CN210513077U - 一种非金属板测厚仪误差检测校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非金属板测厚仪误差检测校准装置。包括标准块机构、非金属板测厚仪检测机构和探头自动循扫机构，探头自动循扫机构安装在非金属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；置物平板上表面中间为置物区域并装钢筋，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。本实用新型能够更好真实的检验实际中非金属板测厚仪的检测数据，更好的检验非金属板的合格率，减小检验过程中空气介质层相较于实际中的非金属板的误差，可作为检验机构和仪器使用检定单位的自检装置。

Description

一种非金属板测厚仪误差检测校准装置

技术领域

本实用新型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，具体涉及了一种非金属板测厚仪误差检测校准装置。

背景技术

随着现代社会建筑的发展，非金属板厚度检测这样的安全性保证成为人们的首要考虑，因此市场上的非金属板测厚仪被用于测量非金属板厚度的过程中，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，避免非金属板因质量不达标而出现的安全问题，在对于非金属板测厚仪仪器的质量精度检测检验过程中，传统的检验方式是手动添加不同厚度的标准块来模拟检验不同厚度的非金属板。

所以针对非金属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钢筋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非金属板，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。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提出了一种非金属板测厚仪误差检测校准装置。本实用新型装置可作为检验机构和仪器使用检定单位的自检装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

整个装置包括标准块机构、非金属板测厚仪检测机构和探头自动循扫机构；标准块机构底部安装有万向轮，通过万向轮支撑于地面，探头自动循扫机构安装在非金属板测厚仪检测机构上。

本实用新型的功能是实现对于非金属板厚度高精度测量，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，本实用新型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，各个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。

所述非金属板测厚仪检测机构主要由置物平板、扫描平板和光栅尺组成，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；置物平板上表面中间作为置物区域，置物区域中固定有一长方体槽块，长方体槽块顶面开设出V型槽，V型槽中安装钢筋，长方体槽块周围的置物区域放置非金属板，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。

所述探头自动巡检扫描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，非金属板测厚仪的扫描探头固定在伸缩杆下端，扫描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。

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。

所述的亚克力板标准块底面中间开设有用于长方体槽块配合安装的槽口。

还包括控制装置箱和数据处理台，控制装置箱和数据处理台位于非金属板测厚仪检测机构的侧方。

控制装置箱安装于非金属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。

所述数据处理台在非金属板测厚仪检测机构相对于控制装置箱的另一侧，主要用于检测过程中的检测和反馈数据的实时记录和处理，并有相应的配套软件操作。

小型电机和控制装置箱连接，两箔式应变片、光栅尺、扫描探头、控制装置箱和数据处理台连接。

所述的亚克力板标准块作为非金属板的模拟物，具体实施中采用待测的非金属板(例如楼板)代替亚克力板标准块。

所述的扫描平板采用非金属，所述的钢筋为金属。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型中巡检扫描机构结构简单，能够用于实现检测点精确定位，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)本实用新型中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，因待测非金属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。

本实用新型可作为非金属板测厚仪生产厂家、使用单位自检，尤其是计量院、质检院等相关检定单位对非金属板测厚仪的精度检测的标准装置，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(a)是本实用新型中探头自动循扫机构检测正视示意图。

图1(b)是本实用新型中探头自动循扫机构检测俯视示意图

图2是本实用新型中整体装置示意图。

图3(a)是本实用新型中标准块机构暂不需要时示意图。

图3(b)是本实用新型中标准块机构需要时示意图。

图4是本实用新型中非金属板测厚仪检测机构示意图。

图5是本实用新型中探头自动循扫机构示意图。

图6是本实用新型中两应变片的分布示意图。

图7是本实用新型中置物平板连接光栅尺局部放大示意图。

图8是本实用新型中电机驱动滚珠丝杆传动示意图。

图中：1.标准块机构、2.控制装置箱、3.非金属板测厚仪检测机构、4.数据处理台、5.探头自动循扫机构、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.带有V型槽口的长方体槽块、305.钢筋、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.非金属板测厚仪扫描探头、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实用新型做进一步说明。

如图2所示，整个装置包括标准块机构1、控制装置箱2、非金属板测厚仪检测机构3、数据处理台4和探头自动循扫机构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，探头自动循扫机构5安装在非金属板测厚仪检测机构3上，控制装置箱2和数据处理台4位于非金属板测厚仪检测机构3的侧方。

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，各个亚克力板标准块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，非金属板测厚仪检测机构3主要由置物平板301、扫描平板302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，置物区域中固定有一长方体槽块304，长方体槽块304顶面开设出V型槽，V型槽中安装钢筋305，长方体槽块304周围的置物区域放置非金属板，具体地非金属板置于扫描平板302和置物平板301之间，并且底部嵌装于长方体槽块304上进行定位安装，如图6所示，扫描平板302下表面布置有两箔式应变片303；探头自动循扫机构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，非金属板测厚仪的扫描探头504固定在伸缩杆503下端，扫描探头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5-8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1(a)、图1(b)、图5所示，带动滚珠丝杆螺母座502在丝杆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的移动能带动扫描探头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。

