CN110595402B - 一种楼板测厚仪误差检测校准装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种楼板测厚仪误差检测校准装置与方法。包括标准块机构、楼板测厚仪检测机构和发射探头循扫机构，发射探头循扫机构安装在楼板测厚仪检测机构上；置物平板位于扫描平板正下方，置物平板两端通过光栅尺竖直滑动安装于装置支撑架上；置物平板上为置物区域并装接收探头，扫描平板下表面有箔式应变片；滚珠丝杆外螺纹套装有滚珠丝杆螺母座，滚珠丝杆螺母座嵌装在导轨上，滚珠丝杆螺母座底端经伸缩杆安装扫描探头。本发明能够更好真实的检验实际中楼板测厚仪的检测数据，更好的检验楼板的合格率，减小检验过程中空气介质层相较于实际中的楼板的误差，可作为检验机构和仪器使用检定单位的自检装置。

Description

一种楼板测厚仪误差检测校准装置与方法

技术领域

本发明涉及建筑工程产品质量检测检验过程中的误差检测分析与计量校准领域，具体涉及了一种楼板测厚仪误差检测校准装置与方法。

背景技术

随着现代社会建筑的发展，楼板厚度检测这样的安全性保证成为人们的首要考虑，因此市场上的楼板测厚仪被用于测量楼板厚度的过程中，其准确性精度需要得到完全保证，以保证工程质量的绝对安全，避免楼板因质量不达标而出现的安全问题，在对于楼板测厚仪仪器的质量精度检测检验过程中，传统的检验方法是手动添加不同厚度的标准块来模拟检验不同厚度的楼板。

所以针对楼板测厚仪的误差检测校准就显得十分重要，然而目前市面上没有相对应的高精度自动化检测装置，在传统检验的过程中，从探头扫描的平板到接收探头表面的厚度这个中间层是空气介质层，相对于真实的水泥板介质层来说，电磁运动学原理在不同的介质的传播规律和相关衰减参数是不同的，这也就会对检测的数据会产生一定的误差，进而可能对仪器检测产生一定的误判；对于模拟不同厚度的楼板，需要通过人工手动更换不同厚度的标准块，这样既不方便真正的检验，还会进一步增加误差，而且手动移动扫描探头的情况下，不能很好的保证其均匀的移动速度，也会对其检测厚度的位置产生一定的误判。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种楼板测厚仪误差检测校准装置与方法。本发明装置可作为检验机构和仪器使用检定单位的自检装置。

本发明所采用的技术方案是：

一、一种楼板测厚仪误差检测校准装置：

整个装置包括标准块机构、楼板测厚仪检测机构、数据处理台和发射探头循扫机构；标准块机构底部安装有万向轮，通过万向轮支撑于地面，发射探头循扫机构安装在楼板测厚仪检测机构上。

所述楼板测厚仪检测机构主要由置物平板、扫描平板、接收探头固定板和光栅尺组成，扫描平板通过两侧的装置支撑架固定布置，置物平板位于扫描平板正下方，置物平板下方设有接收探头固定板，置物平板和接收探头固定板之间固定安装有接收探头，置物平板和接收探头固定板通过光栅尺竖直滑动安装于装置支撑架上；置物平板上表面作为置物区域，置物区域上放置楼板，扫描平板下表面中央布置有两箔式应变片，两箔式应变片关于扫描平板下表面中心点对称分布；接收探头固定板上方有放置一接收探头，用以接收发射探头发射的电磁信号。

所述发射探头循扫机构包括滚珠丝杆和滚珠丝杆螺母座，滚珠丝杆位于扫描平板上方，滚珠丝杆外通过螺纹套装有滚珠丝杆螺母座形成丝杆螺母副，滚珠丝杆两侧设有导轨，滚珠丝杆螺母座两侧同时滑动嵌装在导轨上，滚珠丝杆螺母座底端安装有一伸缩杆，楼板测厚仪的发射探头固定在伸缩杆下端，发射探头用于接触到扫描平板上表面；扫描平板两侧的竖直支架顶面开设有条形的导向槽，导向槽中均安装有滑块，滚珠丝杆两端支撑于两侧的滑块，滚珠丝杆垂直于导向槽的方向，其中一侧的竖直支架侧部安装有一小型电机，小型电机的输出轴经齿轮带传动和位于小型电机上方的齿轮同步传动连接，齿轮经联轴器和滚珠丝杆的端部同轴连接。

