CN107063166A - 一种桥梁橡胶支座角度测量仪及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及桥梁支座角度测量仪以及测量方法。一种桥梁橡胶支座角度测量仪，包括角度测量模块（1），所述角速度测量模块（1）和MCU微处理模块（2）通过串口通信方式连接，所述MCU微处理模块（2）和LCD显示模块（3）、存储模块（4）和键控模块（5）连接，所述LCD显示模块（3）的作用是实时显示或锁定显示角度值，并显示系统的相关错误代码和报警代码信息；所述存储模块（4）的作用是存储测量结果，并和MCU微处理模块（2）之间进行交互，支持测量结果的数据写入和读取。本发明还提供了利用桥梁橡胶支座角度测量仪进行测量橡胶支座角度的方法。本发明提供的桥梁橡胶支座角度测量仪和测量方法测量方便，测量准确。
Description
技术领域
本发明属于桥梁检测技术领域，特别涉及桥梁支座角度测量仪以及测量方法。
背景技术
橡胶支座主要用于桥梁和桥墩之间连接，起到缓冲桥梁和桥墩之间作用力的作用，避免不必要的机械撞击造成的桥梁或桥墩留下可见裂纹或不可见内伤，从而影响桥梁寿命。橡胶式支座依靠自身的弹性形变来缓冲冲击力，但长时间支撑以及自身老化等因素影响，根据桥梁工程要求，当超过特定阈值时就将带来安全隐患，因此工程上要求定期测量橡胶支座的受剪角度。
传统的角度测量方法有目测估算法、特定角度比对法，但都具有测量方法不便、角度精度不高等问题，部分角度受到桥梁和桥墩连接处空间狭小的限制极难测量，直接影响到桥梁性能评测。此外，测量的角度通常需要后续处理，才能形成检测报告，直接影响测量的时效性和效率。因此，桥梁检测领域需要一种具有高效率、高精度、易操作的角度检测装置及其方法。
发明内容
所要解决的技术问题：
现有的桥梁橡胶支座角度测量方法不便、角度精度不高，估算角度不准确，人为读数误差和小空隙无法测量。
技术方案：
为了解决以上问题，本发明提供了一种桥梁橡胶支座角度测量仪，一种桥梁橡胶支座角度测量仪，包括角度测量模块1，所述角速度测量模块1和MCU微处理模块2通过串口通信方式连接，所述MCU微处理模块2和LCD显示模块3、存储模块4和键控模块5连接，所述LCD显示模块3的作用是实时显示或锁定显示角度值，并显示系统的相关错误代码和报警代码信息；所述存储模块4的作用是存储测量结果，并和MCU微处理模块2之间进行交互，支持测量结果的数据写入和读取。
所述角度测量模块1包括倾角模块15和底座，所述底座由水平底座13和竖直底座14组成，所述水平底座13和竖直底座14通过自复位活动关节16连接，所述倾角模块设置在竖直底座14上。
所述的倾角模块15种包括一个三轴加速度计和一个STM32的微处理器。
所述三轴加速度计的型号为MPU6050。
还设一手柄通过中空伸缩杆和角度测量模块连接， 所述LCD显示模块3和键控模块5设置在手柄上，MCU微处理模块2、存储模块4内置于手柄内，手柄内还设置电池，所述电池电源线和倾角模块5的数据线设置在中空伸缩杆内，另一端和电池、MCU微处理模块2连接。
本发明还提供了利用桥梁橡胶支座角度测量仪进行测量橡胶支座角度的方法。
有益效果：
本发明提供的桥梁橡胶支座角度测量仪以及测量方法具有以下优点，
①测量方便，精度高；②可以在狭窄的空间里使用；③可以实时显示数据；④成本低，方便推广使用；⑤测量时摆放不正时可以发出警报；⑥对操作人员的要求不高；⑦方便对各个橡胶支撑座进行数据记录，并能对一定区域内、一定时期内的橡胶支撑座进行空间域、时间域的大数据分析，为桥梁使用效果提供可靠依据。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作流程图。
