CN103278299A - 一种桥梁挠度仪校准装置及桥梁挠度仪校准方法 - Google Patents

一种桥梁挠度仪校准装置及桥梁挠度仪校准方法 Download PDF

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钱峥
张社先
林学勇
王珉
张�杰
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Abstract

本发明公开了一种桥梁挠度仪校准装置及桥梁挠度仪校准方法,其中,桥梁挠度仪校准装置包括可调整底座、遥控精密平移工作台和精密定位LED靶标系统,遥控精密平移工作台固定在可调整底座的可调工作台上,精密定位LED靶标系统的平面金属板固定在遥控精密平移工作台,本发明的校准装置底座上安装精密圆水准泡,可将校准装置底座调整水平,保证仪器工作状态;遥控精密平移工作台可以在垂直方向实现高精度平移和定位;精密定位LED靶标系统可产生高亮度靶标,用于桥梁挠度仪的实时校正和校准,本发明实现了桥梁挠度仪的实时校正以及多点精密校准,校准精度优于10微米。

Description

一种桥梁挠度仪校准装置及桥梁挠度仪校准方法
技术领域
本发明公开了一种桥梁挠度仪校准装置及桥梁挠度仪校准方法,属于桥梁检测技术领域。
背景技术
桥梁挠度对于桥梁结构而言是一个非常重要的参数,它直接反映桥梁结构的竖向整体刚度,是反映桥梁线性变化的重要依据。桥梁挠度与桥梁的承载能力及抵御地震等动荷载的能力有密切关系,科学精确的检测手段不仅对于桥梁承载能力的检测和桥梁防震减灾有着重要的意义,同时也能为完善桥梁设计理论和施工工艺积累时间经验,在桥梁建设和安全等方面有重要意义。
桥梁挠度仪是用于测量挠度的仪器。挠度仪可以在任意角度测量上方物体垂直距离的变化量,主要用于桥梁静态、动态挠曲度的测量,桥梁竣工验收、鉴定;军用浮桥、吊桥等特殊桥梁检测;大坝、码头的变形及震动位移监测;也可以测量大跨度结构的梁、柱、高层建筑、起重机械、钻井平台等的变形、振动的位移。现在,桥梁挠度仪的使用量非常大,各大建筑单位,桥梁施工单位以及工程检测,监理单位都广泛使用桥梁挠度仪。
桥梁挠度仪在桥梁建设和桥梁安全监控方面作用重大,桥梁挠度仪本身是否准确也是关系重大,但现在还没有一台能对桥梁挠度仪的测量准确度进行校准的校准装置,无法对桥梁挠度仪进行计量校准。
发明内容
本发明的目的在于提出一种桥梁挠度仪校准装置及桥梁挠度仪校准方法,解决了桥梁挠度仪无专用校准装置和校准方法的问题,校准装置操作方便、校准结果准确可靠。
为解决上述问题,本发明采用的技术方案为:
一种桥梁挠度仪校准装置,包括可调整底座、遥控精密平移工作台和精密定位LED靶标系统,所述可调整底座由可调工作台、圆水准泡和水平调节螺丝组成,所述水平调节螺丝安装在可调工作台上;所述圆水准泡安装在可调工作台上;所述遥控精密平移工作台固定在可调工作台上,通过遥控器控制电机运动,驱动遥控精密平移工作台在垂直方向平移和定位;所述遥控精密平移工作台上安装高精度光栅尺,可由显示器直接读出平移工作台位移量;所述精密定位LED靶标系统安装在遥控精密平移工作台,由一块平面金属板和高亮度LED发光电路组成,可随平移工作台的移动而移动;所述平面金属板表面竖直排列3个发光定位点,最上面一个发光定位点与下面两个发光定位点的点距分别为10mm和50mm;所述3个发光定位点通过遥控器控制,实现单独发亮或者两两同时亮。
前述遥控精密平移工作台采用电动平移台。
前述电机为步进电机或伺服电机。
前述遥控器采用无线电波遥控。
前述点距为10mm的两个亮点用于10m近距离校正被校准桥梁挠度仪,点距为50mm的两个亮点用于100m-200m远距离校正被校准桥梁挠度仪。
前述3个发光定位点中任何一个均可用于示值误差校准。
基于桥梁挠度仪校准装置对桥梁挠度仪进行校准的校准方法,包括如下步骤,
1)调整校准装置,通过调整3个水平调节螺丝,使圆水准泡的气泡居中,此时可调工作台水平,进而保证了遥控精密平移工作台的导轨垂直;
2)校正被校准桥梁挠度仪,具体为:
2-1)在距离校准装置10m-20m或100m-200m的位置安置被校准桥梁挠度仪,调整桥梁挠度仪至工作状态;
2-2)通过遥控器打开精密定位LED靶标系统中相距10mm的两个发光定位点,如果被校准桥梁挠度仪安置在距离校准装置100m-200m的位置,则打开相距50mm的两个发光定位点,操作被校准桥梁挠度仪瞄准校准装置,并且在视场中能同时观察到两个发光定位点;
2-3)打开桥梁挠度仪自校正程序,输入发光定位点距离标准值,对桥梁挠度仪摄像头的像素值进行校正;
3)校准被校准桥梁挠度仪示值误差,具体为:
3-1)通过遥控器打开精密定位LED靶标系统中的一个发光定位点,操作被校准桥梁挠度仪瞄准校准装置所述打开的发光定位点,开始校准;
3-2)通过遥控器,控制电机正向或反向运动,从而驱动遥控精密平移工作台在垂直方向平移,则所述打开的发光定位点平移一段距离;
3-3)读取被校准桥梁挠度仪上显示的移动量与校准装置上高精度光栅尺显示器显示的移动量,并进行比较,即可得到这一校准点的示值误差,计算公式如下:
Δ=L-L0
式中:Δ——示值误差
L——被校准桥梁挠度仪显示的移动量
L0——高精度光栅尺显示器显示的移动量
3-4)在被校准桥梁挠度仪的测量范围内均匀选择5个校准点,分别测出示值误差,取示值误差最大的为被校准桥梁挠度仪的示值误差。
本发明的优点是:
1、可调整底座上安装精密圆水准泡,调整螺丝可将校准装置底座调整水平,保证仪器工作状态;
2、校准装置包含精密平移工作台,可以在垂直方向高精度平移和定位;
3、平移工作台上安装高精度光栅尺,可直接读出平移工作台位移量;
4、平移工作台由步进电机或伺服电机控制,实现自动运行;
5、平移工作台控制电机和LED靶标有遥控器控制,可远距离操作;
6、校准装置包含精密定位LED靶标系统,可产生三个以上高亮度靶标的LED发光定位点,用于桥梁挠度仪的实时校正和校准,校准精度优于10微米;
7、本发明量值准确、调整方便,一个校准人员就可独立完成操作。
附图说明
图1为本发明桥梁挠度仪校准装置的主视图;
图2为本发明桥梁挠度仪校准装置的左视图;
图3为本发明桥梁挠度仪校准装置对桥梁挠度仪进行校准的流程图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式详细说明本发明。
如图1和图2所示,本发明的桥梁挠度仪校准装置包括可调整底座、遥控精密平移工作台2和精密定位LED靶标系统1。
可调整底座由可调工作台5、圆水准泡4和水平调节螺丝6组成,水平调节螺丝6有3个,呈三角形分布安装在可调工作台5上;圆水准泡4安装在可调工作台5上,当进行装置调试时,使圆水准泡的气泡居中时能够保证校准装置底座工作台保持水平,圆水准泡的分度值为8′。
遥控精密平移工作台2固定在可调工作台5上,通过遥控器控制电机正向或反向运动,驱动遥控精密平移工作台2在垂直方向平移和定位;遥控精密平移工作台2采用方导轨型电动平移台,进口滚珠螺杆传动,线性滑块导轨,承载高,刚性好,重复定位精度和绝对定位精度好,轴向间隙小,寿命长,有防松和防轴窜结构,有效防止螺杆松动,轴向窜动,有效保证重复定位精度和绝对定位精度,精磨平移台底板和导轨固定方式大大的降低了平移台的俯仰和偏摆,使运动的直线度和平行度有较大提高,步进电机和滚珠螺杆通过进口高品质弹性联轴节连接,消偏性能好,降低了偏心扰动且噪音小,可换装伺服电机进一步提高定位精度和闭环控制性能;遥控器采用无线电波遥控,控制步进电机或伺服电机的正向、反向运动以及运动的位移量;遥控精密平移工作台2上安装高精度光栅尺3,可通过显示器7直接读出平移工作台位移量,也可随时清零,高精度光栅尺3在安装时使用双频激光干涉仪进行校准保证全程误差不超过2微米。
精密定位LED靶标系统1安装在遥控精密平移工作台,可随平移工作台的移动而移动,由一块平面金属板9和高亮度LED发光电路组成;平面金属板9表面竖直排列3个发光定位点8,最上面一个发光定位点与下面两个发光定位点的点距分别为10mm和50mm,点距加工和测量误差5微米;3个发光定位点通过遥控器控制,实现单独发亮或者两两同时亮,在使用中,点距为10mm的两个亮点用于10m左右近距离校正被校准桥梁挠度仪,点距为50mm的两个亮点用于100m-200m远距离校正被校准桥梁挠度仪,三点中任何一点都可以单独用于示值误差校准过程。
如图3所示,本发明的桥梁挠度仪校准装置对桥梁挠度仪进行校准的工作流程为:
1)调整校准装置,通过调整3个水平调节螺丝,使圆水准泡的气泡居中,此时可调工作台水平,进而保证了遥控精密平移工作台的导轨垂直,确保校准装置的工作状态;
2)校正被校准桥梁挠度仪,具体为:
2-1)在距离校准装置10m-20m或者100m-200m的位置安置被校准桥梁挠度仪,调整桥梁挠度仪至工作状态;
2-2)通过遥控器打开精密定位LED靶标系统中相距10mm的两个发光定位点,如果被校准桥梁挠度仪安置在距离校准装置100m-200m的位置,则打开相距50mm的两个发光定位点,操作被校准桥梁挠度仪瞄准校准装置,并且在视场中能同时观察到两个发光定位点;
2-3)打开桥梁挠度仪自校正程序,输入发光定位点距离标准值,对桥梁挠度仪摄像头的像素值进行校正;
3)校准被校准桥梁挠度仪示值误差,具体为:
3-1)通过遥控器打开精密定位LED靶标系统中的一个发光定位点,操作被校准桥梁挠度仪瞄准校准装置所述打开的发光定位点,开始校准;
3-2)通过遥控器,控制电机正向或反向运动,从而驱动遥控精密平移工作台在垂直方向平移,由于精密定位LED靶标系统安装在遥控精密平移工作台,所以,带动平面金属板在垂直方向上发生相应的位移,即所述打开的发光定位点平移一段距离;
3-3)读取被校准桥梁挠度仪上显示的移动量与校准装置上高精度光栅尺显示器显示的移动量,并进行比较,即可得到这一校准点的示值误差,计算公式如下:
Δ=L-L0
式中:Δ——示值误差
L——被校准桥梁挠度仪显示的移动量
L0——高精度光栅尺显示器显示的移动量
3-4)在被校准桥梁挠度仪的测量范围内均匀选择5个校准点,分别测出示值误差,取示值误差最大的为被校准桥梁挠度仪的示值误差。