本发明的功能是实现对于楼板厚度高精度测量，同时对检测过程中的空气层进行测量补偿，减小空气介质层对于电磁信号引起的误差，并且采用自行设计的中心旋转式的标准块。

所述的万向轮主要用于整个装置的移动便捷性，本发明中主要用于标准块机构中的剪叉式升降台上。

所述的标准块机构包括剪叉式升降台和布置在剪叉式升降台上的多块亚克力板标准块；各块规格不同的亚克力板标准块层叠布置，各块亚克力板标准块的一端开有通孔，柱体贯穿各块亚克力板标准块的通孔，柱体通过滚珠和通孔孔壁配合安装，柱体底部固定于剪叉式升降台上，使得各块规格不同的亚克力板标准块铰接安装于剪叉式升降台上。

所述的亚克力板标准块加入有玻璃纤维。

所述光栅尺包括相配合连接的光栅头和光栅尺尺杆，光栅尺尺杆嵌装在装置支撑架侧面开设的竖直导槽中，光栅头和置物平板相固定连接。

控制装置箱安装于楼板测厚仪检测机构的左侧，主要用于驱动置物平板升降，主要有作为驱动置物平板升降的伺服电机，以及伺服驱动器、减速器和采集控制器等。

二、一种楼板测厚仪误差检测校准方法，采用上述装置，方法步骤如下：

S1：控制伸缩杆伸缩至发射探头和扫描平板的上表面刚好接触；

S2：驱动小型电机工作带动滚珠丝杆转动，通过传动进而带动滚珠丝杆螺母座水平移动，进而带动发射探头开始自扫描平板上表面的一端向另一端非匀速运动，在运动过程中：

记录接收探头实时所接收的测量值作为厚度值，当信号量值出现最大时，说明发射探头与接收探头的中心点完全重合，此时位置记为第一位置a，所测量的厚度值即为空气介质层下第一检测值N1；

S3：将不同规格的亚克力板标准块依次放置于扫描平板和置物平板之间，将发射探头移动到第一位置a处，通过接收探头接收的厚度值作为标准块介质层下的第二检测值N2，将第一检测值N1和第二检测值N2做差获得误差，用误差对发射探头与接收探头进行校准。

所述的亚克力板标准块作为楼板的模拟物，具体实施中采用待测的楼板代替亚克力板标准块。

用误差对发射探头与接收探头进行校准，具体是重复上述过程，得出多组空气介质层和标准块介质层的检测值数据进行对比，利用最小二乘法进行数据拟合获得补偿量，并且将补偿量加入接收探头的数据采集处理中，使得在没有标准块、空气介质层的情况下发射探头扫描检测过程中得出的检测数据为标准块情况下的检测数据，即为准确的数据。

所述的扫描平板采用非金属。

在检测数据传输回数据时，可将实际检测的空气加标准块介质补偿为全标准块介质，这样实际检测的数据就不会有中间空气介质引起的误差，能够更好真实的检验实际中楼板测厚仪的检测数据，更好的检验楼板的合格率，减小检验过程中空气介质层相较于实际中的楼板层的误差。

本发明的整体工作步骤如下：

S1:自零点位确定。

S2：标准块模拟的水泥板介质层情况下的厚度检测。

S3：空气介质层情况下的厚度检测。

S4：利用最小二乘法进行相关拟合补偿。

本发明的有益效果是：

1)本发明中发射探头循扫机构结构简单，能够实现检测点精确定位，并且通过做水平运动得到多组检测厚度值，提高检测数据的精准性；采用自行设计的标准块机构代替传统手动叠加标准块的方式，提高了自动化水平，降低操作的繁琐性。

2)本发明中通过补偿的方式将设备间的介质层从空气补偿为模拟实际应用中的水泥板，因待测楼板测厚仪实际测量物中距离间隔为水泥物，而设备实际间隔为空气，避免了因两种介质层的不同而带来的检测误差而产生精度上的一定的误判，后续即使空气介质层情况下的厚度检测值也即为加了标准块模拟实际应用中水泥板介质层的厚度检测值。

