CN110360957B - 一种h型钢构热加工过程角变形测量方法 - Google Patents

一种h型钢构热加工过程角变形测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，属于H型钢检测领域，一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，首先将H钢放置在测量装置上并控制驱动限位板将H钢抵住，使H钢被固定，然后控制激光测距仪沿齿条齿轮滑轨前进，前进过程中对H钢测量；激光测距仪沿齿轮滑轨运行时，第一激光测距传感器和第二激光测距传感器测得测点Y和Z的数据，控制X轴位移电机将激光测距仪移动到齿条齿轮滑轨的另一点并重复执行A步骤，直至滑台与限位板上的接触传感器接触，计算机根据若干组测点数据重建出H型钢三维图形并计算出H钢的角变形量，本方案方便计算H钢变形角，方便不同尺寸的H钢进行角变形量检测，且检测快速，稳定。

Description

一种H型钢构热加工过程角变形测量方法
技术领域
本发明涉及H型钢检测领域，更具体地说，涉及一种H型钢构热加工过程角变形测量方法。
背景技术
随着国家的进步及发展，钢结构产业越来越受到重视，同时钢结构生产所需要的设备也得到较快发展，用于钢结构方面的机床品种越来越多，其中尤以平面钻孔设备和三维钻孔设备最受欢迎。而对于三维钻孔设备而言，在桥梁所用H型钢和汽车平衡轴的钻孔加工中，对孔的位置沿工件的实际中心线对称分布精度要求相当高。有的工件是标准的截面，其变形量较小，将工件的宽度尺寸值直接输入数控系统。但是现在有不少H型钢为焊接成型，其角变形较大，且矫正工艺较差，无法保证H钢热加工变形后矫正的准确性。
现有的对H型钢角变形测量测量方式往往采用人工测量，人工测量的结果容易出现较大的误差，可能不准确，不能满足精度要求；且变形后的矫正力设置大多依据工人经验，大多不够准确，不能很好的对变形H钢进行矫正。
目前虽然也有对H型钢形位变形量的测量装置，但目前的装置大多结构都较复杂，加工困难，装配要求高，检测也不够全面。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，它可以实现方便不同尺寸的H钢进行角变形量检测，且检测快速，稳定。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，包括以下步骤：
A1、首先将待测H钢水平放置在测量装置的基板上并控制双轴电动气缸驱动限位板将H钢抵住，使H钢被固定，然后技术人员控制激光测距仪沿齿条齿轮滑轨前进，前进过程中对H钢测量；
A2、测量工作包括：激光测距仪沿齿轮滑轨运行时，第一激光测距传感器和第二激光测距传感器测得测点Y和Z的数据；Z轴位移电机控制第一激光测距传感器从下往上测量时，可以获得到H钢翼板上一条测量线的坐标D1数组，在Y轴位移电机控制第二激光测距传感器从左至右测量时，可以获得到H钢翼板上一条测量线的坐标D2数组；
A3、控制X轴位移电机将激光测距仪移动到齿条齿轮滑轨的另一点并重复执行A2步骤，直至滑台与限位板上的接触传感器接触；
A4、取得多组数据后，通过无线信号传输模块将数据传输至计算机，计算机根据若干组测点数据构成一个H切面，再通过多个H切面重建出H型钢结构三维图形；
A5、由D1，D2计算出翼板上的测量线与腹板的夹角，以及钢构件相对导轨的水平旋转角度，由测量线与腹板的夹角和钢构件相对导轨的水平旋转角度计算出翼板与腹板实际弯曲角度，以此获得H钢的变形角度。
进一步的，所述测量装置包括基板，所述基板的上端固定连接有一对齿轮齿条滑轨，一对所述齿轮齿条滑轨上均滑动连接有滑台，所述滑台上连接有与齿轮齿条滑轨相匹配的X轴位移电机，一对所述滑台之间连接有激光测距仪，所述激光测距仪内转动连接有一对纵向丝杆，所述纵向丝杆上螺纹连接有第一激光测距传感器，所述激光测距仪的上端固定连接有与纵向丝杆相匹配的Z轴位移电机，所述激光测距仪的内壁上端转动连接有横向丝杆，所述激光测距仪的顶端固定连接有与横向丝杆相匹配的Y轴位移电机，所述横向丝杆与Y轴位移电机之间连接有转向齿轮组，所述横向丝杆上螺纹连接有第二激光测距传感器，方便全面的检测和H钢的三维重建。
进一步的，所述基板的两端分别固定连接有固定板和安装板，所述固定板上铺设有磁铁层，易于使固定板与H钢紧密贴合，保证测量初始点的准确。
