一种建筑钢结构形变检测设备的制作方法

本发明涉及钢结构检测，具体为一种建筑钢结构形变检测设备。

背景技术：

1、为保证钢结构最终完成时的形状满足建筑设计的要求，确保施工顺利进行，提高结构安全可靠性，延长建筑物的使用寿命。通过在施工阶段对钢结构的关键部位(钢结构的平面位移、钢结构竖向变形以及重要杆件的应力应变等)进行监控，对结构损伤进行预警。

2、现有钢结构形变检测设备的工件位姿调节能力有限，大多仅具备单一旋转或简单翻转功能，缺少二维联动调节机构，工件待检测面难以快速对准检测光幕，需要人工反复拆装、调整工件装夹位置，操作繁琐，检测效率低下，还易造成工件二次损伤。

3、夹持定位结构适应性差，传统夹具多为单一夹紧结构，缺少粗调与精调分级传动设计，难以适配不同截面尺寸、不同重量的钢结构工件；缺少底部托举辅助定位，仅依靠两侧夹持，工件易出现倾斜、窜动，夹持稳定性不足，大重量工件易发生倾覆，影响检测数据可靠性；同时夹具缺少柔性防护结构，夹持时容易划伤工件表面涂层。

4、检测基准易产生偏移，现有检测设备多采用单一固定水平基准，当工件翻转、调整角度后，设备安装误差与位姿变化会造成检测基准发生偏移，缺少可移动校准基准，无法自动补偿角度带来的检测偏差，不同姿态下检测精度不一致。

5、设备支撑刚度不足，部分检测设备支撑结构简单，缺少加强结构，在翻转载荷作用下支撑部件易发生挠曲变形，造成检测基准偏移；旋转部件摩擦阻力大，重载工况下易出现卡滞现象，翻转动作平稳性较差；此外，激光检测单元缺少故障告警装置，激光器件异常无法及时提示，容易产生错误检测结果。为此，需要设计相应的技术方案给予解决。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种建筑钢结构形变检测设备，解决了其技术问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种建筑钢结构形变检测设备，包括翻转旋转调节支撑机构、夹持驱动机构、延伸定位机构和激光检测机构，所述翻转旋转调节支撑机构包括有底座、对称固定设置在底座上端两侧的支撑板、翻转结构和旋转结构，所述翻转结构穿设在支撑板的上端，所述旋转结构安装在翻转结构的内侧端，翻转结构用于带动旋转结构及以上部件进行翻转调节，旋转结构用于带动其上方部件进行旋转调节；

3、所述夹持驱动机构安装在旋转结构的上端，所述延伸定位机构固定设置在夹持驱动机构的上端，夹持驱动机构用于驱动延伸定位机构动作，以夹持定位建筑钢结构；

4、所述激光检测机构固定设置在翻转旋转调节支撑机构的两侧上端，并向延伸定位机构的上方延伸，用于对延伸定位机构所夹持的建筑钢结构进行形变检测。

5、翻转旋转调节支撑机构：为整机提供底部支撑与空间位姿调节功能，采用 “底座支撑、翻转结构和旋转结构” 的分层架构。

6、底座为矩形刚性焊接基座，构成设备的底部安装基准；支撑板呈立式板状、对称焊接于底座上端两侧，作为翻转结构、旋转结构的安装支撑主体；夹持驱动机构为夹持动作的一级驱动单元，采用“齿轮减速和平行四边形连杆”的传动架构，实现夹持宽度的一级粗调；延伸定位机构为直接夹持工件的执行终端，采用“侧部夹持和底部托举”的复合定位架构；激光检测机构横跨工件上方形成检测光幕，采用“固定基准和移动校准”的双水平基准架构，实现钢结构形变检测与精度校验。