本发明可作为楼板测厚仪生产厂家、使用单位自检，尤其是计量院、质检院等相关检定单位对楼板测厚仪的精度检测的标准装置，大大提高了自动化水平和精确性，避免了材料对电磁影响，介质层不同产生的误判等因素。

附图说明

图1是本发明中补偿流程图。

图2是本发明中整体装置示意图。

图3是本发明中标准块机构需要时示意图。

图4是本发明中楼板测厚仪检测机构示意图。

图5是本发明中发射发射探头循扫机构示意图。

图6是本发明中两应变片的分布示意图。

图7是本发明中置物平板连接光栅尺局部放大示意图。

图8是本发明中电机驱动滚珠丝杆传动示意图。

图中：1. 标准块机构、3.楼板测厚仪检测机构、5.发射发射探头循扫机构、101.标准块、102. 剪叉式升降台、104.滚珠、105.柱体、301.置物平板、302.扫描平板、303.两箔式应变片、304.接收探头固定板、305.接收探头、306装置支撑架、307.底部支撑板、308.光栅尺、501.滚珠丝杆、502.滚珠丝杆螺母座、503.伸缩杆、504.楼板测厚仪发射探头、505.两边支撑架、507.小型电机、508.联轴器、509.两滑块。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图2所示，整个装置包括标准块机构1、楼板测厚仪检测机构3和发射探头循扫机构5；标准块机构1底部安装有万向轮，通过万向轮支撑于地面，发射探头循扫机构5安装在楼板测厚仪检测机构3上。

如图3所示，标准块机构1包括剪叉式升降台102和布置在剪叉式升降台102上的多块亚克力板标准块101；各块规格不同的亚克力板标准块101层叠布置，各块亚克力板标准块101的一端开有通孔，柱体104贯穿各块亚克力板标准块101的通孔，柱体104通过滚珠105和通孔孔壁配合安装，柱体104底部固定于升降台102上，使得各块规格不同的亚克力板标准块101铰接安装于升降台102上，形成中心旋转式结构，每块亚克力板标准块101均可独立绕柱体104旋转。

如图4所示，楼板测厚仪检测机构3主要由置物平板301、扫描平板302接收探头固定板304和光栅尺308组成，扫描平板302通过两侧的装置支撑架306固定布置，两侧的装置支撑架306固定于底部支撑板307，置物平板301位于扫描平板302正下方，置物平板301下方设有接收探头固定板304，置物平板301和接收探头固定板304之间固定安装有接收探头305，置物平板301、接收探头固定板304和接收探头305固定成一体，

置物平板301和接收探头固定板304的两端通过光栅尺308竖直滑动安装于装置支撑架306上；置物平板301上表面中间作为置物区域，置物区域上放置楼板，具体的楼板置于扫描平板302和置物平板301之间。如图6所示，扫描平板302下表面布置有两箔式应变片303；发射探头循扫机构5包括滚珠丝杆501和滚珠丝杆螺母座502，滚珠丝杆501位于扫描平板302上方，滚珠丝杆501外通过螺纹套装有滚珠丝杆螺母座502形成滑杆螺母副，滚珠丝杆501两侧设有导轨，滚珠丝杆螺母座502两侧同时滑动嵌装在导轨上，滚珠丝杆螺母座502底端安装有一伸缩杆503，楼板测厚仪的发射探头504固定在伸缩杆503下端，发射探头504用于接触到扫描平板302上表面；扫描平板302两侧的竖直支架505顶面开设有条形的导向槽，两侧的两个竖直支架505固定于扫描平板302两侧，导向槽中均安装有滑块509，滚珠丝杆501两端支撑于两侧的滑块509，滚珠丝杆501垂直于导向槽的方向，如图8所示，其中一侧的支撑架侧部安装有一小型电机507，小型电机507的输出轴经齿轮带传动和位于小型电机507上方的齿轮同步传动连接，齿轮经联轴器508和滚珠丝杆501的端部同轴连接；小型电机507运行带动齿轮和滚珠丝杆501转动，进而经丝杠螺母副带动滚珠丝杆螺母座502水平移动。

