CN104776823A - 一种闸门表面平整度的检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种闸门表面平整度的检测装置和检测方法，检测装置包括对称设置在闸门上游表面的两侧的两个纵向滑道，两个纵向滑道中均设置有移动板，移动板之间设置有水平轨道，水平轨道中设置有弹性压敏盒，弹性压敏盒内设置有抵压着闸门的钢珠，钢珠挤压着弹簧，弹簧连接着压力传感器。压力传感器通过数据线连接着数据仪。一种闸门表面平整度的检测方法，包括如下操作步骤：（1）安装闸门表面平整度的检测装置；（2）建立坐标系；（3）检测闸门表面；（4）数据处理。本发明对环境的适应性高，机械自动化程度高，定位准确，成本低，易实现。

Description

一种闸门表面平整度的检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及一种闸门表面平整度的检测装置和检测方法，该检测装置主要应用于检测闸门迎水侧表面的平整度，属于测量技术领域。

背景技术

船闸长期遭受自然和人为因素的影响，老化病害现象较为普遍。随着水运事业的发展，船闸运行频率增大，船舶运量及船型呈逐渐增大的趋势，闸门作为船闸中最重要的组成部分，在行船过程中容易受到船舶撞击、水流和风等荷载的作用，表面出现坑洼或者凸起，不仅影响美观，在严重情况下还可能影响船闸开闸泄水，从而威胁到船闸的安全和使用寿命。

在闸门铸造中，闸门表面平整度应低于2%，在进水口等容易产生气蚀的部位闸门表面平整度应小于1%。

现有工程中，还未涉及有对闸门表面平整度的检测方法。目前发明公布了一种检测闸门变形的装置，包括电磁铁、钢丝弦线、探头、钢板、导线、系统电源、信息调理电路、单片机、数据采集器和功率放大器，发明主要运用涡流检测技术，通过测量探头与钢板之间的距离来检测闸门表面是否发生变形，但由于闸门结构并非十分均匀，因而产生的磁场可能会受到闸门自身的不同结构部位的影响，从而影响检测效果。目前对于墙面的检测有红外线测距和超声波测距，但红外线适用于远距离测量，超声波在水中和空气中的传播速度不同，不适用于对闸门的水位变动区的检测。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种闸门表面平整度的检测装置和检测方法，其具体技术方案如下：

一种闸门表面平整度的检测装置，该检测装置安装在闸门上游表面，其特征是包括平整度测量机构和平面移动调节机构，所述平面移动调节机构调节平整度测量机构在闸门上游表面的测量位置，实现平整度测量机构能够移动测量到闸门上游表面任意位置的平整度；

所述平整度测量机构包括弹性压敏盒和数据仪，所述弹性压敏盒和数据仪之间用数据线连接，所述弹性压敏盒用来检测闸门上游表面的平整度，所述数据仪用来处理和显示平整度的数据；

所述弹性压敏盒内设置有钢珠、弹簧和压力传感器，所述弹簧的两端分别连接钢珠和压力传感器，钢珠抵压着闸门上游表面，弹簧将来自钢珠的预压力传递给压力传感器，压力传感器将弹簧传递来的预压力传递给数据仪； 钢珠在弹簧的作用下，始终抵压着闸门上游表面，若闸门上游表面凹凸不平，弹簧受到的压力发生变化，进而压力传感器接收到的压力也同步变化，数据仪记录和显示变化数据。

所述平面移动调节机构包括水平轨道和两个纵向滑道，所述两个纵向滑道对称设置在闸门上游表面的两侧，所述两个纵向滑道中均设置有能在对应纵向滑道中上下滑动的移动板，所述水平轨道的两端分别与移动板固定，所述水平轨道能够跟随移动板在闸门表面上下移动。

所述两个纵向滑道的顶部以及两个移动板表面均设置有变向轮，所述测量绳经过对应纵向滑道顶部和移动板表面的变向轮两次变向，最终连接到弹性压敏盒，所述升降绳经过对应纵向滑道顶部的变向轮变向后连接到移动板。

