CN111595947A - 一种用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，解决了超声波低频断层成像扫描仪测量古建筑立柱时应用不便的的技术问题。本发明包括可移动支座，可移动支座上设置有伸缩杆，伸缩杆的上端部设置有可拆卸的支撑环，支撑环上设置有轨道，轨道配合有驱动单元，驱动单元连接有超声波扫描仪，驱动单元连接有控制器，控制器连接有电源。本发明不仅移动方便、支撑定位可靠，而且能够通过伸缩杆适应可对古建筑室内柱类通高范围各截面进行环绕扫描工作，无需在古建筑室内地面和柱子本体上进行任何固定，最大程度的避免对古建筑的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及古建筑立柱测量的技术领域，特别是一种用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置。
背景技术
古建筑修缮前期的勘查工作十分重要，可有效避免修缮过程中可能存在的安全隐患，防止对古建筑结构造成不可逆的影响。其中，针对古建筑木质承重柱的测量是其中重要的一环。超声波低频断层成像扫描仪是一种多功能超声无损检测仪器，通过48（4×12）个陶瓷耐磨低频宽带横波干点接触的传感器矩阵，利用脉冲回拨技术和合成孔径聚焦技术组合探测，针对混凝土、钢筋混凝土、石材和木材进行内部成像，用以检测其内部的夹杂物、空腔、裂纹、裂缝、蜂窝、预埋管道等，也可以用来测量厚度、评估混凝土的强度，可测量厚度达2米。现阶段，这种超声基阵无损检测仪器被广泛用于古建筑前期勘查研究中，重点用于扫描探究木质梁柱结构内部的情况，为可能存在的木质建筑病害提供可靠的数据支撑，并指导后续采取相应的预防性保护措施。
但是古建筑的内部净空较高，木柱的高度可达几米到十几米不等；且柱子存在收分和侧脚，并不垂直于地面，全高度的直径不统一；在日常的超声波检测中发现，由于超声波检测设备并无可靠的固定装置，超声波低频断层成像扫描仪的使用场景有限，因此其必须由工作人员手持举伸到相应的高度，但是受限于古建筑内部不能任意搭设脚手架的限制，因此对木质柱类的探测只能局限于一定高度范围内，并受柱子收分和侧脚影像其测量的便捷性。因此，需要一款能够扩展该仪器使用场景的配套装置，满足其在古建筑柱类通高范围内的测量工作。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，解决了超声波低频断层成像扫描仪测量古建筑立柱时应用不便的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，包括可移动支座，可移动支座上设置有伸缩杆，伸缩杆的上端部设置有可拆卸的支撑环，支撑环上设置有轨道，轨道配合有驱动单元，驱动单元连接有超声波扫描仪，驱动单元连接有控制器，控制器连接有电源。
进一步地，所述轨道设置在支撑环的内侧，驱动单元包括设置在轨道内的齿环，齿环包括至少两段可拆卸的弧形齿条，所述超声波扫描仪与齿环相连，支撑环上设置有与齿环啮合的驱动机构，驱动机构与所述控制器相连。
进一步地，所述驱动机构包括设置在支撑环上的步进电机，步进电机与所述控制器相连，步进电机连接有驱动轴，驱动轴上设置有齿环啮合的驱动齿轮。
进一步地，所述步进电机通过安装座固定设置在支撑环上，安装座与步进电机的转轴之间设置有第一轴承，驱动轴的端部与支撑环之间设置有第二轴承。
进一步地，所述超声波扫描仪与齿环之间通过电动推杆相连，超声波扫描仪与古建筑立柱解除的表面设置有压力传感器，压力传感器、和电动推杆均与所述控制器相连。
进一步地，所述伸缩杆为电动伸缩杆或机械式伸缩杆，电动伸缩杆与所述控制器相连。
进一步地，所述可移动支座包括可拆卸连接的左座和右座，左座和右座之间设置有大于古建筑立柱的内孔。
进一步地，所述可移动支座下方设置有轮组和可调式支撑脚。
进一步地，所述轮组包括设置在左座下方的两个万向轮及设置在右座下方的两个定向轮。
进一步地，所述可调式支撑脚包括与左座或/和右座螺纹配合的螺栓，螺栓的底端设置有支脚。
