三维技术在起重机吊钩检测中的应用

摘 要 在实际生产中，起重机吊钩尺寸检测经常被直接忽略，这主要是由于传统检测方法操作难度比较大造成的。文章首先论证了吊钩尺寸检测的重要性，并提出了三维检测技术在实际应用中的优势，最后，通过实例论证了三维技术在起重机吊钩检测中的应用方案。

关键词 吊钩尺寸检测；三位检测技术；应用

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0130-01

采用传统的检测方法来检测起重机吊钩的尺寸变化，如危险断面的磨损情况、扭转变形或者开口度等，尽管看似简单，却不容易操作，比如在测量吊钩扭转变形情况时，一定要先将吊钩摘下来，然后在特定的平台上应用划线法来检测。再加上传统测量方法所使用的测量工具和方法都存在很大的差别，最终的检测结果也会存在很大的误差，这时，吊钩尺寸是否达到报废的标准就很难确定了。三维检测技术在起重机吊钩检测中的应用能有效解决上述难题，只要获取吊钩立体尺寸，就能对吊钩的断面磨损度、扭转变形度以及开口度进行分析，得出吊钩尺寸变化的确切数值，从而确定吊钩是否已经达到报废程度。

1 吊钩尺寸检测重要性

吊钩具有承载作用是起重机械的危险构件之一，依据特种设备安全技术规范TSGQ0002-2008《起重机械安全监察规程—桥式起重机》的规定，吊钩如果出现以下现象，需要立即报废，停止继续使用：1）出现裂纹；2）磨损断面不低于原有尺寸的10%；3）与原有开口度尺寸相比，增加了15%；4）变形程度高于10°；5）危险断面出现塑性变形；6）板钩衬套为原有尺寸的85%，更换衬套；7）板钩心轴与原有尺寸相比磨损度达到5%，需要更换心轴；8）禁止采用焊接方法修补吊钩。

在上文所述8条报废标准中，除第1条和第8条之外，其余都与吊钩尺寸相关，反映出吊钩尺寸检测在吊钩检测中占有重要地位，吊钩尺寸检测数据能够在很大程度上影响吊钩报废判定结果。可是现实情况是，好多使用单位只重视吊钩裂纹这一项，如果发现吊钩上存在裂纹，往往会立即更换，可是却对吊钩尺寸变化熟视无睹，不仅不检测，更存在着不影响正常使用的错误认识，毫无疑问，这种做法大大提高了吊钩使用的危险度。

除此之外，以下因素也使得使用单位疏于检测起重机吊钩的尺寸变化：1）中小型企业中具备起重机专业知识的人员较少；2）尽管起重机吊钩属于三大危险关键构件之一，可是由于尺寸变化的周期很长，容易被人们忽视；3）传统检测方法的检测结果存在较大误差，且不容易操作；4）即使准确测量出吊钩尺寸变化的各项数值，可往往因为缺少原始尺寸，无法判断是否达到报废标准。

正是由于以上多种因素的存在，在很多情况下，吊钩尺寸变化即使超出了正常使用的范围，却仍然不停止使用，尤其对大型起重机来说，安全隐患程度更为严重，如果没有提前防范，可能会引发严重的安全事故。因此，准确检测吊钩尺寸变化是一项非常重要的工作，具有不可或缺的作用。

2 三维检测技术优势

三维检测技术在吊钩检测中的应用有效解决了上述难题。三维检测技术已经在社会多个领域得到了广泛应用，如汽车制造业、航空航天业、模具制造业等。人们利用三维检测技术检测产品的质量、评估3D模型是否与实物一致、进行统计分析等。

我们以光栅式三维扫描技术为例来论述三维技术的优势：1）不需要直接接触，采用照相工作原理，不需要直接接触就可以获得物体表面的三维数据，也可以测量出容易变形物体的表面数据；2）应用面扫描方式，扫描速度很快，通常不超过5秒钟；3）精确度高，应用标定技术能大大提高测量准确度；4）采样点密度高。测量相机在性能良好的条件下，可以单次获得高达130万点的数据，采样密度极高；5）携带方便，体积小，部件方便携带，便于在实际中测量；6）对环境要求不高，大多数环境下都能运转正常，无论是暗室，还是露天环境，都可以操作进行。

起重机吊钩检测利用了产品质量检测原理，这样才能检测吊钩尺寸变化，判定吊钩是否达到了报废标准。准确得到吊钩立体尺寸后不但可以对吊钩的断面磨损程度、开口度以及扭转变形程度进行分析，还可以确定出吊钩尺寸变化的精确值，然后与吊钩报废标准进行比较，确定吊钩是否达到报废标准。三维立体复原技术可以将吊钩断面、开口度以及扭转变形情况直接复原到之前的状态，因此即使没有吊钩的原始尺寸，我们仍然可以判定吊钩是否达到报废标准。

3 三维技术在吊钩检测中的应用

起重机吊钩是三维检测技术的实施对象，而非接触式光学三维检测技术能够满足这一实际需求。当前，检测形状与尺寸的光学检测仪器在全部检测仪器中占大部分比重。针对形状的检测分为两种，一种是检测二维尺寸大小；另一种是检测三维形貌高度，其中，后者在实践中应用最广泛。我们常见的光栅式三维扫描法、投影式叠纹干涉法等都可以进行三维形貌高度检测。

图1 吊钩实物与其三围立体图

如图1所示，在起重机吊钩检测中应用了光栅式三维扫描技术。通过计算机的作用，光栅式扫描仪产生正弦投影条纹，利用数字投影仪的作用，光栅条纹被投射到物体表面，在物体表面的作用下，条纹发生变形，相位关系也不会停留在之前的状态，用专用CCD摄像机拍摄条纹，再通过提取相位、包裹相位的手段得到绝对相位值，系统再进行标定、变换坐标，图1（左）吊钩表面的三维信息被获取。吊钩三维立体尺寸得到之后，将其与原始尺寸进行比较，判断出吊钩是否达到报废程度，通过这种方法来代替可操作性较差的传统检测方法。

除此之外，也可以通过开发吊钩报废判定专用软件来判断。举例来说，可以程序化断面磨损度、开口度等模块，创建吊钩尺寸数据库，利用三维分析、三维立体复原等功能模块获取吊钩尺寸变化值。

4 结束语

在实际应用过程中，我们必须重视检测起重机吊钩，尤其需要高度重视吊钩尺寸检测。将三维检测技术应用于起重机吊钩尺寸检测领域，有效解决了依靠传统方法检测起重机吊钩尺寸难于操作的问题。我们在上文所论述的光栅式扫描技术开发的报废评估系统已经在实践中得到了广泛应用，能够快速准确检测特种设备，它为检测特种设备的机构以及生产吊钩的企业解决了一大难题。

参考文献

[1]王福绵.起重机械技术检验[M].北京：学苑出版社，2000.

[2]赵卫军.三维数字成像及造型在数字化设计中的应用[D].深圳：深圳大学光电工程学院，2007.

[3]伍蒋军，等.起重机吊钩三维检测及报废评估系统开发[J].装备制造技术，2012（09）.

作者简介

武震（1980-），内蒙古鄂尔多斯市鄂托克旗人，本科，研究方向：特种设备。endprint