所述弹性压敏盒还设置有钢板、螺纹柱和工字形螺母，所述工字形螺母与螺纹柱螺纹拧紧连接，通过旋转工字形螺母调节弹簧的初始压缩量。所述钢板水平方向左右边缘设置有两个通孔，所述两根测量绳分别穿过对应的通孔，绑扎固定在钢板上。所述钢板卡在工字形螺母中，且钢板上下边缘的滑轮卡在水平轨道中。

所述纵向滑道设置有滑槽，所述移动板设置有卡在滑槽中的“工”字形滑块，通过滑块在滑槽内滑动实现移动板在纵向滑道内上下移动；所述水平轨道包括两个轨道板条，所述轨道板条相对一侧设置有“凹”字形轨道槽，所述钢板上下边缘的滑轮卡在轨道槽中，且钢板上的通孔均位于钢板水平方向的左右边缘。

所述纵向滑道内部铺设有电磁铁，所述移动板选用含铁钴镍的金属材料，所述移动板能够被电磁铁吸附在纵向滑道中。

所述数据仪设置有数据采集器、控制系统和显示屏，所述数据采集器与压力传感器通过数据线连接，显示屏显示数据采集器采集到和处理后的数据；所述数据仪内还设置有卷轴A和卷轴B，所述两根测量绳和两根升降绳分别按照相同的方向缠绕在卷轴A上，所述测量绳还缠绕在卷轴B，两根测量绳在卷轴B上缠绕方向相反，所述控制系统控制卷轴A和卷轴B的转动，且控制系统根据转动情况能够计算得出弹性压敏盒在闸门表面的位置，该位置能够通过直角坐标系的方式在显示屏上显示。

一种闸门表面平整度的检测方法，该检测方法应用闸门表面平整度的检测装置，包括如下操作步骤：

（1）安装闸门表面平整度的检测装置：将两个纵向滑道对称设置在闸门上游表面的两侧，两个纵向滑道中对称设置有移动板，移动板中间设置水平轨道，水平轨道中安装弹性压敏盒，移动板和弹性压敏盒分别通过升降绳和测量绳与设置在闸门上方的数据仪内的卷轴连接，弹性压敏盒内的压力传感器通过数据线与数据仪内的数据采集器连接；

（2）建立坐标系：在显示屏上建立平面直角坐标系，选择任意一点作为平面直角坐标系的原点，闸门表面任意位置均可以通过平面直角坐标系表示；

（3）检测闸门表面：通过转动卷轴A实现移动板在纵向滑道内上下移动，同时测量绳也保持张紧状态，实现弹性压敏盒能够检测闸门的任意高度，通过转动卷轴B实现弹性压敏盒能够在水平轨道上水平移动，实现弹性压敏盒能检测闸门的任意水平位置，最终能够实现能够检测闸门表面的任意位置；

（4）数据处理：通过旋转工字形螺母，使得弹性压敏盒内的钢珠一侧抵压着闸门，使得弹簧有一定的初始压缩量。另一侧抵压着弹簧，弹簧受到的挤压力通过压力传感器感应，并传送给数据仪记录和处理，闸门表面平整时，数据仪初始输出的电压信号平稳，当闸门表面凹陷或凸起时，数据仪输出的电压信号发生相应的波动变化，电压信号结合弹性压敏盒的位置得出闸门表面平整情况，并显示在显示屏上。

所述步骤（3）中，通过显示屏给控制系统输入任意一个坐标值，控制系统能够控制卷轴A和卷轴B转动，使弹性压敏盒移动到对应坐标值的位置。

本发明的有益效果：

1.本发明通过钢珠在闸门表面滚动时，对压力传感器的挤压力的变化来检测闸门表面的平整度，工作原理简单，对环境的适应性高，受外部结构干扰的影响小，能在船闸不停航的情况下进行检测，节约了船闸的运行成本；

2.本发明通过控制系统在显示屏中建立平面直角坐标系，能够直观显示弹性压敏盒所处闸门表面的位置，以及将弹性压敏盒检测到的闸门表面的平整信号与位置一一对应，方便、快捷、直观地实现检测闸门表面的平整度；

