CN106643502B - 一种测量钢筋表面锈蚀分布特征的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量钢筋表面锈蚀分布特征的装置及方法，所述装置包括底座(1)、待测钢筋(2)、激光测距装置(5)，激光测距装置(5)的激光感测头通过移动装置在底座(1)上作上下、前后、左右移动，待测钢筋(2)通过夹持装置固定在底座(1)上，激光测距装置(5)与计算机(10)相连。本发明能够实现对不同种类、不同直径和不同锈蚀程度钢筋表面锈蚀坑分布位置、大小、深浅情况的全面、自动测试，可为钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀情况评定提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用激光测距装置测量锈蚀钢筋表面锈蚀坑分布特征的装置及方法，该装置和方法适用于对钢筋混凝土结构的性能评估。
背景技术
钢筋混凝土广泛应用于各种现代化工程建设中，但结构在常年运行中，由于材料自身特点以及使用环境的影响，使钢筋发生锈蚀，材料性能退化，导致结构承载能力和耐久性能降低，结构的可靠性能(安全性、适用性和耐久性)受到严重的威胁，因此对钢筋锈蚀情况的评定变得越来越重要。
锈蚀会导致钢筋截面积减小、钢筋与混凝土粘结力下降，使得构件的承载力和变形性能下降；另一方面锈蚀产物可引起混凝土开裂，从而进一步加剧钢筋的锈蚀，形成恶性循环。了解钢筋锈蚀程度，对评定钢筋混凝土结构使用性能有重要意义，但钢筋锈蚀是随机过程，钢筋锈蚀率可通过称重法确定，但对钢筋锈蚀程度及规律的研究，需要通过对钢筋表面锈蚀分布特征，即锈蚀坑大小、深浅以位置进行测量、统计并分析其分布规律。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种测量钢筋表面锈蚀分布特征的装置和方法，以实现对锈蚀钢筋表面锈蚀坑的大小、深浅及位置的自动、精确测量。
为实现上述技术效果，本发明公开了一种测量钢筋表面锈蚀分布特征的装置：所述装置包括底座、待测钢筋、激光测距装置，激光测距装置的激光感测头通过移动装置在底座上能上下、前后、左右移动，待测钢筋通过夹持装置固定在底座上，激光测距装置与计算机相连。
所述装置的进一步改进在于：所述移动装置包括：带螺孔支架、丝杠架、驱动装置a，激光感测头安装在所述带螺孔支架上，所述带螺孔支架与丝杆架相连，驱动装置a带动激光感测头沿丝杆架移动。
所述装置的进一步改进在于：所述夹持装置包括主动支座和从动支座，主动支座和从动支座均安装在底座上，主动支座和从动支座上均安装有夹持部件用于夹持待测钢筋，主动支座上安装有驱动装置b，可带动待测钢筋转动。
所述装置的进一步改进在于：所述夹持部件为弹簧夹头；所述驱动装置a和驱动装置b为步进电机。
本发明还公开了一种测量钢筋表面锈蚀分布特征的方法，以测量钢筋表面锈蚀坑大小、深度及位置，统计分析其分布规律，该方法包括如下步骤：
步骤一，将待测钢筋表面浮锈处理干净，并将待测钢筋校正为直条形式，校正精度根据激光测距装置所用激光感测头的有效测试范围确定；
步骤二，将激光测距装置的激光感测头安装在底座的移动装置上，调节移动装置使激光感测头位于测试的初始位置，用与待测钢筋同型号的未锈蚀钢筋作为标准钢筋，将所述标准钢筋通过夹持装置固定在底座上，校准激光感测头到标准钢筋表面的距离，确保激光感测头到待测钢筋表面的距离在有效测试范围内；
步骤三，通过计算机设定激光感测头的工作参数，激光感测头针对钢筋表面粗糙不平的特点，采用扩散反射模式，确保能接收到反射信号；根据激光感测头的工作参数和测量精度要求，确定所述标准钢筋的自转速度和激光感测头的平移速度，进而调节驱动装置a和驱动装置b的转速达到测试要求；