如图3、图4、图5所示，带动滚珠丝杆螺母座502在滚珠丝杆501上的水平X方向移动，加之滑块509在竖直支架505上沿Y方向移动，通过控制滑块509的移动和滚珠丝杆螺母座502的移动能带动发射探头504完成类圆周运动。

如图7所示，光栅尺308包括相配合连接的光栅头3081和光栅尺尺杆3082，光栅尺尺杆3082嵌装在装置支撑架306侧面开设的竖直导槽中，光栅头3081和置物平板301相固定连接；置物平板301升降移动时，带动光栅头3081在光栅尺尺杆3082上移动，得出光栅尺的位移数据。

如图1所示，本发明具体实施过程如下：

S1：控制伸缩杆503伸缩至发射探头504和扫描平板302的上表面刚好接触；

S2：驱动小型电机507工作带动滚珠丝杆501转动，通过传动进而带动滚珠丝杆螺母座502水平移动，移动方向记为X方向，进而带动发射探头504开始自扫描平板302上表面的一端向另一端非匀速运动，如图2所示，在运动过程中，发射探头504会直线向下发出电磁波；记录接收探头实时所接收的厚度值，当信号量值出现最大时，说明发射探头与接收探头的中心点完全重合，此时位置记为a，所测量的厚度值即为空气介质层下第一检测值N1。

S3：将不同规格的亚克力板标准块101依次放置于扫描平板302和置物平板301之间，将发射探头504移动到位置a处，通过接收探头305接收的厚度值数据作为标准块介质层下的第二检测值N2，将第一检测值N1和第二检测值N2做差获得误差，用误差对发射探头504和接收探头305进行校准。

亚克力板标准块101作为楼板的模拟物，扫描平板302采用非金属。

用误差对发射探头504和接收探头305进行校准，具体是重复上述过程，得出多组空气介质层和标准块介质层的检测值数据进行对比，利用最小二乘法进行数据拟合获得补偿量，并且将补偿量加入接收探头305的数据采集处理中，使得在没有标准块、空气介质层的情况下发射探头扫描检测过程中得出的检测数据为标准块情况下的检测数据，即为准确的数据。这样完成数据补偿后的检测装置能更好的模拟实际应用中的水泥板的厚度检测，避免因检验过程中空气介质层和实际应用中水泥板介质层的不同而带来的误差。

一开始情况下，扫描平板302和置物平板301之间位置固定，距离固定。具体实施中，放置亚克力板标准块101时需要下移置物平板301，再放置亚克力板标准块101，放置后亚克力板标准块101顶面和扫描平板302底面紧贴接触。在放置亚克力板标准块101时，光栅尺308用定位调整置物平板301的位置，使得放置亚克力板标准块101后的置物平板301旁的光栅尺308读数和放置亚克力板标准块101前的置物平板301旁的光栅尺308读数一致。

本发明上述装置和方法进行特殊设计的误差校准后，可完成检验过程中模拟实际应用中水泥板介质层情况下的厚度检测， 避免因空气介质层和实际水泥板介质层的不同而带来的检验误差。

最后，应当指出，以上实施例及提出的一种控制方法仅是本发明较有代表性的例子，显然，本发明的技术方案不限于上述实施例及提出的一种控制方法，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开内容直接导出或者联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种楼板测厚仪误差检测校准装置，其特征在于：整个装置包括标准块机构（1）、楼板测厚仪检测机构（3）和发射探头循扫机构（5）；标准块机构（1）底部安装有万向轮，通过万向轮支撑于地面，发射探头循扫机构（5）安装在楼板测厚仪检测机构（3）上；

所述标准块机构（1）包括剪叉式升降台（102）和布置在剪叉式升降台（102）上的多块亚克力板标准块（101）；

所述楼板测厚仪检测机构（3）主要由置物平板（301）、扫描平板（302）、接收探头固定板（304）和光栅尺（308）组成，扫描平板（302）通过两侧的装置支撑架（306）固定布置，置物平板（301）位于扫描平板（302）正下方，置物平板（301）下方设有接收探头固定板（304），置物平板（301）和接收探头固定板（304）之间固定安装有接收探头（305），置物平板（301）和接收探头固定板（304）通过光栅尺（308）竖直滑动安装于装置支撑架（306）上；置物平板（301）上表面作为置物区域，置物区域上放置楼板，扫描平板（302）下表面中央布置有两箔式应变片（303），两箔式应变片（303）关于扫描平板（302）下表面中心点对称分布；

