本發(fā)明屬于橋梁檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，尤其涉及一種光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸出現(xiàn)了重載、高速、大流量的現(xiàn)代運(yùn)輸結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢，公路運(yùn)輸在整個(gè)運(yùn)輸體系中占有的比例越來越大。橋梁是道路的咽喉，因此，公路運(yùn)輸對現(xiàn)有橋梁(即舊橋)和新建橋梁的結(jié)構(gòu)性能與使用質(zhì)量提出了更高的要求。為檢驗(yàn)新建橋梁的質(zhì)量，確保在役橋梁結(jié)構(gòu)的使用安全，橋梁現(xiàn)場的荷載試驗(yàn)及健康監(jiān)測是必不可少的工作。

橋梁荷載試驗(yàn)分靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)兩種。靜載試驗(yàn)是根據(jù)需要觀測橋梁結(jié)構(gòu)的反力、應(yīng)變、位移、轉(zhuǎn)角、裂縫等物理量。動(dòng)載試驗(yàn)是需觀測橋梁的固有動(dòng)力特性及在實(shí)際動(dòng)載作用下橋梁結(jié)構(gòu)各控制部位的動(dòng)力響應(yīng)，包括振幅、頻率、阻尼、動(dòng)態(tài)應(yīng)變或動(dòng)態(tài)撓度(沖擊系數(shù))等。靜載試驗(yàn)中的位移觀測主要指觀測橋梁的撓度。動(dòng)載試驗(yàn)中的沖擊系數(shù)是反映車輛荷載對橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力影響的綜合指標(biāo)。根據(jù)沖擊系數(shù)定義(動(dòng)撓度與相應(yīng)荷載作用下的靜撓度的比值稱為活荷載的沖擊系數(shù))，可以通過實(shí)測的撓度進(jìn)行計(jì)算。

橋梁撓度對于橋梁結(jié)構(gòu)而言是一個(gè)非常重要的參數(shù)，其直接反映橋梁結(jié)構(gòu)的豎向整體剛度，是橋梁結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)。橋梁撓度與橋梁的承載能力及抵御地震等動(dòng)荷載的能力有密切關(guān)系。中華人民共和國行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)JTG/T J21-2011《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》對承載能力中撓度的指標(biāo)有明確的要求，把撓度作為橋梁承載能力評定的重要內(nèi)容之一。因此，橋梁撓度檢測業(yè)務(wù)是各檢測機(jī)構(gòu)中一種不可或缺的檢測項(xiàng)目和基本能力。

目前主要采用光電式橋梁撓度儀進(jìn)行撓度觀測，應(yīng)用于施工質(zhì)量控制、舊橋質(zhì)量評估、特殊載荷試驗(yàn)、橋梁健康監(jiān)測等。隨著光電式橋梁撓度儀應(yīng)用日益廣泛，催生了大量的生產(chǎn)廠家，各種撓度檢測儀應(yīng)運(yùn)而生。但是，目前對光電式橋 梁撓度儀沒有合適的校準(zhǔn)方法和校準(zhǔn)裝置，計(jì)量部門無法對專用儀器設(shè)備進(jìn)行真正有效的全面計(jì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置及方法，用以實(shí)現(xiàn)光電式橋梁撓度儀的靜撓度和動(dòng)撓度校準(zhǔn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置，包括：

測量主機(jī)，基于設(shè)定基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與待校準(zhǔn)撓度儀的測量數(shù)據(jù)計(jì)算待校準(zhǔn)撓度儀的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

移動(dòng)模塊，與所述測量主機(jī)連接，基于所述測量主機(jī)處理基準(zhǔn)數(shù)據(jù)得到的控制信號(hào)垂直水平面移動(dòng)以讓待校準(zhǔn)撓度儀進(jìn)行撓度測量；

自動(dòng)調(diào)平模塊，其上設(shè)置所述移動(dòng)模塊并與所述測量主機(jī)連接，由所述測量主機(jī)控制以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述自動(dòng)調(diào)平模塊包括：

底座；

水平檢測器件，設(shè)置于所述底座上，與所述測量主機(jī)連接，用于檢測所述底座的水平狀態(tài)并將檢測的水平狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述測量主機(jī)；