亚克力板标准块101底面中间开设有用于长方体槽块304配合安装的槽口。

本实用新型具体实施过程如下：

S1：控制伸缩杆503伸缩至扫描探头504和扫描平板302的上表面刚好接触，在长方体槽块304的V型槽中放置钢筋，不放置非金属板，钢筋轴线和滚珠丝杆501轴线方向垂直；

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，进而带动扫描探头504开始自扫描平板302上表面的一端向另一端匀速运动，在运动过程中，扫描探头504会直线向下发出电磁波，电磁波穿过扫描平板302探测正下方的物体，遇到金属物体反射获得位移距离数据：

记录扫描探头504实时所采集的位移信号振幅首次出现突变衰减变化时的扫描探头504位置作为第一位置a，位置为沿滚珠丝杆501轴向运动的位置，作为钢筋的截面一侧边缘；

扫描探头504继续匀速运动，记录扫描探头504实时所采集的位移信号振幅出现最小时的扫描探头504位置作为第二位置b，此时扫描探头504与钢筋的距离达到最短，作为钢筋的截面顶端；

扫描探头504继续匀速运动，记录扫描探头504实时所采集的位移信号振幅和第一位置a对应的信号振幅相同的扫描探头504位置作为第三位置c，作为钢筋的截面另一侧边缘；

S3：在扫描探头504达到第三位置c后，停止匀速运动；

S4：驱动滚珠丝杆501两端的滑块沿导向槽移动而带动滚珠丝杆501沿垂直于自身轴线水平移动，同时驱动滚珠丝杆501旋转带动滚珠丝杆螺母座502沿滚珠丝杆501轴线水平移动，两个水平方向均做运动的叠加，使得滚珠丝杆螺母座502及其上的扫描探头504在水平面上围绕第二位置b对应处为圆心、以第一位置a和第三位置c之间距离作为圆周直径的圆周匀速运动；

S5：每当扫描探头504运动至实时所采集的位移信号振幅出现最小时的扫描探头504位置时，认为扫描探头504与钢筋的距离达到最短，记录下位置和位移信号振幅数据，扫描探头504做多次圆周运动记录多组，计算多组数据的平均值作为空气介质层下的第一检测值M1；

S6：将不同规格的亚克力板标准块101依次放置于扫描平板102和置物平板101之间，并且亚克力板标准块101底部嵌装于长方体槽块304上进行定位安装，将扫描探头504移动到第二位置b处，通过扫描探头504采集的位移信号振幅数据作为标准块介质层下的第二检测值M2，将第一检测值M1和第二检测值M2做差获得误差，用误差对扫描探头504进行校准。

亚克力板标准块101作为非金属板的模拟物，扫描平板302采用非金属，钢筋为金属。

用误差对扫描探头504进行校准，具体为是重复上述过程，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，并且将补偿量加入扫描探头504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扫描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。

本实用新型上述装置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。

Claims (6)

1.一种非金属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)、控制装置箱(2)、数据处理台(4)、非金属板测厚仪检测机构(3)和探头自动循扫机构(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，探头自动循扫机构(5)安装在非金属板测厚仪检测机构(3)上；控制装置箱(2)和数据处理台(4)位于非金属板测厚仪检测机构(3)的侧方；

所述非金属板测厚仪检测机构(3)主要由置物平板(301)、扫描平板(302)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)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，置物区域中固定有一长方体槽块(304)，长方体槽块(304)顶面开设出V型槽，V型槽中安装钢筋(305)，长方体槽块(304)周围的置物区域放置非金属板，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；

所述探头自动循扫机构(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)，非金属板测厚仪的扫描探头(504)固定在伸缩杆(503)下端，扫描探头(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所述的一种非金属板测厚仪误差检测校准装置，其特征在于：所述的标准块机构(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，各个亚克力板标准块(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2所述的一种非金属板测厚仪误差检测校准装置，其特征在于：所述的亚克力板标准块(101)加入有玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的一种非金属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。

5.根据权利要求3所述的一种非金属板测厚仪误差检测校准装置，其特征在于：所述的亚克力板标准块(101)底面中间开设有用于长方体槽块(304)配合安装的槽口。

6.根据权利要求3所述的一种非金属板测厚仪误差检测校准装置，其特征在于：所述的小型电机(507)和控制装置箱(2)连接，两箔式应变片(303)、光栅尺(308)、扫描探头(504)、控制装置箱(2)和数据处理台(4)连接。

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