所述发射探头循扫机构（5）包括滚珠丝杆（501）和滚珠丝杆螺母座（502），滚珠丝杆（501）位于扫描平板（302）上方，滚珠丝杆（501）外通过螺纹套装有滚珠丝杆螺母座（502）形成丝杆螺母副，滚珠丝杆（501）两侧设有导轨，滚珠丝杆螺母座（502）两侧同时滑动嵌装在导轨上，滚珠丝杆螺母座（502）底端安装有一伸缩杆（503），楼板测厚仪的发射探头（504）固定在伸缩杆（503）下端，发射探头（504）用于接触到扫描平板（302）上表面；扫描平板（302）两侧的竖直支架（505）顶面开设有条形的导向槽，导向槽中均安装有滑块（509），滚珠丝杆（501）两端支撑于两侧的滑块（509），滚珠丝杆（501）垂直于导向槽的方向，其中一侧的竖直支架（505）侧部安装有一小型电机（507），小型电机（507）的输出轴经齿轮带传动和位于小型电机（507）上方的齿轮同步传动连接，齿轮经联轴器（508）和滚珠丝杆（501）的端部同轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种楼板测厚仪误差检测校准装置，其特征在于：各块规格不同的亚克力板标准块（101）层叠布置，各块亚克力板标准块（101）的一端开有通孔，柱体（104）贯穿各块亚克力板标准块（101）的通孔，柱体（104）通过滚珠（105）和通孔孔壁配合安装，柱体（104）底部固定于剪叉式升降台（102）上，使得各块规格不同的亚克力板标准块（101）铰接安装于剪叉式升降台（102）上。

3.根据权利要求1所述的一种楼板测厚仪误差检测校准装置，其特征在于：所述光栅尺（308）包括相配合连接的光栅头（3081）和光栅尺尺杆（3082），光栅尺尺杆（3082）嵌装在装置支撑架（306）侧面开设的竖直导槽中，光栅头（3081）和置物平板（301）相固定连接。

4.一种楼板测厚仪误差检测校准方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一所述的一种楼板测厚仪误差检测校准装置，方法步骤如下：

S1：控制伸缩杆（503）伸缩至发射探头（504）和扫描平板（302）的上表面刚好接触；

S2：驱动小型电机（507）工作带动滚珠丝杆（501）转动，通过传动进而带动滚珠丝杆螺母座（502）水平移动，进而带动发射探头（504）开始自扫描平板（302）上表面的一端向另一端非匀速运动，在运动过程中：记录接收探头（305）实时所接收的测量值作为厚度值，当厚度值出现最大时，说明发射探头（504）与接收探头（305）的中心点完全重合，此时位置记为第一位置a，所测量的厚度值即为空气介质层下第一检测值N1；

S3：将不同规格的亚克力板标准块（101）依次放置于扫描平板（302）和置物平板（301）之间，将发射探头（504）移动到第一位置a处，通过接收探头（305）采集的厚度值作为标准块介质层下的第二检测值N2，将第一检测值N1和第二检测值N2做差获得误差，用误差对发射探头（504）与接收探头（305）进行校准。

5.根据权利要求4所述的一种楼板测厚仪误差检测校准方法，其特征在于：所述的亚克力板标准块（101）作为楼板的模拟物，具体实施中采用待测的楼板代替亚克力板标准块（101）。

6.根据权利要求4所述的一种楼板测厚仪误差检测校准方法，其特征在于：用误差对发射探头（504）与接收探头（305）进行校准，具体是重复上述过程，得出多组空气介质层和标准块介质层的检测值数据进行对比，利用最小二乘法进行数据拟合获得补偿量，并且将补偿量加入接收探头（305）的数据采集处理中，使得在没有标准块、空气介质层的情况下发射探头扫描检测过程中得出的检测数据为标准块情况下的检测数据，即为准确的数据。

7.根据权利要求4所述的一种楼板测厚仪误差检测校准方法，其特征在于：所述的扫描平板（302）采用非金属。