本发明不仅移动方便、支撑定位可靠，而且能够通过伸缩杆对古建筑室内柱类通高范围各截面进行环绕扫描工作，无需在古建筑内部地面和柱子本体上进行任何固定，最大程度的避免对古建筑的损坏。在测量前，先通过拆装将支撑环套设在古建筑立柱的外围，然后控制伸缩杆升降，同时控制步进电机驱动超声波扫描仪在支撑环内转动，对古建筑立柱进行全周的扫描测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的支撑环部分剖视的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为图1中B处的放大图；
图4为图1中可移动支座的俯视图；
图5为图1中支撑环的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，如图1和图4所示，包括可移动支座，可移动支座包括可拆卸连接的左座7和右座8，左座7和右座8之间设置有大于古建筑立柱的内孔9。可移动支座下方设置有轮组和可调式支撑脚，所述轮组包括设置在左座7下方的两个万向轮10及设置在右座8下方的两个定向轮11。所述可调式支撑脚包括与左座7和右座8螺纹配合的螺杆12，螺杆12的底端设置有支脚13。
在使用时，通过万向轮10和定向轮11可以便捷地将可移动支座移动至古建筑立柱旁，通过拆解再组装左座7和右座8将古建筑立柱套在内孔9中，左座7和右座8的连接方式可以是螺栓连接，可以是卡接，也可以是其他便于拆卸的方式。在工作状态时，调节螺杆12，可将左座7和右座8顶升，避免万向轮10和定向轮11的微小滑动对试验数据的影响。
如图1和图4所示，所述可移动支座上设置有安装孔14，通过安装孔14在可移动支座上固定设置有伸缩杆1，所述伸缩杆1为电动伸缩杆或机械式伸缩杆，若为电动伸缩杆则连接有控制器，通过控制器控制伸缩杆1升降，伸缩杆1能够延伸或收缩至不同的高度。伸缩杆1的上端部设置有可拆卸的支撑环2，如图5所示，包括左支撑段21和右支撑段22，左支撑段21和右支撑段22通过连接板23和螺栓组24连接成环状。在伸缩杆1升降前，拆开左支撑段21和右支撑段22使支撑环2套住古建筑立柱，然后在通过连接板23和螺栓组24连接固定。
如图3所示，所述支撑环2通过连接组件与伸缩杆1的上端部固定连接，连接组件包括与支撑环2焊接固定的固定板21，固定板21通过螺栓22与伸缩杆1固定连接。
如图2所示，支撑环2的内侧设置有轨道3，轨道3配合有驱动单元，驱动单元连接有超声波扫描仪5，驱动单元与所述控制器相连，控制器连接有电源。电源可以是外接式或内置在可移动支座中，本领域技术人员可以自由选择控制器和电源的安装位置，因此附图中未示意控制器和电源的位置。控制器控制驱动单元工作，进而带动超声波扫描仪5相对支撑环2旋转，超声波扫描仪5能够随着伸缩杆1的升降对古建筑立柱的进行周向扫描。
如图3所示，所述驱动单元包括设置在轨道3内的齿环4，齿环4包括至少两段可拆卸的弧形齿条，在组装支撑环2时同步进行组装。所述超声波扫描仪5与齿环4相连，支撑环2上设置有与齿环4啮合的驱动机构，驱动机构与所述控制器。驱动机构包括设置在支撑环2上的步进电机6，步进电机6与所述控制器相连，步进电机6的转轴通过联轴器连接有驱动轴61，驱动轴61上设置有齿环4啮合的驱动齿轮62。控制器控制步进电机6转动，步进电机6带动驱动齿轮62转动，驱动齿轮62驱动齿环4转动，进而齿环4带动超声波扫描仪5同步转动。
进一步地，所述步进电机6通过安装座63固定设置在支撑环2上，安装座63与步进电机6的转轴之间设置有第一轴承64，驱动轴61的端部与支撑环2之间设置有第二轴承65。第一轴承64和第二轴承65充分保证驱动齿环4的可靠性和稳定性。
进一步地，所述超声波扫描仪5与齿环4之间通过电动推杆66相连，超声波扫描仪5与古建筑立柱接触的表面设置有压力传感器67，压力传感器67、和电动推杆66均与所述控制器相连。控制器能够根据压力传感器67检测的动态数值，控制电动推杆66的伸长量，进而使超声波扫描仪5与古建筑立柱的外周面紧密贴合。
所述超声波扫描仪5为市场可购买的产品，如A1040 MIRA便携式超声波断层成像扫描仪，其具有重量轻、防震、可独立工作、无需外接电源和计算机的优异特点。可以在仪器的相位天线阵列传感器51的上下位置，贴附记忆海绵52，可有效减轻古建筑立柱与仪器本体的接触碰撞，增加一定的缓冲能力，防止对仪器造成损伤。