图3 角度测量模块结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种桥梁橡胶支座角度测量仪，一种桥梁橡胶支座角度测量仪，包括角度测量模块1，所述角速度测量模块1和MCU微处理模块2通过串口通信方式连接，所述MCU微处理模块2和LCD显示模块3、存储模块4和键控模块5连接，所述LCD显示模块3的作用是实时显示或锁定显示角度值，并显示系统的相关错误代码和报警代码信息；所述存储模块4的作用是存储测量结果，并和MCU微处理模块2之间进行交互，支持测量结果的数据写入和读取。
所述MCU微处理模块2可以读取串口输出的角度数据，并且可以向模块发送单次测量指令、连续测量指令、校零指令，所述指令是芯片内部集成，16进制指令等，所有的指令通过按键中断的方式发送。MCU微处理模块2内部集成了基于数据的设备状态检测功能，主要用来检测角度测量模块的状态，依此来避免错误测量，降低测量误差，目前基于数据的设备状态检测是通过超范围检测和相邻值变化率计算来确定设备状态，如果超范围或者变化率超过阈值，会返回错误信息。
所述角度测量模块1包括倾角模块15和底座，所述底座由水平底座13和竖直底座14组成，所述水平底座13和竖直底座14通过自复位活动关节16连接，所述倾角模块设置在竖直底座14上。
底座由水平底座13和垂直底座14两部分组成。校零时，倾角模块15可沿自复位活动关节16旋转，此角度的变化便反应橡胶支座剪切角的变化。
所述的倾角模块15种包括一个三轴加速度计和一个STM32的微处理器。三轴交加速度计负责采集以加速度计模块为原点的三维坐标系的三个维度上的模块的加速度和角速度，STM32的微处理器负责将瞬时的加速度和角速度转换为当前与零点的角度值。
所述三轴加速度计的型号为MPU6050。
还设一手柄通过中空伸缩杆和角度测量模块1连接， 所述LCD显示模块3和键控模块5设置在手柄上，MCU微处理模块2、存储模块4内置于手柄内，手柄内还设置电池，所述电池电源线和倾角模块5的数据线设置在中空伸缩杆内，另一端和电池、MCU微处理模块2连接。
本发明还提供了提供了利用桥梁橡胶支座角度测量仪进行测量橡胶支座角度的方法，包括以下的步骤：一测量准备工作：①系统校零，过程如下：竖直底座14旋转至水平位置，保证其与水平底座13的夹角为180°，按下键控模块5上面的“校零/检测”按钮，系统记录角度初始参考值，完成后，竖直底座14会由于自复位活动关节16的作用自动弹出和橡胶支座贴合；②清理杂质，清理桥梁和桥墩间的碎石、浮尘杂质，保证测量角度的接触面与水平底座13和竖直底座14间有效接触；二倾角测量过程如下：①调整伸缩杆长度，将角度测量模块1安装在中空伸缩杆的一端；②手持中空伸缩杆另一端手柄，将倾角模块15的底座推进待测橡胶支座所在的桥梁和桥墩的空间内，保持水平底座13紧贴桥墩上表面；③在伸缩杆的手柄端点击“校零/检测”按钮，静置2-3秒；④待校零绿灯亮起后，竖直底座14会自动弹起并紧贴橡胶支座侧面；此后，系统会每间隔0.2秒测量一组倾角数值，连续测量三组后，系统自动对该三组测量值进行核对，判断是否处于测量的极限范围内，同时反馈倾角模块15的工作状态是否正常；若设备状态正常，LCD显示模块3就绪，否则，LCD显示模块3显示报错信息，重新检查放置位置、放置角度，调整后重复以上动作；⑤开始测量：点击测量按钮测量倾角数值，若倾角在正常范围，显示角度值；若倾角不在正常范围内，则会显示角度值，同时发出警报信息；⑥在正常的状态下，点击“存储”按钮，将该值存入存储模块4，系统进行后续查询和计算处理；异常状态下：会提示异常原因，重复校零过程、设备状态检测过程，直至正常。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (6)
