[发明专利]一种冷弯薄壁型钢结构激光几何缺陷检测设备及方法

说明书

本发明公开一种冷弯薄壁型钢结构激光几何缺陷检测设备及方法，包括激光扫描器、旋转平台、三角支撑架和直线运动平台，激光扫描器安装在旋转平台上，旋转平台固定在三角支撑架上，三角支撑架与直线运动平台滑动连接。本发明提供的冷弯薄壁型钢结构激光几何缺陷检测设备及方法设计科学合理，能准确的检测并重构冷弯型钢构件中的三维几何缺陷。对冷弯型钢构件进行全维度非接触式检测，具有极高的效率，能在工程建设中进行质量控制。对冷弯薄壁型钢构件几何缺陷进行三维重构，能直观准确显示缺陷大小，并能用于有限元分析建模。

技术领域

本发明属于钢结构检测技术领域，具体阐述一种冷弯薄壁型钢结构激光几何缺陷检测设备及方法。

背景技术

冷弯薄壁型钢构件在冷弯成型过程中易于产生几何缺陷，进而导致施工中冷弯薄壁型钢结构产生几何偏差，但轻钢结构设计一般采用理想几何尺寸，这与实际情况是不相符的，将带来结构安全隐患。

结构设计中对结构和构件的强度要求必须有安全可靠的评价，但轻钢结构设计一般采用理想几何尺寸，即认为每个构件都平直且完全符合生产尺寸。这种传统的设计已经被证明是错误的，结构工程设计试图采用多种设计途径来处理这一现实问题，并试图测量实际结构或构件与其原假定形状的偏差程度。冷弯型钢结构由钢板拼装，其构件形状由平板冷弯加工形成。承载后的冷弯型钢结构(包括整体结构、墙体、屋顶系统或储物架等)，其构件均由厚度小于2mm的钢板冷弯而成，极易产生几何缺陷，传统设计方法并无考虑该因素影响。对构件几何缺陷没有详细和准确的了解，则无法判断构件或结构实际工作情况与原设计的偏差，故结构设计必须考虑几何缺陷的影响。

目前对冷弯型钢构件几何缺陷的检测通常只针对稀疏几个点，采用直尺、千分表、钳、或偶尔经纬仪等进行简单的直线量度以收集数据。比如利用单点激光检测测量试件的轴向缺陷，以及采用装有传感器的直线运动平台对特定缺陷(整体弯曲和扭曲)进行检测。然而传统的缺陷检测法采用单点接触检测无法有效的收集完整横截面信息，比如，横截面的尖角，传统方法难以判断其类型。此外，目前的单点接触或非接触式方法非常耗时，导致现有缺陷的数据收集相对较少，这阻碍了缺陷的概率评估及其对构件强度的影响评价。高精度的缺陷检测法不仅要求能捕抓完整的几何缺陷信息还必须高效率，以便能在工程建设中进行质量控制。鉴于上述因素，对冷弯型钢构件全维度非接触式检测的发展方向主要有摄相检测和激光检测。摄相检测较为灵活，但精度方面难以保证。因此本发明采用激光几何缺陷检测，关键在于激光几何缺陷检测装置的运行和控制，并最终获取数据并重构几何模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能高效和准确的检测并重构冷弯型钢构件中的三维几何缺陷，并进一步探测其它相关的缺陷的冷弯薄壁型钢结构激光几何缺陷检测设备。

为了克服上述现有技术中的缺陷本发明采用如下技术方案：

一种冷弯薄壁型钢结构激光几何缺陷检测设备，包括激光扫描器、旋转平台、三角支撑架和直线运动平台，所述激光扫描器安装在旋转平台上，旋转平台固定在三角支撑架上，三角支撑架与直线运动平台滑动连接。

进一步地，所述激光扫描器是一个二维线性激光传感器，每度能产生800点，覆盖宽度高达240mm，二维线性激光扫描器安装在旋转平台上。

进一步地，所述二维线性激光传感器,采用三角测量，利用光源和检测器完成位移测量，其包括一个蓝色的半导体激光光源和一个CMOS探测器。

进一步地，所述旋转平台包括旋转环、同步传送带和步进电机，同步传送带和步进电机附着在旋转环上。

进一步地，所述旋转环具有双导轨，步进电机的轴上安装有直齿轮，直齿轮夹紧同步传送带。

进一步地，所述双导轨为V形导轨，V形导轨抓握紧旋转环上的滚珠轴承，滚珠轴承位于三角支撑架上。