技术领域
[0001] 本
发明涉及
水泥构件技术领域，具体是一种大型水泥构件表面缺陷的检测与标示装置。
背景技术
[0002] 随着社会经济的飞速发展，高速公路、
桥梁、轻轨、高
铁等大型工程越来越多，这些工程都需要用到大量的大型水泥预制件。水泥构件是用于大型工程一次性成型的大型预制件，它可能有很多种缺陷，包括表面缺陷、内在缺陷、设计缺陷等等。由于大型预制件的特殊构造，人们要想移动它很困难，因此，在生产过程中应以尽量不移动它为原则。
[0003] 对大型水泥构件的
质量应引起重视，因表面缺陷问题导致整个工程垮塌的事例经常见诸报端，表面缺陷是指在脱模以后发现的、出现在它表面不应有的
凸块、裂纹、沙眼、空隙、孔洞等。虽然不能确认桥梁的垮塌就一定是某一个方面的原因，但千里之堤，溃于蚁穴。大型水泥构件在浇制过程中，受模板、浇注速度、
温度、湿度等多方面因素的影响，甚至水泥的标号、
钢材的使用是否规范、保养是否合理都会使影响大型水泥构件的质量，稍有不当就会出现沙眼、空隙、短裂纹、形变等问题，使水泥出现应
力集中、易
腐蚀等情况，久而久之，水泥制品出现崩裂，发生安全事故。
[0004] 桥梁、轻轨、高铁等很多大型工程出现质量问题，原因之一可能是预制件质量把关不严。大型水泥构件生产出来后，需通过检测与标示确定其是否为次品、是否可以修复。如果能够修复就根据标示进行修复处理；如果不能修复，则为新的生产提供
修改依据。因此检测与标示很重要，但是目前人们都是采用人工进行检测与标示，不仅劳动强度大，而且工作效率低，检测准确率不稳定，这就为人们的使用带来了不便。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种大型水泥构件表面缺陷的检测与标示装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种大型水泥构件表面缺陷的检测与标示装置，包括龙
门架、龙门架移动轨道、
电机、集成
控制器、自动喷漆罐和扫描头，所述扫描头包括扫描头横向移动皮带、扫描头横向皮带轮、扫描头横向移动滑杆和扫描头滑块，龙门架移动轨道上滑动安装有龙门架轨道轮，电机包括纵向同步轴电机和横向皮带电机，龙门架轨道轮上端设置有
固定板并且龙门架安装在固定板上端，集成控制器和横向皮带电机均安装在龙门架的侧面，龙门架移动轨道上部的前端和后端均安装有龙门架纵向皮带同步轴并且纵向同步轴电机安装在龙门架纵向皮带同步轴上，龙门架纵向皮带同步轴均通过龙门架纵向移动皮带与固定板相连，扫描头横向移动滑杆安装在龙门架的上部，扫描头横向皮带轮滑动安装在扫描头横向移动滑杆上并且扫描头横向皮带轮之间通过扫描头横向移动皮带相连，扫描头滑块滑动安装在扫描头横向移动皮带上，横向皮带电机驱动扫描头横向移动皮带，自动喷漆罐悬挂在扫描头滑块的下方并且自动喷漆罐的一侧连接有激光测距
传感器，集成控制器分别与激光测距传感器、纵向同步轴电机和横向皮带电机电连接。
[0008] 作为本发明进一步的方案：龙门架的左侧设置有第一龙门架皮带固定杆，龙门架的右侧设置有第二龙门架皮带固定杆，龙门架纵向移动皮带分别与第一龙门架皮带固定杆和第二龙门架皮带固定杆相连。
[0009] 作为本发明进一步的方案：集成控制器采用arduino控制器，激光测距传感器的型号为ZLDS100，龙门架移动轨道采用直线
导轨。
[0010] 作为本发明进一步的方案：扫描块通过滚珠
丝杠固定在龙门架上，滚珠丝杠包括螺杆、
螺母和滚珠。
[0011] 作为本发明进一步的方案：自动喷漆罐上设置有油漆
喷嘴，油漆喷嘴与龙门架垂直。
[0012] 所述大型水泥构件表面缺陷的检测与标示装置的工作流程，具体步骤如下：
[0013] 步骤一，在集成控制器上输入预制件的长度、宽度和高度并且输入允许的误差值，根据预制件的长度、宽度和高度设定扫描头的高度和扫描头的二维运动范围；
[0014] 步骤二，扫描头根据预设的轨道进行运动，激光测距传感器将探测到的位移值记录到二维数组并与标准值比较，在误差范围内则进入下一
位置扫描，超过误差范围则集成控制器启动电磁
阀，打开自动喷漆罐的油漆喷嘴进行喷漆标示；
[0015] 步骤三，集成控制器对整个检测对象的表面绘制一个表面平整度的曲线图。
[0016] 与
现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置采用简单的导轨
定位，将装置安装在预制件上面进行现场检测，减少大型模件处理中的搬运作业问题，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率；本装置通过绘制3D扫描曲线主动标示需要处理的缺陷点，为修复提供可靠依据，使人们知道怎样去修复，为进行质量分析、查找和处理病害原因提供依据，也为了解缺陷的发生规律、生产新批次的合格预制件提供依据，提出了选择性修复的理念，为精工作业提供了一种新理念、新技术，具有重大的社会经济价值。
附图说明
[0017] 图1为大型水泥构件表面缺陷的检测与标示装置的主视图。
[0018] 图2为大型水泥构件表面缺陷的检测与标示装置的侧视图。
[0019] 其中：1-扫描头横向移动皮带，2-自动喷漆罐，3-集成控制器，4-第一龙门架皮带固定杆，5-龙门架纵向移动皮带，6-龙门架纵向皮带同步轴，7-扫描头横向皮带轮，8-扫描头横向移动滑杆，9-激光测距传感器，10-龙门架，11-第二龙门架皮带固定杆，12-龙门架移动轨道，13-龙门架轨道轮，14-纵向同步轴电机，15-横向皮带电机，16-油漆喷嘴，17-扫描头滑块。
具体实施方式
[0020] 下面结合具体实施方式对本