1.一种桥梁橡胶支座角度测量仪，其特征在于：包括角度测量模块（1），所述角速度测量模块（1）和MCU微处理模块（2）通过串口通信方式连接，所述MCU微处理模块（2）和LCD显示模块（3）、存储模块（4）和键控模块（5）连接，所述LCD显示模块（3）的作用是实时显示或锁定显示角度值，并显示系统的相关错误代码和报警代码信息；所述存储模块（4）的作用是存储测量结果，并和MCU微处理模块（2）之间进行交互，支持测量结果的数据写入和读取。
2.如权利要求1所述的桥梁橡胶支座角度测量仪，其特征在于：所述角度测量模块（1）包括倾角模块（15）和底座，所述底座由水平底座（13）和竖直底座（14）组成，所述水平底座（13）和竖直底座（14）通过自复位活动关节（16）连接，所述倾角模块设置在竖直底座（14）上。
3.如权利要求2所述的桥梁橡胶支座角度测量仪，其特征在于：所述的倾角模块（15）种包括一个三轴加速度计和一个STM32的微处理器。
4.如权利要求3所述的桥梁橡胶支座角度测量仪，其特征在于：所述三轴加速度计的型号为MPU6050。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述的桥梁橡胶支座角度测量仪，其特征在于：还设一手柄通过中空伸缩杆和角度测量模块连接， 所述LCD显示模块（3）和键控模块（5）设置在手柄上，MCU微处理模块（2）、存储模块（4）内置于手柄内，手柄内还设置电池，所述电池电源线和倾角模块（5）的数据线设置在中空伸缩杆内，另一端和电池、MCU微处理模块（2）连接。
6.一种利用如权利要求1-5任一权利要求所述的桥梁橡胶支座角度测量仪测量桥梁橡胶支座角度的方法，包括以下的步骤：（一）测量准备工作：①系统校零，过程如下：竖直底座（14）旋转至水平位置，保证其与水平底座（13）的夹角为180°，按下键控模块（5）上面的“校零/检测”按钮，系统记录角度初始参考值，完成后，竖直底座（14）会由于自复位活动关节（16）的作用自动弹出和橡胶支座贴合；②清理杂质，清理桥梁和桥墩间的碎石、浮尘杂质，保证测量角度的接触面与水平底座（13）和竖直底座（14）间有效接触；（二）倾角测量过程如下：①调整伸缩杆长度，将角度测量模块（1）安装在中空伸缩杆的一端；②手持中空伸缩杆另一端手柄，将倾角模块（15）的底座推进待测橡胶支座所在的桥梁和桥墩的空间内，保持水平底座（13）紧贴桥墩上表面；③在伸缩杆的手柄端点击“校零/检测”按钮，静置2-3秒；④待校零绿灯亮起后，竖直底座（14）会自动弹起并紧贴橡胶支座侧面；此后，系统会每间隔0.2秒测量一组倾角数值，连续测量三组后，系统自动对该三组测量值进行核对，判断是否处于测量的极限范围内，同时反馈倾角模块（15）的工作状态是否正常；若设备状态正常，LCD显示模块（3）就绪，否则，LCD显示模块（3）显示报错信息，重新检查放置位置、放置角度，调整后重复以上动作；⑤开始测量：点击测量按钮测量倾角数值，若倾角在正常范围，显示角度值；若倾角不在正常范围内，则会显示角度值，同时发出警报信息；⑥在正常的状态下，点击“存储”按钮，将该值存入存储模块（4），系统进行后续查询和计算处理；异常状态下：会提示异常原因，重复校零过程、设备状态检测过程，直至正常。
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