調(diào)平支座，設(shè)置于所述底座的下底面，與所述測量主機(jī)連接，基于所述測量主機(jī)處理水平狀態(tài)數(shù)據(jù)得到的控制信號(hào)移動(dòng)，以使得所述底座處于水平狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述自動(dòng)調(diào)平模塊設(shè)置有3個(gè)呈三角形布置的、帶有與所述測量主機(jī)連接的微調(diào)電機(jī)的所述調(diào)平支座。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述水平檢測器件包括三軸陀螺儀和水平傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述移動(dòng)模塊包括：

絲杠，通過機(jī)架垂直設(shè)置于所述底座上；

滑臺(tái)，固定于所述絲杠上并跟隨所述絲杠垂直移動(dòng)；

伺服電機(jī)，固定于機(jī)架上，并與所述測量主機(jī)連接，用于驅(qū)動(dòng)所述絲杠運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述移動(dòng)模塊還包括：

兩個(gè)伺服電機(jī)，分別固定于機(jī)架上，并分別與所述測量主機(jī)連接；

兩個(gè)單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，分別設(shè)置于絲杠的兩端并固定于機(jī)架上，分別與一個(gè)伺 服電機(jī)連接并由伺服電機(jī)分別控制以使得絲杠進(jìn)行單向旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述移動(dòng)模塊還包括固定于所述絲杠上的編碼器，用于獲取絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述測量主機(jī)包括：

存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

主控制器，基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與待校準(zhǔn)撓度儀的測量數(shù)據(jù)計(jì)算待校準(zhǔn)撓度儀的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，根據(jù)主控制器輸出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述測量主機(jī)還包括：

顯示器，與所述主控制器連接；

鍵盤，與所述主控制器連接，用于編輯輸入基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該測量主機(jī)還包括：

編碼器接口，與所述主控制器連接，用于接收編碼器的輸出數(shù)據(jù)；

電源，與所述主控制器連接，用于向所述主控制器提供工作電源；

時(shí)鐘芯片，與所述主控制器連接，用于向所述主控制器提供時(shí)鐘信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)方法，包括：

基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)垂直移動(dòng)用于模擬橋梁的移動(dòng)模塊，同時(shí)待校準(zhǔn)撓度儀對所述移動(dòng)模塊進(jìn)行撓度測量；

基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與待校準(zhǔn)撓度儀的測量數(shù)據(jù)計(jì)算待校準(zhǔn)撓度儀的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對待校準(zhǔn)撓度儀進(jìn)行校準(zhǔn)，其中，

所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括：用于進(jìn)行靜撓度校準(zhǔn)的位移量信號(hào)和用于進(jìn)行動(dòng)撓度校準(zhǔn)的動(dòng)撓度曲線。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明首次提出橋梁動(dòng)撓度的校準(zhǔn)方法和校準(zhǔn)裝置，為光電式橋梁撓度儀的動(dòng)撓度校準(zhǔn)提供了技術(shù)支持。

(2)本發(fā)明所述光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置的底座采用三個(gè)帶微調(diào)電機(jī)的支座結(jié)合三軸陀螺儀進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，免去了校準(zhǔn)前的手動(dòng)調(diào)平環(huán)節(jié)，提高了工作效率。采用三軸陀螺儀進(jìn)行底座水平情況的判斷提高了精確度，保證滑臺(tái)移動(dòng)方向垂直于水平面，保證了校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確，減少了校準(zhǔn)設(shè)備的不確定度。

(3)本發(fā)明采用編碼器對滑臺(tái)移動(dòng)的位移量進(jìn)行反饋，相比于光柵尺的方 案，減少了其設(shè)備在安裝過程中所需要的輔助設(shè)備，節(jié)約了安裝成本。

(4)本發(fā)明可以分別校準(zhǔn)靜撓度和動(dòng)撓度，節(jié)省了校準(zhǔn)時(shí)間，提高了校準(zhǔn)效率。

(5)本發(fā)明采用編碼器進(jìn)行反饋，與伺服電機(jī)形成閉環(huán)控制，提高了滑臺(tái)移動(dòng)位置的精確度，保證了校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確。