7、优选的，所述支撑板的前后端与底座之间固设有加强板；

8、所述翻转结构包括有转动轴杆、固定筒、固定轴盘、驱动轴杆、驱动轴盘和驱动电机一，所述固定筒贯穿固定在支撑板的靠近上端位置，所述转动轴杆贯穿转动连接于固定筒内部，所述固定轴盘固定在其中一端转动轴杆的外侧，所述驱动轴杆转动连接于支撑板的外侧壁；

9、所述驱动轴盘固设于驱动轴杆的外部，所述驱动轴盘与固定轴盘之间通过传动带传动连接；

10、所述驱动电机一的输出端与驱动轴杆的外端连接，所述驱动电机一的底部与支撑板的外侧壁之间固设有定位座；

11、加强板呈三角状，设置于支撑板前后端与底座之间；大幅提升支撑刚度，避免翻转载荷下支撑板发生挠曲变形，保障位姿调节的基准精度；转动轴杆同轴穿设于固定筒内部，作为翻转动作的回转轴线，可带动旋转结构及上方所有部件做俯仰翻转调节；固定筒横向贯穿固定于支撑板近上端的轴孔内，为转动轴杆提供径向支撑；固定轴盘固定安装于转动轴杆外侧伸出端，与驱动轴盘通过传动带啮合形成带传动；驱动轴杆平行于转动轴杆布置，转动连接于支撑板外侧壁，用于安装驱动轴盘并传递动力；驱动轴盘固定于驱动轴杆杆身，与固定轴盘配合实现带传动；通过带传动实现减速增扭，同时利用带传动的缓冲吸振特性提升翻转过程的平稳性；驱动电机一为翻转动作提供动力输出，输出端与驱动轴杆同轴对接；定位座悬臂固定于支撑板外侧壁，用于安装固定驱动电机一。

12、优选的，所述旋转结构包括有安装板、横板、转动座和驱动电机二，所述安装板对称固定在横板的顶部两端，所述安装板通过螺栓安装于转动轴杆的内侧端，所述驱动电机二的侧部与横板的底部之间固设有安装座，所述驱动电机二的输出端向上贯穿横板并与转动座传动连接；

13、安装板立式固定于横板两端顶部，通过螺栓与转动轴杆内侧端紧固连接，使横板与转动轴杆同步翻转；横板横向承载板件，作为旋转结构的承载基体，承载转动座及上方全部工作部件；转动座承载上方全部工作部件，可绕竖直轴线实现 360° 连续旋转；驱动电机二为旋转动作提供动力输出，输出轴与转动座传动连接；安装座固定于横板底部中心，用于安装固定驱动电机二。

14、优选的，所述转动座的外侧壁固定分布有端板，所述端板的底部固设有定位筒，所述定位筒的底部内嵌且活动连接有滚动球；

15、其中一侧所述支撑板的内侧开设有呈弧形轨迹的限位滑槽，所述横板的一侧固设有转接杆，所述转接杆的外端转动连接有滑动轴承，所述滑动轴承滑动且转动配合在限位滑槽内；

16、端板周向分布于转动座外侧壁，用于安装固定定位筒；定位筒竖向固定于端板底部，内部内嵌滚动球，为滚动支撑提供安装载体；滚动球内嵌于定位筒底部，底部抵接横板上表面；形成多点滚动支撑结构，有效分担转动座的轴向载荷，降低旋转摩擦阻力，避免大负载下转动卡滞；转接杆横向固定于横板对应侧，外端安装滑动轴承，配合限位滑槽实现翻转导向与限位；滑动轴承安装于转接杆外端，嵌入限位滑槽内形成滚动配合；降低翻转调节阻力，提升翻转动作的顺畅性；限位滑槽开设于单侧支撑板内侧，为圆弧形且圆心与转动轴杆轴线重合；限制翻转的最大角度范围，防止过翻转引发设备碰撞；对横板外侧形成辅助支撑点，抵消翻转过程中的偏载力矩。