3. 本发明机械自动化程度高，能够迅速及时地将闸门表面平整度情况反馈到数据采集器中，数据观测方便，工作效率高；

4.本发明材料成本低，经济实用，操作简单，易于实现。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，

图2是本发明的弹性压敏盒结构示意图，

图3是本发明移动板与水平轨道连接位置关系图，

图4是图1中的C处局部放大图，

附图标记列表：1—数据仪，2—测量绳，3—升降绳，4—变向轮，5—轨道板条，6—移动板，7—纵向滑道，8—闸门，9—水平轨道，10—弹性压敏盒，11—钢珠，12—弹簧，13—通孔，14—钢板，15—螺纹柱，16—压力传感器，17—工字形螺母，18—钢板的上下边缘的滑轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1是本发明的整体结构示意图，图4是图1中的C处局部放大图，由图可见，本闸门8表面平整度的检测装置，该检测装置安装在闸门8上游表面，该检测装置包括水平轨道9、弹性压敏盒10、数据仪1和两个纵向滑道7，所述数据仪1设置在闸门8的垂直上方，所述两个纵向滑道7对称设置在闸门8上游表面的两侧，所述两个纵向滑道7中均设置有能在对应纵向滑道7中上下滑动的移动板6，所述水平轨道9的两端分别与移动板6固定，所述水平轨道9能够跟随移动板6在闸门8表面上下移动，所述弹性压敏盒10可滑动地设置在水平轨道9中。

所述弹性压敏盒10的水平两端通过测量绳2与数据仪1连接，通过拉动测量绳2实现弹性压敏盒10在水平轨道9中水平移动，所述两个移动板6分别通过升降绳3与数据仪1连接，通过拉动升降绳3实现移动板6在纵向滑道7中上下移动。弹性压敏盒10能够水平移动，结合弹性压敏盒10跟随移动板6一起上下移动，弹性压敏盒10能够检测到闸门8表面任意位置。

所述两个纵向滑道7的顶部以及两个移动板6表面均设置有变向轮，所述测量绳2经过对应纵向滑道7顶部和移动板6表面的变向轮两次变向，最终连接到弹性压敏盒10，所述升降绳3经过对应纵向滑道7顶部的变向轮变向后连接到移动板6。测量绳2和升降绳3分别通过对应次数的变向，确保测量绳2和升降绳3不会摩擦或碰触到其他物件。

所述纵向滑道7设置有滑槽，所述滑动板设置有卡在滑槽中的“工”字形滑块，通过滑块在滑槽内滑动实现移动板6在纵向滑道7内上下移动；所述纵向滑道7内铺设有电磁铁，所述移动板6选用含铁钴镍的金属材料，所述移动板6能够被电磁铁吸附在纵向滑道7中。结合滑槽和电磁铁，能够保证移动板6在纵向滑道7内上下移动不会掉落出去。

图2是本发明的弹性压敏盒10结构示意图，由图可见，所述弹性压敏盒10朝向闸门8一侧设置有钢珠11、压力传感器16和弹簧12，所述弹簧12的一端挤压钢珠11抵压着闸门8，另一端固定挤压着弹性压敏盒10内的压力传感器16，所述压力传感器16通过数据线连接着数据仪1。所述弹性压敏盒10还设置有螺纹柱15，钢板14和工字形螺母17，所述钢板14卡在工字形螺母17中，所述钢板的上下边缘的滑轮18卡入水平轨道中。所述工字形螺母17与螺纹柱15拧紧连接，所述螺纹柱15固定在弹性压敏盒10的远离闸门的一侧，所述钢板14水平方向上设置有两个通孔13，所述两根测量绳分别穿过对应的通孔13，且与钢板14固定。

图3是本发明移动板6与水平轨道9连接位置关系图，由图可见，所述水平轨道9包括两个轨道板条5，所述轨道板条5相对一侧设置有“凹”字形水平轨道9槽，所述钢板14的上下边缘的滑轮18卡在水平轨道9槽中，且钢板14上的通孔13均位于两个轨道板条5的中间。