(6)本發(fā)明提出的校準(zhǔn)方法將動(dòng)撓度的校準(zhǔn)從橋梁現(xiàn)場移到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，降低了對校準(zhǔn)環(huán)境的依賴，減少了校準(zhǔn)成本，提高了校準(zhǔn)速度，校準(zhǔn)結(jié)果可行度更高。

(7)本發(fā)明能夠滿足大量的光電式橋梁撓度儀生產(chǎn)廠商的校準(zhǔn)需求和計(jì)量部門的計(jì)量需求，能夠滿足橋梁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，將產(chǎn)生大量的經(jīng)濟(jì)效益。

(8)本發(fā)明所述光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置的移動(dòng)模塊采用雙電機(jī)結(jié)合雙單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，配合處理過的動(dòng)撓度曲線，可以突破電機(jī)絲杠硬件局限性，實(shí)現(xiàn)動(dòng)撓度曲線復(fù)現(xiàn)。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要的附圖做簡單的介紹：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測量主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置使用流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的靜撓度校準(zhǔn)方法流程圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)撓度校準(zhǔn)方法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的 各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004)、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)的要求，光電式橋梁撓度儀的校準(zhǔn)主要包括靜撓度示值校準(zhǔn)、動(dòng)撓度示值校準(zhǔn)等?，F(xiàn)有技術(shù)方案如下：

1)靜撓度示值的校準(zhǔn)

采用光柵位移測量系統(tǒng)進(jìn)行，光柵位移測量系統(tǒng)由升降和平移絲杠、光柵尺和步進(jìn)電機(jī)組成。步進(jìn)電機(jī)可驅(qū)動(dòng)位移臺(tái)做水平和升降移動(dòng)，移動(dòng)的距離可通過光柵尺進(jìn)行測量。

在測量時(shí)，位移臺(tái)按測量范圍均勻移動(dòng)10個(gè)距離，采用光柵尺輸出的位移量作為撓度標(biāo)準(zhǔn)值，啟動(dòng)光電式橋梁撓度儀測量各位置的實(shí)測撓度值。取10個(gè)位置中示值誤差最大值作為撓度示值誤差。

2)暫無動(dòng)撓度示值的校準(zhǔn)方法。

由以上現(xiàn)有技術(shù)方案可知，其存在的缺陷如下：

1)采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行位移控制形成開環(huán)系統(tǒng)存在技術(shù)缺陷，即控制器輸出的移動(dòng)距離和位移臺(tái)實(shí)際移動(dòng)的距離無法保證一致。

2)光柵尺在進(jìn)行移動(dòng)距離測量時(shí)，對光柵尺主尺和移動(dòng)方向的平行度要求極高，導(dǎo)致裝置在實(shí)際安裝過程中存在困難，采買輔助裝置的經(jīng)費(fèi)投入過多，整體成本過高。

3)現(xiàn)有技術(shù)未考慮到光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置的水平情況，若光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置的位移臺(tái)移動(dòng)方向未垂直于地面，則誤差較大，無法進(jìn)行校準(zhǔn)工作。

4)目前的技術(shù)手段只能對靜撓度進(jìn)行校準(zhǔn)，還無法對動(dòng)撓度進(jìn)行校準(zhǔn)。

因此，本發(fā)明提供了一種光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置，包括測量主機(jī)1、移動(dòng)模塊和自動(dòng)調(diào)平模塊，如圖1所示。其中，測量主機(jī)基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與待校準(zhǔn)撓度儀的測量數(shù)據(jù)計(jì)算待校準(zhǔn)撓度儀的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；移動(dòng)模塊與測量主機(jī)連接，基于測量主機(jī)處理基準(zhǔn)數(shù)據(jù)得到的控制信號(hào)垂直水平面移動(dòng)以讓待校準(zhǔn)撓度儀進(jìn)行撓度測量；自動(dòng)調(diào)平模塊，其上設(shè)置移動(dòng)模塊，并與測量主機(jī)連接，由測量主機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平。移動(dòng)模塊及自動(dòng)調(diào)平模塊與測量主機(jī)的連接關(guān)系如圖1中粗線5(即數(shù)據(jù)線)所示。