进一步的，所述安装板上固定连接有双轴电动气缸，所述双轴电动气缸的伸缩端上固定连接有限位板，所述限位板上连接有一对与滑台相匹配的接触传感器，所述接触传感器与X轴位移电机信号连接，通过固定板和限位板将H钢固定，保证测量时H钢可以保持稳定状态
进一步的，所述第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的测量误差均小于0.1mm。
进一步的，所述基板为梯形板材，所述基板的上表面与第一激光测距传感器的最低测量高度位于同一水平面，易于使激光测距传感器将H钢全面检测。
进一步的，所述转向齿轮组包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与横向丝杆固定连接，所述第二锥齿轮与激光测距仪的内壁转动连接，所述Y轴位移电机的动力输出端与第二锥齿轮固定连接，方便控制横向丝杆的转动。
进一步的，所述激光测距仪上连接有无线信号传输模块和数据储存模块，所述测量装置外设置有计算机，所述计算机内连接有数据处理模块，所述无线信号传输模块与计算机信号连接，方便大量数据的集中保存和计算。
进一步的，所述滑台的截面呈L型，所述滑台的底端连接有多个滚珠，方便滑台在基板上的滑动。
进一步的，所述X轴位移电机的动力输出端上固定连接有与齿轮齿条滑轨相匹配的移动齿轮。
2.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案控制激光测距仪携带激光测距传感器沿齿轮齿条滑轨运行，运行过程中，两个激光测距传感器分别测得H钢上的多个测点Y和测点Z的数据，通过若干组测点数据可以构成一个H钢切面；激光测距仪沿齿轮齿条滑轨移动到下一个测量取样点重复上述步骤即可得到另一个H钢切面；测得多个H钢切面即可重建出H型钢结构三维图形，技术人员可根据该H型钢结构三维图形进行应力形变分析，和计算矫正力，通过重建H钢三维模型来进行可视化应力形变分析，清晰明了，也方便计算矫正力。
(2)本方案使用一对可纵向移动的第一激光测距传感器和一个可横向移动的第二激光测距传感器对H钢进行检测，并通过沿齿轮齿条滑轨运动的激光测距仪带动多个激光测距传感器沿H钢长度方向运动，易于使H钢被全面检测，保证了三维模型重建的准确性。
(3)本方案使用固定板和限位板来将H钢定位，且限位板上连接有用于终止激光测距仪位移的接触传感器，易于使H钢被检测时保持稳定，保证了激光测距仪可将H钢从头至尾的检测。
附图说明
图1为本发明的测量装置的立体图；
图2为本发明的测量装置的俯视图；
图3为本发明的测量装置的剖视图；
图4为图3中A处的结构示意图；
图5为本发明的激光测距传感器测量截面测点示意图；
图6为本发明的变形角计算原理图。
图中标号说明：
1基板、2齿轮齿条滑轨、3滑台、31 X轴位移电机、4激光测距仪、41纵向丝杆、42 Z轴位移电机、43第一激光测距传感器、44横向丝杆、45 Y轴位移电机、46转向齿轮组、4601第一锥齿轮、4602第二锥齿轮、47第二激光测距传感器、5固定板、6安装板、7双轴电动气缸、8限位板、81接触传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，包括以下步骤：
A1、首先将待测H钢水平放置在测量装置的基板1上并控制双轴电动气缸7驱动限位板8将H钢抵住，使H钢被固定，然后技术人员控制激光测距仪4沿齿条齿轮滑轨2前进，前进过程中对H钢测量；
A2、测量工作包括：激光测距仪4沿齿轮滑轨2运行时，第一激光测距传感器43和第二激光测距传感器47测得测点Y和Z的数据，其中Y是激光测距仪距离信号，Z为伺服位移脉冲信号；Z轴位移电机42控制第一激光测距传感器43从下往上测量时，可以获得到H钢翼板上一条测量线的坐标D1数组，在Y轴位移电机45控制第二激光测距传感器47从左至右测量时，可以获得到H钢翼板上一条测量线的坐标D2数组；
A3、控制X轴位移电机31将激光测距仪4移动到齿条齿轮滑轨2的另一点并重复执行A2步骤，直至滑台3与限位板8上的接触传感器81接触；
A4、取得多组数据后，通过无线信号传输模块将数据传输至计算机，计算机根据若干组测点数据构成一个H切面，再通过多个H切面重建出H型钢结构三维图形；
A5、由D1，D2计算出翼板上的测量线与腹板的夹角，以及钢构件相对导轨的水平旋转角度，由测量线与腹板的夹角和钢构件相对导轨的水平旋转角度计算出翼板与腹板实际弯曲角度，以此获得H钢的变形角度。