17、优选的，所述夹持驱动机构包括有支座、固定板、驱动齿轮、驱动电机三、固定齿轮、定位齿盘和连接板，所述支座安装于固定板的底部两端，且所述支座安装于转动座的上端中心处，所述驱动电机三固设于固定板的下端，所述驱动齿轮转动连接于驱动电机三的输出端，所述驱动齿轮与固定齿轮之间啮合连接，所述固定齿轮与定位齿盘的内侧端啮合连接，且均转动连接于固定板的中间处，所述固定齿轮与定位齿盘的上端固设有延伸板，所述固定齿轮与定位齿盘的内端贯穿连接有活动杆一，所述连接板活动连接于活动杆一与延伸板上端之间，所述固定板的上端前后方均活动连接有活动杆二，所述活动杆二与连接板的上端之间活动连接；

18、支座对称设置于固定板底部两端，底部紧固于转动座上端面，将整个夹持驱动机构架设于旋转平台上方；固定板作为夹持驱动机构的安装基体，承载齿轮、连杆等全部传动部件；驱动电机三倒装固定于固定板下端面，为夹持动作提供动力输出；驱动齿轮安装于驱动电机三输出轴，与固定齿轮外啮合，传递动力并实现一级减速；固定齿轮转动连接于固定板中部，与驱动齿轮外啮合、与定位齿盘内啮合，构成二级齿轮减速传动的中间级；定位齿盘转动连接于固定板中部，与固定齿轮内啮合，构成二级齿轮减速传动的输出级；在缩小传动空间的同时大幅提升输出扭矩，保障大规格工件的夹持力；延伸板分别固定于固定齿轮与定位齿盘上端面，随齿轮/齿盘同步转动，用于铰接活动杆一；活动杆一内端铰接于延伸板内端，外端铰接连接板；将齿轮的回转运动转化为连接板的水平平移运动；活动杆二内端铰接于固定板上端前后侧，外端铰接于连接板侧部；与活动杆一、连接板共同构成平行四边形连杆导向机构，保障连接板平移的稳定性；连接板作为夹持驱动机构的输出端，带动上方延伸定位机构做水平平移，实现夹持宽度调节。

19、优选的，所述延伸定位机构包括有支柱、活动板、夹持定位板一、夹持定位板二、回转架和电动推杆装置一，所述支柱固设于连接板的上端延伸处，所述夹持定位板一固设于支柱的上端，所述回转架分别安装于夹持定位板一的两侧上下端，所述电动推杆装置一贯穿固设于回转架的内部，所述电动推杆装置一的外端贯穿连接有推杆一，所述推杆一的外端固设有支板，所述夹持定位板二固设于支板的内端，所述夹持定位板一与夹持定位板二的内侧端均为橡胶凸起结构，所述电动推杆装置一之间向下电性连接有电源座；

20、所述支板的外端固设有凸板一，所述凸板一的外端固设有限位杆一，所述回转架的外端固设有限位筒一，所述限位杆一贯穿滑动连接于限位筒一的内部；

21、支柱竖直固定于连接板上端延伸处，随连接板同步平移，作为夹持定位板一等部件的安装支撑；夹持定位板一水平固定于支柱上端，构成固定夹持侧，作为夹持基准面；回转架安装于夹持定位板一两侧上下端，用于安装固定电动推杆装置一；电动推杆装置一横向贯穿固定于回转架内，为夹持动作提供二级动力，实现夹持力的二级精调与可靠锁紧；推杆一连接于电动推杆装置一输出端，带动支板与夹持定位板二做水平平移；支板竖向固定于推杆一外端，内侧固定夹持定位板二，作为活动夹持侧的安装载体；夹持定位板二固定于支板内侧，构成活动夹持结构，与夹持定位板一配合夹紧工件；橡胶凸起结构设置于夹持定位板一与夹持定位板二的夹持工作面；增大夹持摩擦力防止工件滑移，通过柔性接触避免夹伤钢结构表面涂层；电源座为两侧电动推杆装置一统一供电，保障二者同步动作；凸板一固定于支板外端，用于安装限位杆一；限位杆一横向固定于凸板一外端，同轴穿设于限位筒一内；为夹持定位板二的平移提供精准径向约束，避免夹持过程中发生偏摆；限位筒一固定于回转架外端，与限位杆一形成滑动导向结构；提升夹持对中性与精度。