专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0021] 请参阅图1-2，一种大型水泥构件表面缺陷的检测与标示装置，包括龙门架10、龙门架移动轨道12、电机、集成控制器3、自动喷漆罐2和扫描头，所述扫描头包括扫描头横向移动皮带1、扫描头横向皮带轮7、扫描头横向移动滑杆8和扫描头滑块17，龙门架移动轨道12上滑动安装有龙门架轨道轮13，电机包括纵向同步轴电机14和横向皮带电机15，龙门架轨道轮13上端设置有固定板并且龙门架10安装在固定板上端，集成控制器3和横向皮带电机15均安装在龙门架10的侧面，龙门架移动轨道12上部的前端和后端均安装有龙门架纵向皮带同步轴6并且纵向同步轴电机14安装在龙门架纵向皮带同步轴6上，龙门架纵向皮带同步轴6均通过龙门架纵向移动皮带5与固定板相连，扫描头横向移动滑杆8安装在龙门架10的上部，扫描头横向皮带轮7滑动安装在扫描头横向移动滑杆8上并且扫描头横向皮带轮7之间通过扫描头横向移动皮带1相连，扫描头滑块17滑动安装在扫描头横向移动皮带1上，横向皮带电机15驱动扫描头横向移动皮带1，自动喷漆罐2悬挂在扫描头滑块17的下方并且自动喷漆罐2的一侧连接有激光测距传感器9，集成控制器3分别与激光测距传感器9、纵向同步轴电机14和横向皮带电机15电连接。龙门架10的左侧设置有第一龙门架皮带固定杆4，龙门架10的右侧设置有第二龙门架皮带固定杆11，龙门架纵向移动皮带5分别与第一龙门架皮带固定杆4和第二龙门架皮带固定杆11相连。集成控制器3采用arduino控制器，激光测距传感器9的型号为ZLDS100，龙门架移动轨道12采用
直线导轨。扫描块通过滚珠丝杠固定在龙门架10上，滚珠丝杠包括螺杆、螺母和滚珠。自动喷漆罐2上设置有油漆喷嘴16，油漆喷嘴16与龙门架10垂直。
[0022] 所述大型水泥构件表面缺陷的检测与标示装置的工作流程，具体步骤如下：
[0023] 步骤一，在集成控制器上输入预制件的长度、宽度和高度并且输入允许的误差值，根据预制件的长度、宽度和高度设定扫描头的高度和扫描头的二维运动范围；
[0024] 步骤二，扫描头根据预设的轨道进行运动，激光测距传感器将探测到的位移值记录到二维数组并与标准值比较，在误差范围内则进入下一位置扫描，超过误差范围则集成控制器启动
电磁阀，打开自动喷漆罐的油漆喷嘴进行喷漆标示；
[0025] 步骤三，集成控制器对整个检测对象的表面绘制一个表面平整度的曲线图[0026] 本发明的工作原理是：本装置采用ZLDS100激光测距传感器9作为探测头，是基于平面三
角几何，利用激光三角法测距，其方法是让一束激光经发射透镜
准直后照射到被测物体表面上，由物体表面散射的光线通过接收透镜会聚到高
分辨率的光电检测器件上，形成一个散射光斑，该散射光斑的中心位置由传感器与被测物体表面之间的距离决定，光电检测器件输出的电
信号与光斑的中心位置有关，因此，通过对光电检测器件输出的
电信号进行运算处理就可获得传感器与被测物体表面之间的距离信息。激光测距测量距离远，
精度高，不易受干扰，可用于精确定位，ZLDS100系列品牌激光位移传感器具有数字化集成一体化结构，0.01％高分辨率，0.1％高线性度，9.4KHz高响应、IP67高防护等级和可同步等高性能，
工作温度范围宽，特别适用于工业环境高精度应用。XYZ结构清晰简单，独立控制的三轴使机器
稳定性、打印精度和打印速度能维持在较高的性能，X、Y轴控制二维表面上探测头的移动，Z轴控制探测头到物体表面的距离，其中，X、Y轴方向上，以
齿轮和
同步带实现探测头在二维平面内的自由移动，本装置中X、Y轴采用直线导轨用于直线往复运动场合，拥有比直线
轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的
扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动，结构优，精度高，属于精密级导轨板。Z轴方向上，采用滚珠丝杠实现探测头的上下移动，滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成，它能将旋转运动转
化成直线运动。这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，其重要意义是将轴承从滚动动作变成滑动动作，由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠可在高负载的情况下实现高精度的直线运动，被广泛用于各种工业设备和精密仪器。探测预定轨道上探测头到预制件表面的垂直距离，以轨道上的横、纵坐标为下标，将探测的结果存入二维数组中作为识别表面凹、凸的依据。探测头到预制件表面的垂直距离值反映物体表面的平整度，激光探测得到距离值的二维数组，对二维数组进行遍历，若以某坐标点的距离值为中心往四周扩散，四周坐标点的距离值逐渐减小则表明该点为凹陷中心点；若以某坐标点的距离值为中心往四周扩散，四周坐标点的距离值逐渐增大，则表明该点为凸块中心点。识别的同时，本装置以喷漆的方式将缺陷区域标识出来。本装置通过程序控制
探头的运动轨迹、数据的记录和分析以及缺陷点标识。
[0027] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性
实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0028] 此外，应当理解，虽然本
说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