请参阅图1、图2一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，包括测量装置，测量装置包括基板1，基板1的上端固定连接有一对齿轮齿条滑轨2，一对齿轮齿条滑轨2上均滑动连接有滑台3，滑台3的截面呈L型，滑台3的底端连接有多个滚珠，方便滑台3在基板1上的滑动，滑台3上连接有与齿轮齿条滑轨2相匹配的X轴位移电机31，X轴位移电机31的动力输出端上固定连接有与齿轮齿条滑轨2相匹配的移动齿轮，基板1为梯形板材，基板1的上表面与第一激光测距传感器43的最低测量高度位于同一水平面，基板1的两端分别固定连接有固定板5和安装板6，固定板5上铺设有磁铁层，通过磁铁层吸引H钢，使H钢与固定板5紧密贴合，安装板6上固定连接有双轴电动气缸7，双轴电动气缸7的伸缩端上固定连接有限位板8，限位板8上连接有一对与滑台3相匹配的接触传感器81，接触传感器81与齿轮X轴位移电机31信号连接，当滑台3与接触传感器81接触，此时激光测距仪4运动至H钢的尾端，完成了一次H钢的检测，接触传感器81被滑台3触发后发送信号给X轴位移电机31，使X轴位移电机31停止反转，使激光测距仪4复位，激光测距仪4复位过程中会再一次对H钢进行一次全面检测，本方案使用固定板6和限位板8来将H钢定位，且限位板8上连接有用于终止激光测距仪4位移的接触传感器81，易于使H钢被检测时保持稳定，保证了激光测距仪4可将H钢从头至尾的检测。
请参阅图1和图3，一对滑台3之间连接有激光测距仪4，激光测距仪4内转动连接有一对纵向丝杆41，纵向丝杆41上螺纹连接有第一激光测距传感器43，激光测距仪4的上端固定连接有与纵向丝杆41相匹配的Z轴位移电机42，激光测距仪4的内壁上端转动连接有横向丝杆44，激光测距仪4的顶端固定连接有与横向丝杆44相匹配的Y轴位移电机45。
请参阅图3和图4，横向丝杆44与Y轴位移电机45之间连接有转向齿轮组46，横向丝杆44上螺纹连接有第二激光测距传感器47，转向齿轮组46包括相互啮合的第一锥齿轮4601和第二锥齿轮4602，第一锥齿轮4601与横向丝杆44固定连接，第二锥齿轮4602与激光测距仪4的内壁转动连接，Y轴位移电机45的动力输出端与第二锥齿轮4602固定连接，第一激光测距传感器43和第二激光测距传感器47的测量误差均小于0.1mm。
方案使用一对可纵向移动的第一激光测距传感器42和一个可横向移动的第二激光测距传感器47对H钢进行检测，并通过沿齿轮齿条滑轨2运动的激光测距仪4带动多个激光测距传感器沿H钢长度方向运动，易于使H钢被全面检测，保证了三维模型重建的准确性.
激光测距仪4上连接有无线信号传输模块和数据储存模块，测量装置外设置有计算机，计算机内连接有数据处理模块，无线信号传输模块与计算机信号连接，通过计算机内的数据处理模块对测量数据进行计算和三维重建，形变的计算误差小于2mm。
请参阅图5，激光测距仪4携带激光测距传感器沿齿轮齿条滑轨2运行，运行过程中，两个激光测距传感器分别测得H钢上的多个测点Y和测点Z的数据，其中Y是激光测距仪距离信号，Z是机器人伺服位移脉冲信号；通过若干组测点数据可以构成一个H钢切面；激光测距仪4沿齿轮齿条滑轨2移动到下一个测量取样点重复上述步骤即可得到另一个H钢切面；测得多个H钢切面即可重建出H型钢结构三维图形，技术人员可根据该H型钢结构三维图形进行应力形变分析，和计算矫正力。
请参阅图5和图6，以测量翼板的上部为例(H钢的中间横板为腹板，两端竖板为翼板)，由测得的D1，D2可以计算出翼板上的测量线与腹板的夹角，相当于图6中的∠AOC，同样可以计算钢构件相对导轨的水平旋转角度，相当于图6中的∠BOC。
由∠AOC和∠BOC可以计算出翼板与腹板实际弯曲角度为∠AOB，即：cos(∠AOB)＝cos(∠AOC)/cos(∠BOC)。
上述计算方法的前提为：腹板无形变，翼板以腹板为分界，分为四个平面，且翼板板面上无形变。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
A1、首先将待测H钢水平放置在测量装置的基板(1)上并控制双轴电动气缸(7)驱动限位板(8)将H钢抵住，使H钢被固定，然后技术人员控制激光测距仪(4)沿齿轮齿条滑轨(2)前进，前进过程中对H钢测量；
A2、测量工作包括：激光测距仪(4)沿齿轮齿条滑轨(2)运行时，第一激光测距传感器(43)和第二激光测距传感器(47)测得测点Y和Z的数据，Z轴位移电机(42)控制第一激光测距传感器(43)从下往上测量时，可以获得到H钢翼板上一条测量线的坐标D1数组，在Y轴位移电机(45)控制第二激光测距传感器(47)从左至右测量时，可以获得到H钢翼板上一条测量线的坐标D2数组；