在本發(fā)明中，通過設(shè)置自動(dòng)調(diào)平模塊，能夠保證設(shè)置于其上的移動(dòng)模塊垂直 移動(dòng)的方向垂直于地面，保證待校準(zhǔn)撓度儀測量的準(zhǔn)確度。移動(dòng)模塊基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)垂直移動(dòng)，此處的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)為測量模塊輸出的位移量數(shù)據(jù)，移動(dòng)模塊基于該位移量數(shù)據(jù)沿垂直地面方向移動(dòng)。本發(fā)明提出的校準(zhǔn)方法將動(dòng)撓度的校準(zhǔn)從橋梁現(xiàn)場移到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，降低了對校準(zhǔn)環(huán)境的依賴，減少了校準(zhǔn)成本，提高了校準(zhǔn)速度，校準(zhǔn)結(jié)果可行度更高。本發(fā)明還能夠滿足大量的光電式橋梁撓度儀生產(chǎn)廠商的校準(zhǔn)需求和計(jì)量部門的計(jì)量需求，能夠滿足橋梁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，將產(chǎn)生大量的經(jīng)濟(jì)效益。

測量主機(jī)內(nèi)置的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括靜態(tài)撓度校準(zhǔn)所需的位移量信息和動(dòng)態(tài)撓度校準(zhǔn)所需的動(dòng)撓度曲線，該信息可通過由測量主機(jī)控制進(jìn)行增減，以保證能夠覆蓋不同形式的光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)時(shí)所需的靜撓度值和動(dòng)撓度曲線。并且，內(nèi)置的位移量信息和動(dòng)撓度曲線不需要通過燒寫固化的方式存入，而是可以直接拷貝存入。因此，本發(fā)明可以校準(zhǔn)靜撓度和動(dòng)撓度，節(jié)省了校準(zhǔn)時(shí)間，提高了校準(zhǔn)效率。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該自動(dòng)調(diào)平模塊包括底座7及設(shè)置于底座下底面的調(diào)平支座和設(shè)置于底座上的水平檢測器件8，如圖1所示。其中，移動(dòng)模塊固定于底座7上，調(diào)平支座與水平檢測器件分別與測量主機(jī)連接，水平檢測器件檢測底座的水平狀態(tài)并將水平狀態(tài)數(shù)據(jù)輸出給測量主機(jī)，測量主機(jī)基于水平狀態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整調(diào)平支座以使得底座處于水平狀態(tài)，即與地面保持水平。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，平衡檢測器件可以采用三軸陀螺儀或水平傳感器代替，當(dāng)然也可以采用其他水平檢測器件，本發(fā)明以三軸陀螺儀進(jìn)行說明。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，底座下底面設(shè)置有三個(gè)帶有微調(diào)電機(jī)的調(diào)節(jié)支座，并呈三角形布置，如圖1中的7-1、7-2、7-3所示。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，自動(dòng)調(diào)平模塊設(shè)置有3個(gè)呈三角形布置的、帶有與測量主機(jī)連接的微調(diào)電機(jī)的調(diào)平支座。底座采用三個(gè)帶微調(diào)電機(jī)的支座結(jié)合三軸陀螺儀進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，其中一個(gè)支座在裝置底座的一側(cè)中點(diǎn)，另外兩個(gè)支座在裝置底座另一側(cè)的兩端，形成的三角結(jié)構(gòu)不僅穩(wěn)定也適用于自動(dòng)調(diào)平算法。

該自動(dòng)調(diào)平模塊上的水平檢測器件、調(diào)平支座和底座，結(jié)合測量模塊工作。三軸陀螺儀安裝在底座上平面(如該底座為一內(nèi)部中空的箱體，則可將三軸陀螺儀安裝在底座內(nèi)部)，帶微調(diào)電機(jī)的支座安裝在底座下底面且支座呈三角形布置。工作時(shí)，三軸陀螺儀讀取底座水平情況，并輸出到測量主機(jī)中，測量主機(jī)解析出 各個(gè)軸向的偏移角度，并進(jìn)行計(jì)算，變換為3個(gè)微調(diào)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)量，使得3個(gè)支座移動(dòng)，調(diào)整底座達(dá)到水平，使得絲杠垂直于水平面，保證滑臺(tái)的移動(dòng)方向垂直于水平面。