步骤四，标准钢筋在驱动装置b的带动下自转，而激光感测头在驱动装置a的带动下相对于标准钢筋的轴线水平移动，激光感测头向标准钢筋表面发射激光，同时接收反射信号，并将反射信号传到计算机内自动生成数据记录，从而得到标准钢筋的测量数据；
步骤五，取下标准钢筋，将待测钢筋通过夹持装置固定在底座上，重复步骤二-步骤四，从而得到待测钢筋的测量数据，通过比较待测钢筋和标准钢筋的测量数据，得到待测钢筋表面锈蚀坑大小、深度和位置的分布特征参数，对上述特征参数进行统计分析得到待测钢筋表面锈蚀坑分布规律。
本发明的有益效果是所述测量装置能够实现对不同种类、不同直径和不同锈蚀程度钢筋表面锈蚀坑分布位置、大小、深浅情况的全面、自动测试，可为钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀情况评定提供依据。该发明利用精度高、测试速度快、数据采集量大、自动化程度高的激光测距装置作为测试装置核心部件，配合带有转速可调，运行平稳的步进电机的夹持装置，实现对钢筋表面锈蚀分布特征参数的连续、全面和自动测试，提高了测试精度；同时增加了数据采集样本，且自动化程度较高，克服了人工采集数据有限的不足以及人工分次读数的误差累计。本发明的测量装置结构简单且使用方便，提高测试结果准确度的同时，还能节省相应的科研成本，特别是人工成本，对钢筋混凝土结构损伤程度评估研究的发展有积极意义。
附图说明
图1为一种测量钢筋表面锈蚀分布特征的装置的结构示意图。
图中：1、底座(带标尺)；2、待测钢筋；3、主动支座；4、从动支座；5、激光测距装置；6、带螺孔支架；7、丝杠架；8、步进电机a；9、步进电机b；10、计算机；11、U型支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参阅图1所示，本发明的测量钢筋表面锈蚀分布特征的装置包括底座1、待测钢筋2、激光测距装置5，钢制底座1带有可用于固定的槽位以及可用于标定距离的标尺，激光测距装置5的激光感测头通过移动装置在底座1上作上下、前后、左右移动，待测钢筋2通过夹持装置固定在底座1上，激光测距装置5与计算机10相连。激光测距装置具有精度高、数据采集和储存量大的优点，激光感测头朝待测钢筋表面发射激光、接收反射信号，经外接计算机分析计算，可精确测量钢筋表面锈蚀坑的深度。
移动装置包括：带螺孔支架6、丝杠架7、驱动装置a8，激光感测头安装在U型支架11上，激光感测头在U型支架11上能前后移动，U型支架11安装在所述带螺孔支架6上，激光感测头和U型支架11在带螺孔支架6上能上下移动，丝杠架7固定于底座1上，带螺孔支架6通过螺孔与丝杠架7的螺杆相连，并可沿螺杆移动，驱动装置a驱动螺杆旋转，从而带动激光感测头沿螺杆平行于待测钢筋的轴线移动。
夹持装置包括主动支座3和从动支座4，主动支座3和从动支座4均安装在底座1上，主动支座3和从动支座4上均安装有夹持部件用于夹持待测钢筋2，主动支座上安装有驱动装置b9可带动待测钢筋2转动。夹持部件可以是弹簧夹头，以适应各种不同直径、型号的被测钢筋的需求。所述驱动装置a8和驱动装置b9可以是步进电机，通过调整两个步进电机的转速与激光感测头的测试频率匹配，可实现对锈蚀钢筋表面锈坑尺寸、位置的准确、全面自动测试。
本发明的一种测量钢筋表面锈蚀分布特征的方法，包括如下步骤：
步骤一，将待测钢筋表面浮锈处理干净，并将待测钢筋校正为直条形式，校正精度根据激光测距装置所用激光感测头的有效测试范围确定；
步骤二，将激光测距装置的激光感测头安装在底座的移动装置上，调节移动装置使激光感测头位于测试的初始位置，用与待测钢筋同型号的未锈蚀钢筋作为标准钢筋，在标准钢筋和待测钢筋表面确定测量起点，然后将所述标准钢筋通过夹持装置固定在底座上，校准激光感测头到标准钢筋表面的距离，确保激光感测头到待测钢筋表面的距离在有效测试范围内；
