三維技術在起重機吊鉤檢測中的應用

摘 要 在實際生產中，起重機吊鉤尺寸檢測經常被直接忽略，這主要是由于傳統檢測方法操作難度比較大造成的。文章首先論證了吊鉤尺寸檢測的重要性，并提出了三維檢測技術在實際應用中的優勢，最后，通過實例論證了三維技術在起重機吊鉤檢測中的應用方案。

關鍵詞 吊鉤尺寸檢測；三位檢測技術；應用

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0130-01

采用傳統的檢測方法來檢測起重機吊鉤的尺寸變化，如危險斷面的磨損情況、扭轉變形或者開口度等，盡管看似簡單，卻不容易操作，比如在測量吊鉤扭轉變形情況時，一定要先將吊鉤摘下來，然后在特定的平臺上應用劃線法來檢測。再加上傳統測量方法所使用的測量工具和方法都存在很大的差別，最終的檢測結果也會存在很大的誤差，這時，吊鉤尺寸是否達到報廢的標準就很難確定了。三維檢測技術在起重機吊鉤檢測中的應用能有效解決上述難題，只要獲取吊鉤立體尺寸，就能對吊鉤的斷面磨損度、扭轉變形度以及開口度進行分析，得出吊鉤尺寸變化的確切數值，從而確定吊鉤是否已經達到報廢程度。

1 吊鉤尺寸檢測重要性

吊鉤具有承載作用是起重機械的危險構件之一，依據特種設備安全技術規范TSGQ0002-2008《起重機械安全監察規程—橋式起重機》的規定，吊鉤如果出現以下現象，需要立即報廢，停止繼續使用：1）出現裂紋；2）磨損斷面不低于原有尺寸的10%；3）與原有開口度尺寸相比，增加了15%；4）變形程度高于10°；5）危險斷面出現塑性變形；6）板鉤襯套為原有尺寸的85%，更換襯套；7）板鉤心軸與原有尺寸相比磨損度達到5%，需要更換心軸；8）禁止采用焊接方法修補吊鉤。

在上文所述8條報廢標準中，除第1條和第8條之外，其余都與吊鉤尺寸相關，反映出吊鉤尺寸檢測在吊鉤檢測中占有重要地位，吊鉤尺寸檢測數據能夠在很大程度上影響吊鉤報廢判定結果。可是現實情況是，好多使用單位只重視吊鉤裂紋這一項，如果發現吊鉤上存在裂紋，往往會立即更換，可是卻對吊鉤尺寸變化熟視無睹，不僅不檢測，更存在著不影響正常使用的錯誤認識，毫無疑問，這種做法大大提高了吊鉤使用的危險度。

除此之外，以下因素也使得使用單位疏于檢測起重機吊鉤的尺寸變化：1）中小型企業中具備起重機專業知識的人員較少；2）盡管起重機吊鉤屬于三大危險關鍵構件之一，可是由于尺寸變化的周期很長，容易被人們忽視；3）傳統檢測方法的檢測結果存在較大誤差，且不容易操作；4）即使準確測量出吊鉤尺寸變化的各項數值，可往往因為缺少原始尺寸，無法判斷是否達到報廢標準。

正是由于以上多種因素的存在，在很多情況下，吊鉤尺寸變化即使超出了正常使用的范圍，卻仍然不停止使用，尤其對大型起重機來說，安全隱患程度更為嚴重，如果沒有提前防范，可能會引發嚴重的安全事故。因此，準確檢測吊鉤尺寸變化是一項非常重要的工作，具有不可或缺的作用。

2 三維檢測技術優勢

三維檢測技術在吊鉤檢測中的應用有效解決了上述難題。三維檢測技術已經在社會多個領域得到了廣泛應用，如汽車制造業、航空航天業、模具制造業等。人們利用三維檢測技術檢測產品的質量、評估3D模型是否與實物一致、進行統計分析等。

我們以光柵式三維掃描技術為例來論述三維技術的優勢：1）不需要直接接觸，采用照相工作原理，不需要直接接觸就可以獲得物體表面的三維數據，也可以測量出容易變形物體的表面數據；2）應用面掃描方式，掃描速度很快，通常不超過5秒鐘；3）精確度高，應用標定技術能大大提高測量準確度；4）采樣點密度高。測量相機在性能良好的條件下，可以單次獲得高達130萬點的數據，采樣密度極高；5）攜帶方便，體積小，部件方便攜帶，便于在實際中測量；6）對環境要求不高，大多數環境下都能運轉正常，無論是暗室，還是露天環境，都可以操作進行。

起重機吊鉤檢測利用了產品質量檢測原理，這樣才能檢測吊鉤尺寸變化，判定吊鉤是否達到了報廢標準。準確得到吊鉤立體尺寸后不但可以對吊鉤的斷面磨損程度、開口度以及扭轉變形程度進行分析，還可以確定出吊鉤尺寸變化的精確值，然后與吊鉤報廢標準進行比較，確定吊鉤是否達到報廢標準。三維立體復原技術可以將吊鉤斷面、開口度以及扭轉變形情況直接復原到之前的狀態，因此即使沒有吊鉤的原始尺寸，我們仍然可以判定吊鉤是否達到報廢標準。

3 三維技術在吊鉤檢測中的應用

起重機吊鉤是三維檢測技術的實施對象，而非接觸式光學三維檢測技術能夠滿足這一實際需求。當前，檢測形狀與尺寸的光學檢測儀器在全部檢測儀器中占大部分比重。針對形狀的檢測分為兩種，一種是檢測二維尺寸大小；另一種是檢測三維形貌高度，其中，后者在實踐中應用最廣泛。我們常見的光柵式三維掃描法、投影式疊紋干涉法等都可以進行三維形貌高度檢測。

圖1 吊鉤實物與其三圍立體圖

如圖1所示，在起重機吊鉤檢測中應用了光柵式三維掃描技術。通過計算機的作用，光柵式掃描儀產生正弦投影條紋，利用數字投影儀的作用，光柵條紋被投射到物體表面，在物體表面的作用下，條紋發生變形，相位關系也不會停留在之前的狀態，用專用CCD攝像機拍攝條紋，再通過提取相位、包裹相位的手段得到絕對相位值，系統再進行標定、變換坐標，圖1（左）吊鉤表面的三維信息被獲取。吊鉤三維立體尺寸得到之后，將其與原始尺寸進行比較，判斷出吊鉤是否達到報廢程度，通過這種方法來代替可操作性較差的傳統檢測方法。

除此之外，也可以通過開發吊鉤報廢判定專用軟件來判斷。舉例來說，可以程序化斷面磨損度、開口度等模塊，創建吊鉤尺寸數據庫，利用三維分析、三維立體復原等功能模塊獲取吊鉤尺寸變化值。

4 結束語

在實際應用過程中，我們必須重視檢測起重機吊鉤，尤其需要高度重視吊鉤尺寸檢測。將三維檢測技術應用于起重機吊鉤尺寸檢測領域，有效解決了依靠傳統方法檢測起重機吊鉤尺寸難于操作的問題。我們在上文所論述的光柵式掃描技術開發的報廢評估系統已經在實踐中得到了廣泛應用，能夠快速準確檢測特種設備，它為檢測特種設備的機構以及生產吊鉤的企業解決了一大難題。

參考文獻

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作者簡介

武震（1980-），內蒙古鄂爾多斯市鄂托克旗人，本科，研究方向：特種設備。endprint