Claims (7)

1.一种桥梁挠度仪校准装置,其特征在于:包括可调整底座、遥控精密平移工作台和精密定位LED靶标系统,所述可调整底座由可调工作台、圆水准泡和水平调节螺丝组成,所述水平调节螺丝安装在可调工作台上;所述圆水准泡安装在可调工作台上;所述遥控精密平移工作台固定在可调工作台上,通过遥控器控制电机运动,驱动遥控精密平移工作台在垂直方向平移和定位;所述遥控精密平移工作台上安装高精度光栅尺,可由显示器直接读出平移工作台位移量;所述精密定位LED靶标系统安装在遥控精密平移工作台,由一块平面金属板和高亮度LED发光电路组成,并可随平移工作台的移动而移动;所述平面金属板表面竖直排列3个发光定位点,最上面一个发光定位点与另外两个发光定位点的点距分别为10mm和50mm;所述发光定位点通过遥控器控制,实现单独发亮或者两两同时亮。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度仪校准装置,其特征在于:所述遥控精密平移工作台采用电动平移台。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度仪校准装置,其特征在于:所述电机为步进电机或伺服电机。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度仪校准装置,其特征在于:所述遥控器采用无线电波遥控。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度仪校准装置,其特征在于:所述点距为10mm的两个发光定位点用于10m近距离校正被校准桥梁挠度仪,点距为50mm的两个发光定位点用于100m-200m远距离校正被校准桥梁挠度仪。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度仪校准装置,其特征在于:所述3个发光定位点中任何一个均可用于示值误差校准。
7.基于权利要求1所述的桥梁挠度仪校准装置校准桥梁挠度仪的校准方法,其特征在于:包括如下步骤,
1)调整校准装置,通过调整3个水平调节螺丝,使圆水准泡的气泡居中,此时可调工作台水平,进而保证了遥控精密平移工作台的导轨垂直;
2)校正被校准桥梁挠度仪,具体为:
2-1)在距离校准装置10m-20m或100m-200m的位置安置被校准桥梁挠度仪,调整桥梁挠度仪至工作状态;
2-2)通过遥控器打开精密定位LED靶标系统中相距10mm的两个发光定位点,如果被校准桥梁挠度仪安置在距离校准装置100m-200m的位置,则打开相距50mm的两个发光定位点,操作被校准桥梁挠度仪瞄准校准装置,并且视场中可同时观察到两个发光定位点;
2-3)打开桥梁挠度仪自校正程序,输入发光定位点距离标准值,对桥梁挠度仪摄像头的像素值进行校正;
3)校准桥梁挠度仪示值误差,具体为:
3-1)通过遥控器打开精密定位LED靶标系统中的一个发光定位点,操作被校准桥梁挠度仪瞄准校准装置所述打开的发光定位点,开始校准;
3-2)通过遥控器,控制电机正向或反向运动,从而驱动遥控精密平移工作台在垂直方向平移,则所述打开的发光定位点平移一段距离;
3-3)读取被校准桥梁挠度仪上显示的移动量与校准装置上高精度光栅尺显示器显示的移动量,并进行比较,即可得到这一校准点的示值误差,计算公式如下:Δ=L-L0
式中:Δ——示值误差
L——被校准桥梁挠度仪显示的移动量
L0——高精度光栅尺显示器显示的移动量
3-4)在被校准桥梁挠度仪的测量范围内均匀选择5个校准点,分别测出示值误差,取示值误差最大的为被校准桥梁挠度仪的示值误差。
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