步骤三，通过计算机设定激光感测头的工作参数，激光感测头针对钢筋表面粗糙不平的特点，采用扩散反射模式，确保能接收到反射信号；根据激光感测头的工作参数和测量精度要求，确定所述标准钢筋的自转速度和激光感测头的平移速度，进而调节驱动装置a和驱动装置b的转速达到测试要求；
步骤四，标准钢筋在驱动装置b的带动下自转，而激光感测头在驱动装置a的带动下相对于标准钢筋的轴线水平移动，激光感测头向标准钢筋2表面发射激光，同时接收反射信号，并将反射信号传到计算机内自动生成数据记录，从而得到标准钢筋的测量数据；
步骤五，取下标准钢筋，将待测钢筋通过夹持装置固定在底座上，调节移动装置使激光感测头位于测试的初始位置，重复步骤三-步骤四，从而得到待测钢筋的测量数据，通过比较待测钢筋和标准钢筋的测量数据，得到待测钢筋表面锈蚀坑大小、深度和位置的分布特征参数，对上述特征参数进行统计分析得到待测钢筋表面锈蚀坑分布规律。
最后应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种测量钢筋表面锈蚀分布特征的方法，其特征在于：该方法通过测量钢筋表面锈蚀分布特征的装置来实现，所述测量钢筋表面锈蚀分布特征的装置包括底座(1)、待测钢筋(2)、激光测距装置(5)，激光测距装置(5)的激光感测头通过移动装置在底座(1)上能上下、前后、左右移动，待测钢筋(2)通过夹持装置固定在底座(1)上，激光测距装置(5)与计算机(10)相连；所述移动装置包括：带螺孔支架(6)、丝杠架(7)、驱动装置a(8)，激光感测头安装在所述带螺孔支架(6)上，所述带螺孔支架(6)与丝杠架(7)相连，驱动装置a(8)带动激光感测头沿丝杠架(7)移动；所述夹持装置包括主动支座(3)和从动支座(4)，主动支座(3)和从动支座(4)均安装在底座(1)上，主动支座(3)和从动支座(4)上均安装有夹持部件用于夹持待测钢筋(2)，主动支座上安装有驱动装置b(9)可带动待测钢筋(2)转动；所述夹持部件为弹簧夹头；
所述方法包括如下步骤：
步骤一，将待测钢筋表面浮锈处理干净，并将待测钢筋校正为直条形式，校正精度根据激光测距装置所用激光感测头的有效测试范围确定；
步骤二，将激光测距装置的激光感测头安装在底座的移动装置上，调节移动装置使激光感测头位于测试的初始位置，用与待测钢筋同型号的未锈蚀钢筋作为标准钢筋，将所述标准钢筋通过夹持装置固定在底座上，校准激光感测头到标准钢筋表面的距离，确保激光感测头到待测钢筋表面的距离在有效测试范围内；
步骤三，通过计算机设定激光感测头的工作参数，激光感测头针对钢筋表面粗糙不平的特点，采用扩散反射模式，确保能接收到反射信号；根据激光感测头的工作参数和测量精度要求，确定所述标准钢筋的自转速度和激光感测头的平移速度，进而调节驱动装置a和驱动装置b的转速达到测试要求；
步骤四，标准钢筋在驱动装置b的带动下自转，而激光感测头在驱动装置a的带动下相对于标准钢筋的轴线水平移动，激光感测头向标准钢筋2表面发射激光，同时接收反射信号，并将反射信号传到计算机内自动生成数据记录，从而得到标准钢筋的测量数据；
步骤五，取下标准钢筋，将待测钢筋通过夹持装置固定在底座上，调节移动装置使激光感测头位于测试的初始位置，重复步骤三-步骤四，从而得到待测钢筋的测量数据，通过比较待测钢筋和标准钢筋的测量数据，得到待测钢筋表面锈蚀坑大小、深度和位置的分布特征参数，对上述特征参数进行统计分析得到待测钢筋表面锈蚀坑分布规律。
2.如权利要求1所述的一种测量钢筋表面锈蚀分布特征的方法，其特征在于：所述驱动装置a(8)和驱动装置b(9)为步进电机。
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