CN112945128A - 一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统及方法 - Google Patents

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蒋瑜
黄正球
高飞
杭杰
刘恩频
汪敬东
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Abstract

本发明涉及一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统及方法，该系统包括直线运动模组、固定模块和测量模块(3)，所述的直线运动模组通过固定模块固定在待测量的圆管杆件(5)上，所述的直线运动模组上的运动块(12)的运动方向与待测量的圆管杆件(5)的中心轴平行，所述的测量模块(3)固定在直线运动模组的运动块(12)上，所述的测量模块(3)包括用于对准圆管杆件(5)外侧壁并测量与圆管杆件(5)外侧壁之间间距的第一传感器，所述的测量模块(3)还包括用于测量直线运动模组上的运动块(12)相对位置的第二传感器。与现有技术相比，本发明能够实时监测，具有测量精度高，效率高等优点。

Description

一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统及方法
技术领域
本发明涉及一种机械检测设备，尤其是涉及一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统及方法。
背景技术
大型工程起重机臂架为减轻自重、增大刚度和减小风载荷影响，均采用圆管杆件的桁架结构。由于焊接应力和载荷作用，桁架结构中的部分圆管杆件会出现变形，从而对桁架结构的整体强度和稳定性造成影响，因此，需要对圆管杆件变形进行监测，并以测量数据为基础进行整修。目前多由技术人员通过目测来发现出现的变形，不能在起重机作业时进行实时测量；测量多使用钢直尺、卷尺和游标卡尺等工具进行，效率低、工作强度大、测量精度低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能实时测量、效率高、测量精度高的桁架结构的圆管杆件变形测量系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，该系统包括直线运动模组、固定模块和测量模块，所述的直线运动模组通过固定模块固定在待测量的圆管杆件上，所述的直线运动模组上的运动块的运动方向与待测量的圆管杆件的中心轴平行，所述的测量模块固定在直线运动模组的运动块上，所述的测量模块包括用于对准圆管杆件外侧壁并测量与圆管杆件外侧壁之间间距的第一传感器，所述的测量模块还包括用于测量直线运动模组上的运动块相对位置的第二传感器。
优选地，所述的直线运动模组包括螺母驱动型滚珠丝杠，所述的螺母驱动型滚珠丝杠包括螺杆、滚珠螺母、伺服电机和运动块，所述的滚珠螺母与螺杆螺纹连接，所述的伺服电机连接滚珠螺母，所述的运动块安装在滚珠螺母上。
优选地，所述的固定模块设置两个，分别设置在直线运动模组两端用于将直线运动模组两端分别与待测量的圆管杆件两端固定连接。
优选地，所述的固定模块包括用于与直线运动模组固定连接的固定支架以及用于与待测量的圆管杆件固定连接的固定底座，所述的固定支架的一端与直线运动模组端部固定连接，所述的固定支架的另一端与所述的固定底座固定连接。
优选地，所述的固定底座包括用于与待测量的圆管杆件外侧壁吸附固定的磁性底座。
优选地，所述的第一传感器包括第一激光测距传感器，所述的第一激光测距传感器的激光头对准圆管杆件外侧壁，所述的第一激光测距传感器的激光光线与圆管杆件的中心轴垂直。
优选地，所述的第二传感器包括第二激光测距传感器，所述的第二激光测距传感器的激光头对准其中一个固定模块，所述的第二激光测距传感器的激光光线与圆管杆件的中心轴平行。
优选地，该系统还包括用于控制系统运行并处理测量数据的终端设备，所述的终端设备通过通讯模块连接直线运动模组和测量模块。
优选地，所述的通讯模块包括WIFI模块或蓝牙模块。
一种桁架结构的圆管杆件变形测量方法，该方法基于所述的测量系统，该方法具体为：控制直线运动模组上的运动块沿平行于待测量的圆管杆件的中心轴方向运动，在运动过程中，测量模块采集与圆管杆件外侧壁之间的间距以及运动块的相对位置，根据不同移动位置处的测量模块与圆管杆件外侧壁之间的间距大小确定圆管杆件的变形位置及大小。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明提供了一种桁架结构的圆管杆件变形自动化测量系统及方法，通过第一传感器、第二传感器的设置能够对圆管杆件不同位置处的变形情况进行实时监测，无需人工参与，节约人力成本，同时测量速度快，测量精度高；
