dǎo)軌。

作為本發(fā)明進(jìn)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(fā)明進(jìn)一步的方案：自動(dòng)噴漆罐上設(shè)置有油漆噴嘴，油漆噴嘴與龍門架垂直。

所述大型水泥構(gòu)件表面缺陷的檢測與標(biāo)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(yù)制件的長度、寬度和高度并且輸入允許的誤差值，根據(jù)預(yù)制件的長度、寬度和高度設(shè)定掃描頭的高度和掃描頭的二維運(yùn)動(dòng)范圍；

步驟二，掃描頭根據(jù)預(yù)設(shè)的軌道進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，激光測距傳感器將探測到的位移值記錄到二維數(shù)組并與標(biāo)準(zhǔn)值比較，在誤差范圍內(nèi)則進(jìn)入下一位置掃描，超過誤差范圍則集成控制器啟動(dòng)電磁閥，打開自動(dòng)噴漆罐的油漆噴嘴進(jìn)行噴漆標(biāo)示；

步驟三，集成控制器對(duì)整個(gè)檢測對(duì)象的表面繪制一個(gè)表面平整度的曲線圖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本裝置采用簡單的導(dǎo)軌定位，將裝置安裝在預(yù)制件上面進(jìn)行現(xiàn)場檢測，減少大型模件處理中的搬運(yùn)作業(yè)問題，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率；本裝置通過繪制3D掃描曲線主動(dòng)標(biāo)示需要處理的缺陷點(diǎn)，為修復(fù)提供可靠依據(jù)，使人們知道怎樣去修復(fù)，為進(jìn)行質(zhì)量分析、查找和處理病害原因提供依據(jù)，也為了解缺陷的發(fā)生規(guī)律、生產(chǎn)新批次的合格預(yù)制件提供依據(jù)，提出了選擇性修復(fù)的理念，為精工作業(yè)提供了一種新理念、新技術(shù)，具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

附圖說明

圖1為大型水泥構(gòu)件表面缺陷的檢測與標(biāo)示裝置的主視圖。

圖2為大型水泥構(gòu)件表面缺陷的檢測與標(biāo)示裝置的側(cè)視圖。

其中：1-掃描頭橫向移動(dòng)皮帶，2-自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)軌道，13-龍門架軌道輪，14-縱向同步軸電機(jī)，15-橫向皮帶電機(jī)，16-油漆噴嘴，17-掃描頭滑塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

請(qǐng)參閱圖1-2，一種大型水泥構(gòu)件表面缺陷的檢測與標(biāo)示裝置，包括龍門架10、龍門架移動(dòng)軌道12、電機(jī)、集成控制器3、自動(dòng)噴漆罐2和掃描頭，所述掃描頭包括掃描頭橫向移動(dòng)皮帶1、掃描頭橫向皮帶輪7、掃描頭橫向移動(dòng)滑桿8和掃描頭滑塊17，龍門架移動(dòng)軌道12上滑動(dòng)安裝有龍門架軌道輪13，電機(jī)包括縱向同步軸電機(jī)14和橫向皮帶電機(jī)15，龍門架軌道輪13上端設(shè)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(jī)15均安裝在龍門架10的側(cè)面，龍門架移動(dòng)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(jī)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(dòng)皮帶5與固定板相連，掃描頭橫向移動(dòng)滑桿8安裝在龍門架10的上部，掃描頭橫向皮帶輪7滑動(dòng)安裝在掃描頭橫向移動(dòng)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(dòng)皮帶1相連，掃描頭滑塊17滑動(dòng)安裝在掃描頭橫向移動(dòng)皮帶1上，橫向皮帶電機(jī)15驅(qū)動(dòng)掃描頭橫向移動(dòng)皮帶1，自動(dòng)噴漆罐2懸掛在掃描頭滑塊17的下方并且自動(dòng)噴漆罐2的一側(cè)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(jī)14和橫向皮帶電機(jī)15電連接。龍門架10的左側(cè)設(shè)置有第一龍門架皮帶固定桿4，龍門架10的右側(cè)設(shè)置有第二龍門架皮帶固定桿11，龍門架縱向移動(dòng)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(hào)為ZLDS100，龍門架移動(dòng)軌道12采用直線導(dǎo)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(dòng)噴漆罐2上設(shè)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(gòu)件表面缺陷的檢測與標(biāo)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(yù)制件的長度、寬度和高度并且輸入允許的誤差值，根據(jù)預(yù)制件的長度、寬度和高度設(shè)定掃描頭的高度和掃描頭的二維運(yùn)動(dòng)范圍；

步驟二，掃描頭根據(jù)預(yù)設(shè)的軌道進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，激光測距傳感器將探測到的位移值記錄到二維數(shù)組并與標(biāo)準(zhǔn)值比較，在誤差范圍內(nèi)則進(jìn)入下一位置掃描，超過誤差范圍則集成控制器啟動(dòng)電磁閥，打開自動(dòng)噴漆罐的油漆噴嘴進(jìn)行噴漆標(biāo)示；

步驟三，集成控制器對(duì)整個(gè)檢測對(duì)象的表面繪制一個(gè)表面平整度的曲線圖

本發(fā)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(jīng)發(fā)射透鏡準(zhǔn)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(huì)聚到高分辨率的光電檢測器件上，形成一個(gè)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(hào)與光斑的中心位置有關(guān)，因此，通過對(duì)光電檢測器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)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(yuǎn)，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(shù)字化集成一體化結(jié)構(gòu)，0.01％高分辨率，0.1％高線性度，9.4KHz高響應(yīng)、IP67高防護(hù)等級(jí)和可同步等高性能，工作溫度范圍寬，特別適用于工業(yè)環(huán)境高精度應(yīng)用。XYZ結(jié)構(gòu)清晰簡單，獨(dú)立控制的三軸使機(jī)器穩(wěn)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(dòng)，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(shí)現(xiàn)探測頭在二維平面內(nèi)的自由移動(dòng)，本裝置中X、Y軸采用直線導(dǎo)軌用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)優(yōu)，精度高，屬于精密級(jí)導(dǎo)軌板。Z軸方向上，采用滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)探測頭的上下移動(dòng)，滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成，它能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)。這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，其重要意義是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作，由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng)，被廣泛用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。探測預(yù)定軌道上探測頭到預(yù)制件表面的垂直距離，以軌道上的橫、縱坐標(biāo)為下標(biāo)，將探測的結(jié)果存入二維數(shù)組中作為識(shí)別表面凹、凸的依據(jù)。探測頭到預(yù)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(shù)組，對(duì)二維數(shù)組進(jìn)行遍歷，若以某坐標(biāo)點(diǎn)的距離值為中心往四周擴(kuò)散，四周坐標(biāo)點(diǎn)的距離值逐漸減小則表明該點(diǎn)為凹陷中心點(diǎn)；若以某坐標(biāo)點(diǎn)的距離值為中心往四周擴(kuò)散，四周坐標(biāo)點(diǎn)的距離值逐漸增大，則表明該點(diǎn)為凸塊中心點(diǎn)。識(shí)別的同時(shí)，本裝置以噴漆的方式將缺陷區(qū)域標(biāo)識(shí)出來。本裝置通過程序控制探頭的運(yùn)動(dòng)軌跡、數(shù)據(jù)的記錄和分析以及缺陷點(diǎn)標(biāo)識(shí)。

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

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。