在本發(fā)明中，底座采用三個(gè)帶微調(diào)電機(jī)的支座結(jié)合三軸陀螺儀進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，免去了校準(zhǔn)前的手動(dòng)調(diào)平環(huán)節(jié)，提高了工作效率。采用三軸陀螺儀進(jìn)行底座水平情況的判斷提高了精確度，保證滑臺(tái)移動(dòng)方向垂直于水平面，保證了校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確，減少了校準(zhǔn)設(shè)備的不確定度。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該移動(dòng)模塊包括通過機(jī)架31設(shè)置于底座上的絲杠3、固定于絲杠上并能跟隨絲杠運(yùn)動(dòng)的滑臺(tái)2以及固定于機(jī)架上與測量主機(jī)連接、用于驅(qū)動(dòng)絲杠運(yùn)動(dòng)的伺服電機(jī)。具體的，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠垂直地面并帶動(dòng)滑臺(tái)上下移動(dòng)，。此處的滑臺(tái)用來代替橋梁，通過觀測滑臺(tái)的上下移動(dòng)來模擬測量橋梁的撓度。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該移動(dòng)模塊還包括兩個(gè)伺服電機(jī)和兩個(gè)單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。其中，兩個(gè)伺服電機(jī)分別固定于機(jī)架上，并分別與測量主機(jī)連接；兩個(gè)單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分別設(shè)置于絲杠的兩端并固定于機(jī)架上，分別與一個(gè)伺服電機(jī)連接并由伺服電機(jī)分別控制以使得絲杠進(jìn)行單向旋轉(zhuǎn)。這樣，有利于伺服電機(jī)控制絲杠垂直水平面移動(dòng)，并且兩個(gè)方向不受干擾。并且，采用雙電機(jī)結(jié)合雙單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，配合處理過的動(dòng)撓度曲線，可以突破電機(jī)絲杠硬件局限性，實(shí)現(xiàn)動(dòng)撓度曲線復(fù)現(xiàn)。

具體的，如圖2所示，伺服電機(jī)6負(fù)責(zé)滑臺(tái)向上升，伺服電機(jī)9負(fù)責(zé)滑臺(tái)向下降，即每個(gè)伺服電機(jī)只單向旋轉(zhuǎn)。單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11和單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10聯(lián)合工作使得伺服電機(jī)6和伺服電機(jī)9之間的旋轉(zhuǎn)互不干擾，其工作形式為：當(dāng)伺服電機(jī)6運(yùn)動(dòng)時(shí)，單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11將運(yùn)動(dòng)從伺服電機(jī)6傳遞到絲桿上，從而帶動(dòng)滑臺(tái)向上移動(dòng)，而單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10則使得伺服電機(jī)9打滑，不隨絲杠運(yùn)動(dòng)；當(dāng)伺服電機(jī)9運(yùn)動(dòng)時(shí)，單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10將運(yùn)動(dòng)從伺服電機(jī)9傳遞到絲桿上，從而帶動(dòng)滑臺(tái)向下移動(dòng)，而單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11則使得伺服電機(jī)6打滑，不隨絲杠運(yùn)動(dòng)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該移動(dòng)模塊還包括固定于絲杠上的編碼器4，用于測量絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)。如圖2所示，測量主機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)控制滑臺(tái)在絲杠上按照相應(yīng)的位移量或曲線移動(dòng)，通過編碼器接口讀取編碼器返回的數(shù)值，和伺服電機(jī)形成閉環(huán)控制，實(shí)時(shí)修正伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)量，以保證滑臺(tái)移動(dòng)的距離和主控 制器輸出的值相同。采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，使得滑臺(tái)的移動(dòng)位置可知可控。使用伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)，并在絲杠另一端安裝編碼器，通過編碼器采集到滑臺(tái)的實(shí)際位移量，并反饋給控制器，實(shí)時(shí)對伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行控制，保證滑臺(tái)的位移量和控制器輸出給伺服電機(jī)的位移量保持動(dòng)態(tài)一致。采用編碼器對滑臺(tái)的位移量進(jìn)行監(jiān)測。由于編碼器具有很高的精度，且安裝簡單，在裝置安裝生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)投入較小，維護(hù)成本低。并且，本發(fā)明采用編碼器對滑臺(tái)移動(dòng)的位移量進(jìn)行反饋，相比于光柵尺的方案，減少了其設(shè)備在安裝過程中所需要的輔助設(shè)備，節(jié)約了安裝成本。本發(fā)明采用編碼器進(jìn)行反饋，與伺服電機(jī)形成閉環(huán)控制，提高了滑臺(tái)移動(dòng)位置的精確度，保證了校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該測量主機(jī)包括存儲(chǔ)器、主控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。其中，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；主控制器基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與待校準(zhǔn)撓度儀的測量數(shù)據(jù)計(jì)算待校準(zhǔn)撓度儀的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)主控制器輸出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。具體的，如圖1和2所示，其中，1-1為控制器，1-2為按鍵，1-3為顯示器，1-4為開關(guān)等。存儲(chǔ)器中內(nèi)置的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括靜態(tài)撓度校準(zhǔn)所需的位移量信息和動(dòng)撓度曲線，該信息可通過存儲(chǔ)器進(jìn)行增減，以保證能夠覆蓋不同型號(hào)的光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)時(shí)所需的靜撓度值和動(dòng)撓度曲線。其中動(dòng)撓度曲線是實(shí)測動(dòng)撓度曲線集經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后提取的曲線，便于光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)裝置復(fù)現(xiàn)。