所述数据仪1设置有数据采集器、控制系统和显示屏，所述数据采集器与来自压力传感器16通过数据线连接，显示屏显示数据采集器采集到和处理后的数据；所述数据仪1内还设置有卷轴A和卷轴B，所述两根测量绳2和两根升降绳3分别按照相同的方向缠绕在卷轴A上，所述测量绳2还缠绕在卷轴B，两根测量绳2在卷轴B上缠绕方向相反，所述控制系统控制卷轴A和卷轴B的转动，且控制系统根据转动情况能够计算得出弹性压敏盒10在闸门8表面的位置，该位置能够通过直角坐标系的方式在显示屏上显示。

一种闸门表面平整度的检测方法，该检测方法应用闸门表面平整度的检测装置，包括如下操作步骤：

（1）安装闸门表面平整度的检测装置：两个纵向滑道对称设置在闸门上游表面的两侧，两个纵向滑道中对称设置有移动板，移动板中间设置水平轨道，水平轨道中安装弹性压敏盒，移动板和弹性压敏盒分别通过升降绳和测量绳与设置在闸门上方的数据仪内的卷轴连接，弹性压敏盒内的压力传感器通过数据线与数据仪内的数据采集器连接；

（2）建立坐标系：在显示屏上建立平面直角坐标系，选择任意一点作为平面直角坐标系的原点，闸门表面任意位置均可以通过平面直角坐标系表示；

（3）检测闸门表面：通过转动卷轴A实现移动板在纵向滑道内上下移动，同时测量绳也保持张紧状态，实现弹性压敏盒能够检测闸门的任意高度，通过转动卷轴B实现弹性压敏盒能够在水平轨道上水平移动，实现弹性压敏盒能检测闸门的任意水平位置，最终能够实现能够检测闸门表面的任意位置；

（4）数据处理：弹性压敏盒内的钢珠一侧抵压着闸门，另一侧抵压着弹簧，弹簧受到的挤压力通过压力传感器感应，并传送给数据仪记录和处理，闸门表面平整时，数据仪输出的电压信号平稳，闸门表面凹陷或凸起时，数据仪输出的电压信号发生相应的波动变化，电压信号结合弹性压敏盒的位置得出闸门表面平整情况，并显示在显示屏上。

所述步骤（3）中，通过显示屏给控制系统输入任意一个坐标值，控制系统能够控制卷轴A和卷轴B转动，使弹性压敏盒移动到对应坐标值的位置。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (10)

1.一种闸门表面平整度的检测装置，该检测装置安装在闸门上游表面，其特征是包括平整度测量机构和平面移动调节机构，所述平面移动调节机构调节平整度测量机构在闸门上游表面的测量位置，实现平整度测量机构能够移动测量到闸门上游表面任意位置的平整度；

所述平整度测量机构包括弹性压敏盒和数据仪，所述弹性压敏盒和数据仪之间用数据线连接，所述弹性压敏盒用来检测闸门上游表面的平整度，所述数据仪用来处理和显示平整度的数据；

所述弹性压敏盒内设置有钢珠、弹簧和压力传感器，所述弹簧的两端分别连接钢珠和压力传感器，钢珠抵压着闸门上游表面，弹簧将来自钢珠的预压力传递给压力传感器，压力传感器将弹簧传递来的预压力传递给数据仪；钢珠在弹簧的作用下，始终抵压着闸门上游表面，若闸门上游表面凹凸不平，弹簧受到的压力发生变化，进而压力传感器接收到的压力也同步变化，数据仪记录和显示变化数据。

2.根据权利要求1所述的一种闸门表面平整度的检测装置，其特征是所述平面移动调节机构包括水平轨道和两个纵向滑道，所述两个纵向滑道对称设置在闸门上游表面的两侧，所述两个纵向滑道中均设置有能在对应纵向滑道中上下滑动的移动板，所述水平轨道的两端分别与移动板固定，所述水平轨道能够跟随移动板在闸门表面上下移动。

3.根据权利要求2所述的一种闸门表面平整度的检测装置，其特征是所述弹性压敏盒的水平两端通过测量绳与数据仪连接，通过拉动测量绳实现弹性压敏盒在水平轨道中水平移动，所述两个移动板分别通过升降绳与数据仪连接，通过拉动升降绳实现移动板在纵向滑道中上下移动。