(2)本发明利用高精度的螺母驱动型滚珠丝杠实现直线运动，提高测量精度；
(3)本发明可以通过控制直线运动模组的运动速度或传感器的采集频率来实现不同分辨率的测量，从而来适应不同测量需求。
附图说明
图1为本发明一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统的结构示意图；
图2为本发明一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统的测试过程原理示意图；
图3为本发明不同分辨率下的测量显示示意图。
图中，11为螺杆，12为运动块，21为固定支架，22为固定底座，3为测量模块，4为终端设备，5为圆管杆件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图1所示，一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，该系统包括直线运动模组、固定模块和测量模块3，直线运动模组通过固定模块固定在待测量的圆管杆件5上，直线运动模组上的运动块12的运动方向与待测量的圆管杆件5的中心轴平行，测量模块3固定在直线运动模组的运动块12上，测量模块3包括用于对准圆管杆件5外侧壁并测量与圆管杆件5外侧壁之间间距的第一传感器，测量模块3还包括用于测量直线运动模组上的运动块12相对位置的第二传感器。
直线运动模组包括螺母驱动型滚珠丝杠，螺母驱动型滚珠丝杠包括螺杆11、滚珠螺母、伺服电机和运动块12，滚珠螺母与螺杆11螺纹连接，伺服电机连接滚珠螺母，运动块12安装在滚珠螺母上。
固定模块设置两个，分别设置在直线运动模组两端用于将直线运动模组两端分别与待测量的圆管杆件5两端固定连接。
固定模块包括用于与直线运动模组固定连接的固定支架21以及用于与待测量的圆管杆件5固定连接的固定底座22，固定支架21的一端与直线运动模组端部固定连接，固定支架21的另一端与固定底座22固定连接。
固定底座22包括用于与待测量的圆管杆件5外侧壁吸附固定的磁性底座。
第一传感器包括第一激光测距传感器，第一激光测距传感器的激光头对准圆管杆件5外侧壁，第一激光测距传感器的激光光线与圆管杆件5的中心轴垂直。第二传感器包括第二激光测距传感器，第二激光测距传感器的激光头对准其中一个固定模块，第二激光测距传感器的激光光线与圆管杆件5的中心轴平行。
该系统还包括用于控制系统运行并处理测量数据的终端设备4，终端设备4通过通讯模块连接直线运动模组和测量模块3。通讯模块包括WIFI模块或蓝牙模块，终端设备4包括控制系统运行并处理测量数据的控制器以及显示测量数据的显示器。控制器用于接收第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的测量数据，其中第一激光测距传感器和第二激光测距传感器同步采集数据，第一激光测距传感器测量数据可记作测量数据可记作yi，第二激光测距传感器测量数据可记作xi，(xi，yi)表示第i次测量时，位于xi位置处测量模块3与圆管杆件5外侧壁之间间距为yi。
基于上述测量系统，本实施例还提供一种桁架结构的圆管杆件变形测量方法，该方法具体为：控制直线运动模组上的运动块12沿平行于待测量的圆管杆件5的中心轴方向运动，在运动过程中，测量模块3采集与圆管杆件5外侧壁之间的间距以及运动块12的相对位置，根据不同移动位置处的测量模块3与圆管杆件5外侧壁之间的间距大小确定圆管杆件5的变形位置及大小。
具体如图2所示，直线运动模组的运动块12初始处于直线运动模组的最左侧，终端设备4向直线运动模组的电机控制模块发送电机正转和转速n1控制信号，电机控制模块接收电机正转和转速n1控制信号，控制伺服电机以转速n1正转，滚珠螺母驱动滚珠螺母动作，进而运动块12沿着螺杆11向x轴正方向匀速运动，同时，测量组件实时测量x方向距离和y方向距离，并将x方向和y方向测量数据xi和yi(i＝1，2，···，n)实时传送至终端设备4，终端设备4接收、储存和显示数据。