具體的，測量主機(jī)可將動(dòng)撓度曲線自動(dòng)分解為滑臺(tái)移動(dòng)速度、移動(dòng)時(shí)間和移動(dòng)距離信息，再轉(zhuǎn)換為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間和轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息，以驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。測量主機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)控制滑臺(tái)在絲杠上按照相應(yīng)的位移量或曲線移動(dòng)，通過編碼器接口讀取編碼器返回的數(shù)值和伺服電機(jī)形成閉環(huán)控制，實(shí)時(shí)修正伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)量，以保證滑臺(tái)移動(dòng)的距離和主控制器輸出的值相同。此處的校準(zhǔn)裝置復(fù)現(xiàn)的動(dòng)撓度曲線是實(shí)測動(dòng)撓度曲線經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后提取的曲線，以滿足伺服電機(jī)的運(yùn)行需求。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該測量主機(jī)還包括與主控制器連接的顯示器和鍵盤，其中，鍵盤可用于進(jìn)行功能選擇，也可用于編輯輸入靜撓度位移量和動(dòng)撓度曲線。顯示器可顯示功能選擇界面、實(shí)時(shí)顯示輸出靜撓度位移量或動(dòng)撓度曲線的值和圖像、顯示靜撓度位移量和動(dòng)撓度曲線的編輯過程等。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該測量主機(jī)還包括編碼器接口、電源和時(shí)鐘芯片。 其中，編碼器接口與主控制器連接，用于接收編碼器的輸出數(shù)據(jù)；電源與主控制器連接，用于向所述主控制器提供工作電源；時(shí)鐘芯片與主控制器連接，用于向主控制器提供時(shí)鐘信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)方法，包括：基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)垂直移動(dòng)用于模擬橋梁的移動(dòng)模塊，同時(shí)待校準(zhǔn)撓度儀對移動(dòng)模塊進(jìn)行撓度測量；基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與待校準(zhǔn)撓度儀的測量數(shù)據(jù)計(jì)算待校準(zhǔn)撓度儀的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并根基所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對待校準(zhǔn)撓度儀進(jìn)行校準(zhǔn)，其中，基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括：用于進(jìn)行靜撓度校準(zhǔn)的位移量信號(hào)和用于進(jìn)行動(dòng)撓度校準(zhǔn)的動(dòng)撓度曲線。

采用以上裝置和方法進(jìn)行光電式橋梁撓度儀校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)過程如圖3所示，具體包括以下步驟：