A3、控制X轴位移电机(31)将激光测距仪(4)移动到齿轮齿条滑轨 (2)的另一点并重复执行A2步骤，直至滑台(3)与限位板(8)上的接触传感器(81)接触；
A4、取得多组数据后，通过无线信号传输模块将数据传输至计算机，计算机根据若干组测点数据构成一个H切面，再通过多个H切面重建出H型钢结构三维图形；
A5、由D1，D2计算出翼板上的测量线与腹板的夹角，以及钢构件相对导轨的水平旋转角度，由测量线与腹板的夹角和钢构件相对导轨的水平旋转角度计算出翼板与腹板实际弯曲角度，以此获得H钢的变形角度。
2.根据权利要求1所述的一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，包括测量装置，其特征在于：所述测量装置包括基板(1)，所述基板(1)的上端固定连接有一对齿轮齿条滑轨(2)，一对所述齿轮齿条滑轨(2)上均滑动连接有滑台(3)，所述滑台(3)上连接有与齿轮齿条滑轨(2)相匹配的X轴位移电机(31)，一对所述滑台(3)之间连接有激光测距仪(4)，所述激光测距仪(4)内转动连接有一对纵向丝杆(41)，所述纵向丝杆(41)上螺纹连接有第一激光测距传感器(43)，所述激光测距仪(4)的上端固定连接有与纵向丝杆(41)相匹配的Z轴位移电机(42)，所述激光测距仪(4)的内壁上端转动连接有横向丝杆(44)，所述激光测距仪(4)的顶端固定连接有与横向丝杆(44)相匹配的Y轴位移电机(45)，所述横向丝杆(44)与Y轴位移电机(45)之间连接有转向齿轮组(46)，所述横向丝杆(44)上螺纹连接有第二激光测距传感器(47)。
3.根据权利要求1或2所述的一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，其特征在于：所述基板(1)的两端分别固定连接有固定板(5)和安装板(6)，所述固定板(5)上铺设有磁铁层。
4.根据权利要求3所述的一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，其特征在于：所述安装板(6)上固定连接有双轴电动气缸(7)，所述双轴电动气缸(7)的伸缩端上固定连接有限位板(8)，所述限位板(8)上连接有一对与滑台(3)相匹配的接触传感器(81)，所述接触传感器(81)与X轴位移电机(31)信号连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，其特征在于：所述第一激光测距传感器(43)和第二激光测距传感器(47)的测量误差均小于0.1mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，其特征在于：所述基板(1)为梯形板材，所述基板(1)的上表面与第一激光测距传感器(43)的最低测量高度位于同一水平面。
7.根据权利要求2所述的一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，其特征在于：所述转向齿轮组(46)包括相互啮合的第一锥齿轮(4601)和第二锥齿轮(4602)，所述第一锥齿轮(4601)与横向丝杆(44)固定连接，所述第二锥齿轮(4602)与激光测距仪(4)的内壁转动连接，所述Y轴位移电机(45)的动力输出端与第二锥齿轮(4602)固定连接。
8.根据权利要求1或2所述的一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，其特征在于：所述激光测距仪(4)上连接有无线信号传输模块和数据储存模块，所述测量装置外设置有计算机，所述计算机内连接有数据处理模块，所述无线信号传输模块与计算机信号连接。
9.根据权利要求1或2所述的一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，其特征在于：所述滑台(3)的截面呈L型，所述滑台(3)的底端连接有多个滚珠。
10.根据权利要求1或2所述的一种H型钢构热加工过程角变形测量方法，其特征在于：所述X轴位移电机(31)的动力输出端上固定连接有与齿轮齿条滑轨(2)相匹配的移动齿轮。
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