如图3所示为两种不同分辨率下的测量显示示意图，图3中(a)为高分辨率下的测量显示示意图，图3中(b)为低分辨率下的测量显示示意图，可以通过固定第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的测量频率，通过调整伺服电机的转速来调整测量分辨率，当伺服电机转速越高，运动速度越快，测量的点相对分散，分辨率低，当伺服电机转速越低，运动速度越慢，测量的点相对集中，分辨率高。同时，也可以通过固定伺服电机的转速，调整第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的测量频率来改变测量分辨率，当第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的测量频率越高，分辨率越高，相反，当第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的测量频率越低，分辨率越低。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，其特征在于，该系统包括直线运动模组、固定模块和测量模块(3)，所述的直线运动模组通过固定模块固定在待测量的圆管杆件(5)上，所述的直线运动模组上的运动块(12)的运动方向与待测量的圆管杆件(5)的中心轴平行，所述的测量模块(3)固定在直线运动模组的运动块(12)上，所述的测量模块(3)包括用于对准圆管杆件(5)外侧壁并测量与圆管杆件(5)外侧壁之间间距的第一传感器，所述的测量模块(3)还包括用于测量直线运动模组上的运动块(12)相对位置的第二传感器。
2.根据权利要求1所述的一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，其特征在于，所述的直线运动模组包括螺母驱动型滚珠丝杠，所述的螺母驱动型滚珠丝杠包括螺杆(11)、滚珠螺母、伺服电机和运动块(12)，所述的滚珠螺母与螺杆(11)螺纹连接，所述的伺服电机连接滚珠螺母，所述的运动块(12)安装在滚珠螺母上。
3.根据权利要求1所述的一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，其特征在于，所述的固定模块设置两个，分别设置在直线运动模组两端用于将直线运动模组两端分别与待测量的圆管杆件(5)两端固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，其特征在于，所述的固定模块包括用于与直线运动模组固定连接的固定支架(21)以及用于与待测量的圆管杆件(5)固定连接的固定底座(22)，所述的固定支架(21)的一端与直线运动模组端部固定连接，所述的固定支架(21)的另一端与所述的固定底座(22)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，其特征在于，所述的固定底座(22)包括用于与待测量的圆管杆件(5)外侧壁吸附固定的磁性底座。
6.根据权利要求1所述的一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，其特征在于，所述的第一传感器包括第一激光测距传感器，所述的第一激光测距传感器的激光头对准圆管杆件(5)外侧壁，所述的第一激光测距传感器的激光光线与圆管杆件(5)的中心轴垂直。
7.根据权利要求3所述的一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，其特征在于，所述的第二传感器包括第二激光测距传感器，所述的第二激光测距传感器的激光头对准其中一个固定模块，所述的第二激光测距传感器的激光光线与圆管杆件(5)的中心轴平行。
8.根据权利要求1所述的一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，其特征在于，该系统还包括用于控制系统运行并处理测量数据的终端设备(4)，所述的终端设备(4)通过通讯模块连接直线运动模组和测量模块(3)。
9.根据权利要求8所述的一种桁架结构的圆管杆件变形测量系统，其特征在于，所述的通讯模块包括WIFI模块或蓝牙模块。
10.一种桁架结构的圆管杆件变形测量方法，其特征在于，该方法基于权利要求1～9任意一项所述的测量系统，该方法具体为：控制直线运动模组上的运动块(12)沿平行于待测量的圆管杆件(5)的中心轴方向运动，在运动过程中，测量模块(3)采集与圆管杆件(5)外侧壁之间的间距以及运动块(12)的相对位置，根据不同移动位置处的测量模块(3)与圆管杆件(5)外侧壁之间的间距大小确定圆管杆件(5)的变形位置及大小。
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