在超声波扫描仪5开始测量后，伸缩杆1处于待命状态，根据齿环4旋转一圈的时间来决定伸缩杆1的伸长速度。基于此，可满足超声波扫描仪5围绕柱子在不同高度处的全截面运动。在超声波扫描仪5的上升过程中，压力传感器67实时检测仪器本体与古建筑立柱之间的接触压力，如果两者间的压力低于或大于一定的阈值，电动推杆66将实时伸缩调整，以保证超声波扫描仪5与古建筑立柱紧密接触。在完成设定高度的测量工作后，伸缩杆1开始降低，结束扫描工作。超声波扫描仪5将自动存储数据，并重建断面影像，产生被测物体内部结构的3D影像再现。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：包括可移动支座，可移动支座上设置有伸缩杆（1），伸缩杆（1）的上端部设置有可拆卸的支撑环（2），支撑环（2）上设置有轨道（3），轨道（3）配合有驱动单元，驱动单元连接有超声波扫描仪（5），驱动单元连接有控制器，控制器连接有电源。
2.根据权利要求1所述的用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：所述轨道（3）设置在支撑环（2）的内侧，驱动单元包括设置在轨道（3）内的齿环（4），齿环（4）包括至少两段可拆卸的弧形齿条，所述超声波扫描仪（5）与齿环（4）相连，支撑环（2）上设置有与齿环（4）啮合的驱动机构，驱动机构与所述控制器相连。
3.根据权利要求2所述的用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：所述驱动机构包括设置在支撑环（2）上的步进电机（6），步进电机（6）与所述控制器相连，步进电机（6）连接有驱动轴（61），驱动轴（61）上设置有齿环（4）啮合的驱动齿轮（62）。
4.根据权利要求3所述的用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：所述步进电机（6）通过安装座（63）固定设置在支撑环（2）上，安装座（63）与步进电机（6）的转轴之间设置有第一轴承（64），驱动轴（61）的端部与支撑环（2）之间设置有第二轴承（65）。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：所述超声波扫描仪（5）与齿环（4）之间通过电动推杆（66）相连，超声波扫描仪（5）与古建筑立柱接触的表面设置有压力传感器（67），压力传感器（67）和电动推杆（66）均与所述控制器相连。
6.根据权利要求5所述的用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：所述伸缩杆（1）为电动伸缩杆或机械式伸缩杆，电动伸缩杆与所述控制器相连。
7.根据权利要求1-4或6任一项所述的用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：所述可移动支座包括可拆卸连接的左座（7）和右座（8），左座（7）和右座（8）之间设置有大于古建筑立柱的内孔（9）。
8.根据权利要求7所述的用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：所述可移动支座下方设置有轮组和可调式支撑脚。
9.根据权利要求8所述的用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：所述轮组包括设置在左座（7）下方的两个万向轮（10）及设置在右座（8）下方的两个定向轮（11）。
10.根据权利要求8或9所述的用于古建筑立柱断层成像的超声波扫描仪配套装置，其特征在于：所述可调式支撑脚包括与左座（7）或/和右座（8）螺纹配合的螺杆（12），螺杆（12）的底端设置有支脚（13）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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