4.根据权利要求3所述的一种闸门表面平整度的检测装置，其特征是所述两个纵向滑道的顶部以及两个移动板表面均设置有变向轮，所述测量绳经过对应纵向滑道顶部和移动板表面的变向轮两次变向，最终连接到弹性压敏盒，所述升降绳经过对应纵向滑道顶部的变向轮变向后连接到移动板。

5.根据权利要求4所述的一种闸门表面平整度的检测装置，其特征是所述弹性压敏盒还设置有螺纹柱、钢板和工字形螺母，所述钢板卡在工字形螺母中，且钢板的上下边缘设置滑轮，滑轮卡在水平轨道中，可沿水平轨道移动，工字形螺母与螺纹柱拧紧连接，所述钢板设置有两个水平的通孔，所述两根测量绳分别穿过对应的通孔，控制弹性压敏盒的水平移动。

6.根据权利要求5所述的一种闸门表面平整度的检测装置，其特征是所述纵向滑道设置有滑槽，所述移动板设置有卡在滑槽中的“工”字形滑块，通过滑块在滑槽内滑动实现移动板在纵向滑道内上下移动；所述水平轨道包括两个轨道板条，所述轨道板条相对一侧设置有“凹”字形轨道槽，所述钢板上下边缘的滑轮卡在轨道槽中，且钢板的通孔均位于两个轨道板条的中间。

7.根据权利要求6所述的一种闸门表面平整度的检测装置，其特征是所述纵向滑道内固定有电磁铁，通电后，电磁铁吸附移动板在纵向滑道中，所述移动板选用含铁钴镍的金属材料。

8.根据权利要求7所述的一种闸门表面平整度的检测装置，其特征是数据仪设置有数据采集器、控制系统和显示屏，所述数据采集器与压力传感器通过数据线连接，显示屏显示数据采集器采集到和处理后的数据；所述数据仪内还设置有卷轴A和卷轴B，所述两根测量绳和两根升降绳分别按照相同的方向缠绕在卷轴A上，所述测量绳还缠绕在卷轴B四周，两根测量绳在卷轴B上缠绕方向相反，所述控制系统控制卷轴A和卷轴B的转动，且控制系统根据转动情况能够计算得出弹性压敏盒在闸门表面的位置，该位置能够通过直角坐标系的方式在显示屏上显示。

9.一种闸门表面平整度的检测方法，该检测方法应用如权利要求7所述的闸门表面平整度的检测装置，其特征是包括如下操作步骤：

（1）安装闸门表面平整度的检测装置：两个纵向滑道对称设置在闸门上游表面的两侧，两个纵向滑道中对称设置有移动板，移动板表面搭接水平轨道，水平轨道中安装弹性压敏盒，移动板和弹性压敏盒分别通过升降绳和测量绳与设置在闸门上方的数据仪内的卷轴连接，弹性压敏盒内的压力传感器通过数据线与数据仪内的数据采集器连接；

（2）建立坐标系：在显示屏上建立平面直角坐标系，选择任意一点作为平面直角坐标系的原点，闸门表面任意位置均可以通过平面直角坐标系表示；

（3）检测闸门表面：通过转动卷轴A实现移动板在纵向滑道内上下移动，同时测量绳也保持张紧状态，实现弹性压敏盒能够检测闸门的任意高度，通过转动卷轴B实现弹性压敏盒能够在水平轨道上水平移动，实现弹性压敏盒能检测闸门的任意水平位置，最终能够实现能够检测闸门表面的任意位置；

（4）数据处理：弹性压敏盒内的钢珠一侧抵压着闸门，另一侧抵压着弹簧，弹簧受到的挤压力通过压力传感器感应，并传送给数据仪记录和处理，闸门表面平整时，数据仪输出的电压信号平稳，闸门表面凹陷或凸起时，数据仪输出的电压信号发生相应的波动变化，电压信号结合弹性压敏盒的位置得出闸门表面平整情况，并显示在显示屏上。

10.根据权利要求9所述的一种闸门表面平整度的检测方法，其特征是所述步骤（3）中，通过显示屏给控制系统输入任意一个坐标值，控制系统能够控制卷轴A和卷轴B转动，使弹性压敏盒移动到对应坐标值的位置。