22、优选的，所述夹持定位板二的底部固设有底板，所述底板的外端固设有垫板；

23、所述活动板贯穿活动连接于支柱或底板的内部上端，所述活动板的内端上方固设有支托，所述活动板的外端底部固设有挡板，所述挡板的内端固设有伸缩杆，所述伸缩杆的内端连接有电动伸缩装置，所述电动伸缩装置固设于支柱或垫板处；

24、底板横向固定于夹持定位板二底部，外端固定垫板，作为活动板与电动伸缩装置的安装载体；垫板固定于底板外端，用于安装固定电动伸缩装置；活动板横向贯穿并滑动连接于支柱或底板上部，可横向伸出或缩回，承载支托部件；支托固定于活动板内端上方，可从工件底部形成托举支撑；挡板竖向固定于活动板外端底部，用于连接伸缩杆，带动活动板平移；伸缩杆外端与挡板固连，内端连接电动伸缩装置，传递伸缩动力；电动伸缩装置固定于支柱或垫板处，驱动伸缩杆伸缩，带动活动板横向动作；配合两侧夹持板形成“双侧夹紧和底部托举”的三点定位结构，提升工件夹持的抗倾覆能力与稳定性。

25、优选的，所述激光检测机构包括有固定架、顶板、调节板、电动推杆装置二、激光发射头和激光接收头，所述固定架固设于支撑板的侧部上方，所述顶板固设于固定架的上端中间处，所述激光发射头连接分布于顶板的底部左端，所述激光接收头连接分布于顶板的底部右端，所述激光发射头的上端贯穿电性连接有故障显示灯头，所述顶板的上端电性连接有检测显示屏；

26、固定架呈l型立式结构，底部固定于支撑板侧部上方，顶端向工件侧水平悬伸，作为顶板与检测部件的安装支撑；顶板横向固定于两侧固定架上端中间处，横跨工件检测位正上方，作为激光检测元件的安装载体；激光发射头沿横向分布于顶板底部左端，发射激光光束，与激光接收头配合形成多道平行激光检测光幕；激光接收头对应分布于顶板底部右端，接收激光光束；工件形变遮挡对应位置光路时，光信号发生变化，据此精准识别形变的位置、长度与形变量；故障显示灯头电性连接于激光发射头上端，实时反馈激光头的工作状态，出现故障时即时告警；检测显示屏设置于顶板上端，直观显示检测数据、形变轮廓与结果判定。

27、优选的，所述固定架的内侧壁靠近上端的位置电性连接有激光水平检测仪一；

28、所述电动推杆装置二固设于顶板的上端后方，所述电动推杆装置二的输出端连接有推杆二，所述调节板固设于推杆二的外端，所述调节板的内侧下端电性连接有激光水平检测仪二；

29、所述调节板的侧部上端固设有凸板二，所述电动推杆装置二的侧部固设有限位筒二，所述凸板二的前端固设有限位杆二，所述限位杆二贯穿滑动连接于限位筒二的内部；

30、激光水平检测仪一安装于固定架内侧壁近上端位置，构成固定水平基准点，用于校验设备整体的安装水平度；电动推杆装置二安装于顶板上端后方，驱动调节板横向平移，带动激光水平检测仪二移动；推杆二连接于电动推杆装置二输出端，带动调节板做水平平移；调节板固定于推杆二外端，内侧下端安装激光水平检测仪二，作为移动水平基准的安装载体；激光水平检测仪二安装于调节板内侧下端，可在不同位置进行水平检测，形成移动水平基准；配合激光水平检测仪一实现多点位水平基准校验，抵消设备安装误差、翻转角度变化带来的基准偏移，保障检测精度；凸板二固定于调节板侧部上端，用于安装限位杆二；限位杆二固定于凸板二前端，贯穿滑动连接于限位筒二内，为调节板平移提供导向约束；限位筒二固定于电动推杆装置二侧部，与限位杆二形成滑动导向结构，保障调节板平移的稳定性与精度。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果：