(1)將光電式橋梁撓度儀鏡頭正對校準(zhǔn)裝置的滑臺(tái)標(biāo)識(shí)。

(2)啟動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其開機(jī)自檢后進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，使得滑臺(tái)位置歸零(設(shè)置為絲杠中點(diǎn)位置)。

(3)進(jìn)行靜撓度、動(dòng)撓度校準(zhǔn)選擇。

(4)進(jìn)行模式選擇，模式選擇分為內(nèi)置位移量(或內(nèi)置動(dòng)撓度曲線)和手動(dòng)輸入位移量(或手動(dòng)輸入動(dòng)撓度曲線)。

(5)啟動(dòng)光電式橋梁撓度儀，啟動(dòng)撓度測量。

(6)校準(zhǔn)裝置滑臺(tái)根據(jù)選擇的位移量或動(dòng)撓度曲線開始移動(dòng)，光電式橋梁撓度儀實(shí)時(shí)測量滑臺(tái)的移動(dòng)情況。滑臺(tái)停止移動(dòng)后，停止光電式橋梁撓度儀的撓度測量。

(7)選擇是否繼續(xù)測量，若繼續(xù)測量則重復(fù)上述(3)～(6)，若不繼續(xù)則選擇是否返回動(dòng)\靜撓度校準(zhǔn)，若返回則重復(fù)上述(4)～(6)，若不返回則直接退出測量。

(8)退出測量時(shí)滑臺(tái)位置歸零。

(9)關(guān)閉光電式橋梁撓度儀。

通過以上步驟(1)-(9)可以得到待測光電式橋梁撓度儀的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并基于該校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對待測光電式橋梁撓度儀進(jìn)行校準(zhǔn)。

具體的，在對待測光電式橋梁撓度儀進(jìn)行靜撓度校準(zhǔn)時(shí)的方法如圖4所示：

(1)準(zhǔn)裝置開機(jī)上電自檢，進(jìn)行儀器參數(shù)標(biāo)定后進(jìn)入靜態(tài)撓度校準(zhǔn)模式；

(2)選擇內(nèi)置或手動(dòng)輸入校準(zhǔn)裝置滑臺(tái)位移量，并將輸出的位移量顯示在 顯示器上；

(3)開啟光電式橋梁撓度儀，撓度儀進(jìn)入靜撓度檢測狀態(tài)；

(4)校準(zhǔn)裝置根據(jù)設(shè)置的位移量開始移動(dòng)滑臺(tái)；

(5)滑臺(tái)停止位移后，即滑臺(tái)移動(dòng)量和設(shè)置的位移量相同時(shí)，撓度儀輸出靜撓度值；

(6)撓度儀輸出的靜撓度值和校準(zhǔn)裝置輸出的位移量相減并求模，即為靜撓度誤差的值；

(7)停止校準(zhǔn)。

在對待測光電式橋梁撓度儀進(jìn)行靜撓度校準(zhǔn)時(shí)的方法如圖5所示：

(1)準(zhǔn)裝置開機(jī)上電自檢，進(jìn)行儀器參數(shù)標(biāo)定后進(jìn)入動(dòng)態(tài)撓度校準(zhǔn)模式；

(2)選擇內(nèi)置或手動(dòng)輸入校準(zhǔn)裝置滑臺(tái)位移量，并將輸出的位移量顯示在顯示器上；

(3)開啟光電式橋梁撓度儀，撓度儀進(jìn)入動(dòng)撓度檢測狀態(tài)；

(4)校準(zhǔn)裝置根據(jù)設(shè)置的位移量開始移動(dòng)滑臺(tái)；

(5)滑臺(tái)停止位移后，即滑臺(tái)完成動(dòng)撓度曲線復(fù)現(xiàn)后，撓度儀輸出動(dòng)撓度曲線；

(6)撓度儀輸出的動(dòng)撓度曲線和校準(zhǔn)裝置輸出的動(dòng)撓度曲線根據(jù)要求的算法求得的誤差，即為動(dòng)撓度誤差的值；

(7)停止校準(zhǔn)。

雖然本發(fā)明所公開的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。