32、（1）翻转旋转调节支撑机构为整机提供底部支撑与空间位姿调节功能，采用“底座支撑、翻转结构和旋转结构”的分层架构。

33、底座为矩形刚性焊接基座，构成设备的底部安装基准；两块支撑板呈立式板状、对称焊接于底座上端两侧，支撑板前后端与底座之间均设置三角状加强板，通过三角加强结构大幅提升支撑刚度，避免翻转载荷下支撑板发生挠曲变形，保障位姿调节的基准精度。

34、由转动轴杆、固定筒、固定轴盘、驱动轴杆、驱动轴盘、驱动电机一与定位座构成带传动翻转结构；固定筒横向贯穿固定于支撑板近上端的轴孔内，为转动轴杆提供径向支撑；转动轴杆同轴穿设于固定筒内部，其外侧伸出端固定安装固定轴盘；驱动轴杆平行于转动轴杆布置，转动连接于支撑板外侧壁，杆身固定驱动轴盘，驱动轴盘与固定轴盘通过传动带啮合形成带传动；驱动电机一通过定位座悬臂固定于支撑板外侧壁，输出端与驱动轴杆同轴对接；通过带传动实现减速增扭，同时利用带传动的缓冲吸振特性提升翻转过程的平稳性，可带动旋转结构及上方所有部件绕转动轴杆轴线做俯仰翻转调节。

35、由安装板、横板、转动座、驱动电机二、安装座构成主旋转结构，辅以端板、定位筒、滚动球形成滚动支撑，配合转接杆、滑动轴承、限位滑槽形成翻转限位导向；横板为横向承载板件，两端顶部对称固定立式安装板，安装板通过螺栓与转动轴杆的内侧端紧固连接，使横板与转动轴杆同步翻转；驱动电机二通过安装座固定于横板底部中心，输出轴向上贯穿横板并与转动座传动连接，转动座承载上方全部工作部件，可绕竖直轴线实现360°连续旋转；转动座外侧壁周向分布多块径向端板，每块端板底部固定竖向定位筒，定位筒底部内嵌滚动球，滚动球底部抵接横板上表面，形成多点滚动支撑结构，有效分担转动座的轴向载荷，降低旋转摩擦阻力，避免大负载下转动卡滞。

36、同时，单侧支撑板的内侧开设圆弧形限位滑槽，滑槽圆心与转动轴杆轴线完全重合；横板对应侧固定横向转接杆，转接杆外端安装滑动轴承，滑动轴承嵌入限位滑槽内形成滚动配合；一方面限制翻转的最大角度范围，防止过翻转引发设备碰撞；另一方面对横板外侧形成辅助支撑点，抵消翻转过程中的偏载力矩，同时滑动轴承的滚动摩擦形式大幅降低调节阻力，提升翻转动作的顺畅性。

37、（2）夹持驱动机构安装于转动座上端中心，是夹持动作的一级驱动单元，采用“齿轮减速和平行四边形连杆”的传动架构。

38、支座对称设置于固定板底部两端，底部紧固于转动座上端面，将整个夹持驱动机构架设于旋转平台上方；驱动电机三倒装固定于固定板下端面，输出轴向上穿入固定板并安装驱动齿轮；固定齿轮与定位齿盘均转动连接于固定板中部，驱动齿轮与固定齿轮外啮合，固定齿轮与定位齿盘内啮合，构成二级齿轮减速传动结构，在缩小传动空间的同时大幅提升输出扭矩，保障大规格工件的夹持力。

39、固定齿轮与定位齿盘的上端面均固定径向延伸板，二者内端均铰接活动杆一；连接板底部铰接于活动杆一外端，同时固定板上端前后侧各铰接一根活动杆二，活动杆二外端铰接于连接板侧部，共同构成平行四边形连杆导向机构；工作时驱动电机三输出动力，经驱动齿轮、固定齿轮、定位齿盘依次传动，带动两侧延伸板同步反向转动，通过活动杆一推拉连接板做水平平移，活动杆二同步摆动形成稳定导向，最终带动上方延伸定位机构完成夹持宽度的一级粗调，适配多种截面尺寸的钢结构工件。

40、（3）延伸定位机构固设于夹持驱动机构上端，是直接夹持工件的执行终端，采用“侧部夹持和底部托举”的复合定位架构。

41、支柱竖直固定于连接板的上端延伸处，随连接板同步平移；夹持定位板一水平固定于支柱上端，构成固定夹持侧；夹持定位板一的两侧上下端均安装回转架，每个回转架内横向贯穿固定电动推杆装置一，其输出端连接推杆一，推杆一外端固定竖向支板，支板内侧固定夹持定位板二，构成活动夹持结构；夹持定位板一与夹持定位板二的夹持工作面均设置橡胶凸起结构，既增大夹持摩擦力防止工件滑移，又通过柔性接触避免夹伤钢结构表面涂层；两侧电动推杆装置一通过电源座统一供电同步动作，带动夹持定位板二做水平平移，实现夹持力的二级精调与可靠锁紧。

42、同时，支板外端固定凸板一，凸板一外端固定横向限位杆一；回转架外端对应固定限位筒一，限位杆一同轴穿设于限位筒一内形成滑动导向结构，为夹持定位板二的平移提供精准径向约束，避免夹持过程中发生偏摆，提升夹持对中性与精度。

43、此外，夹持定位板二底部固定横向底板，底板外端固定垫板；活动板横向贯穿并滑动连接于支柱或底板的上部，活动板内端上方固定支托，外端底部固定竖向挡板；伸缩杆外端与挡板固连，内端连接电动伸缩装置，电动伸缩装置固定于支柱或垫板处；电动伸缩装置驱动伸缩杆伸缩时，带动活动板横向伸出或缩回，支托可从工件底部形成托举支撑，配合两侧夹持板形成“双侧夹紧和底部托举”的三点定位结构，大幅提升工件夹持的抗倾覆能力与稳定性，避免检测过程中工件窜动影响检测结果。

44、（4）激光检测机构固设于翻转旋转调节支撑机构两侧上端，横跨工件上方形成检测光幕，采用“固定基准和移动校准”的双水平基准架构。

45、固定架呈l型立式结构，底部固定于支撑板侧部上方，顶端向工件侧水平悬伸；顶板横向固定于两侧固定架的上端中间处，横跨于工件检测位的正上方；顶板底部左端沿横向分布多个激光发射头，右端对应分布多个激光接收头，共同形成多道平行激光检测光幕；当被夹持的钢结构工件存在弯曲、扭曲等形变时，形变部位会遮挡对应位置的激光光路，激光接收头的光信号发生变化，据此可精准识别形变的位置、长度与形变量；激光发射头上端电性连接故障显示灯头，可实时反馈激光头的工作状态，出现故障时即时告警；顶板上端设置检测显示屏，可直观显示检测数据、形变轮廓与结果判定。

46、固定架内侧壁近上端位置安装激光水平检测仪一，构成固定水平基准点，用于校验设备整体的安装水平度；顶板上端后方安装电动推杆装置二其输出端连接推杆二，推杆二外端固定调节板，调节板内侧下端安装激光水平检测仪二；电动推杆装置二可驱动调节板沿横向平移，带动激光水平检测仪二在不同位置进行水平检测，形成移动水平基准，配合激光水平检测仪一实现多点位水平基准校验，可抵消设备安装误差、翻转角度变化带来的基准偏移，保障检测精度。