CN100520292C - 三轴向位移测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三轴向位移测量装置，具有：固设于支撑被测设备的吊架的一面上的固定件；连接于所述固定件，可实现360°旋转的万向接头；连接于所述万向接头，包括至少一个角度传感器的连接部；连接于所述连接部，测量角度的角度传感器；利用所述角度传感器测量的角度值，计算出被测设备的三轴向位移值的三轴向位移测量部。本发明减少了安装位置上的限制，提高了安装上的方便性，避免了使用高价测量装置，因此实现了低成本制作，还使用了截面面积扩大、具有铝合金制作的硬质镀金外壳的三轴向位移测量部，以提高散热效果，无需设置附加的散热装置，并且得到了坚固性及轻量化效果。

Description

三轴向位移测量装置
技术领域
本发明涉及一种位移测量装置，特别是涉及通过使用关节结构的连接部、可精确测量设备的位移的角度传感器、利用所述角度传感器测量出的角度值计算被测量设备的三轴向位移值的三轴向位移测量部，以正确测量三轴向位移的三轴向位移测量装置。
背景技术
目前在发电厂、化工厂、天然气储存罐等装置工业中，锅炉、导管等高温设备都是至关重要的组成部分，但是这些设备的安全管理方法中，只是通过CCTV测量内、外部影像资料或者设备的内压及温度，从而判断设备的故障与否，而无法对高温设备在运行过程中出现的位移进行精确的测量，因此无法预防当运行中的位移超过设计值时所发生的应力集中给设备带来的损坏。
特别是在工业用设备中经常使用的导管，是将工业用锅炉中产生的蒸汽传达到蒸汽轮机等动力源所需的必要设备，而且因为导管的长度和安装形式各不相同，在运行过程中，各个位置的导管会出现不同的三维位移。
这种导管利用吊架(HANGER)等支撑装置，在离线状态下，测量停止及运行时的垂直方向的总单位位移，从而判断设备的异常与否。
但是，上述导管中的各个导管的吊架数量过多，如果一个位置被限制，则相邻吊架可实现正常的垂直方向位移，但水平方向上的位移超过设计值会导致各种损失，因此急需可正确测量在设备的运行过程中发生的三轴向位移的测量装置。
并且，需要长期测量的导管等设备如果置于较危险的位置时，工作人员每次测量都要考虑到危险性问题，因此，测量数据的可靠性低，而且必须进行导管等设备的寿命管理和安全性分析等工作。但，主要的问题是导管等设备的三轴向位移很难长期测量，而且所需使用的装置都是高价设备。
现有的位移测量设备主要是测量一维位移的装置，虽然开发出了高价的线性可调差动变压器(Linear Variable Differential Transformer：LVDT)或利用激光的装置，但是要进行三轴向位移测量必须在一个位置设置三个装置，因此出现在多个位置安装多个设备和需耗费巨额费用的问题。
特别是在工业用设备中大量使用的导管，其安装形态及位置复杂、空间狭小，在测量三轴向位移时很难安装直线形状的测量装置，而现有的线性可调差动变压器(LVDT)或激光方式在连接测量装置和高温设备时的表面温度较高，难以直接连接，因此还需要专门设置散热装置。
发明内容
为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种三轴向位移测量装置，为了减少对安装位置的限制而提高其安装上的方便性，采用了关节结构的连接部，不使用现有的高价测量装置，而是使用可低成本制作的角度传感器，可精确测量所要测量的设备的位移，并且还使用截面面积扩大、具有铝合金材料制作的硬化镀金外壳的三轴向位移测量部，提高了散热效果，从而可保持传感器的稳定性，无需附加的散热装置，实现了三轴向位移测量装置的坚固性及轻量化。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于测量高温导管的三轴向位移测量装置，其特点在于，具有：固设于支撑该高温导管被测设备的吊架的一面上的固定件；连接于所述固定件，可实现360°旋转的万向接头；连接于所述万向接头的连接部；连接于所述连接部并具有设置在内部的测角元件的角度传感器；利用所述角度传感器测量的角度值，计算出被测设备的三轴向位移值的三轴向位移测量部；其中，所述连接部具有第一连接部和第二连接部；所述角度传感器具有第一角度传感器、第二角度传感器及第三角度传感器；所述第二角度传感器连接所述第一连接部和所述第二连接部，并测量所述两个连接部的连接角度。如上所述，本发明实施例中的三轴向位移测量装置应用关节结构的连接部，以根据安装位置自由变更角度，从而减少了安装位置的限制，提高了安装上的方便性，并通过利用角度传感器，精密测量被测设备的位移，避免了使用高价测量装置，因此实现了低成本制作，还使用了截面面积扩大、具有铝合金制作的硬质镀金外壳的三轴向位移测量部，以提高散热效果，无需设置附加的散热装置，并且得到了坚固性及轻量化效果。
以下，为了使所属技术领域的普通技术人员易于实现本发明的技术方案，更具体的进行说明，结合具体实施例和附图进行详细说明。本发明的目的、作用、功效等及其他目的、特征，还有运行上的不同点将通过具体实施例更加清楚地得到说明。
附图说明
图1为本发明一实施例的三轴向位移测量装置的安装状态示意图；
图2A、2B为本发明一实施例的三轴向位移测量装置的位移测量概念曲线图；
图3为本发明一实施例的三轴向位移测量部的外壳的剖面图。
其中，附图标记：
100：三轴向位移测量装置                110：第一角度传感器
120：第二角度传感器                    130：第三角度传感器
140：第一连接部                         150：第二连接部
160：万向接头                          170：固定件(grip)
190：导管
200：三轴向位移测量部                  210：吊架
300：外壳
具体实施方式
在这里公开的实施例仅仅是为了帮助技术人员易于理解而选用的最佳实施例，在不脱离本发明的技术思想的范围内，本领域技术人员可进行各种变化、附加及变更，并且也可以提出其他均等的实施例。
图1为本发明实施例的三轴向位移测量装置的安装状态图。
图2A、2B为本发明实施例的三轴向位移测量装置的位移测量概念曲线图。
图3为本发明实施例的三轴向位移测量部的外壳剖面图。
本发明实施例中的三轴向位移测量装置的结构如图1至图3，包括：固设于支撑被测量设备的吊架(hanger)210的一侧的固定件(grip)170；与该固定件170连接可360°旋转的万向接头(Universal joint)160；与该万向接头160连接，包括至少一个角度传感器的连接部140、150；与该连接部140、150连接而测量角度的角度传感器110、120、130；利用该角度传感器110、120、130测量的角度值，计算被测设备的3轴向位移值三轴向位移测量部200。
上述固定件170由具有耐热性、坚固性及耐腐蚀性的材料制成，其形状为“ㄈ”状。
上述万向接头160由铝合金材料制成，使得固定件170连接于上述吊架210，并且与所述固定件170连接而具有自由力矩。
上述连接部140、150由铝合金材料构成，具有关节结构的第一连接部(140，l1)和第二连接部(150，l2)。
上述角度传感器110、120、130由铝合金材料制造，具有第二角度传感器(110，θ1)、第二角度传感器(120，θ2)和第三角度传感器(130，θ3)。
上述第一角度传感器(110，θ1)以固定件170为固定面，以测量上述第一连接(140，l1)和固定平面之间的角度。
上述第二角度传感器(120，θ2)连接第一连接部(140，l1)和上述第二连接部(150，l2)，以测量上述两个连接角度。
上述第三角度传感器(130，θ3)在固定平面上测量平面旋转角度。
为了维持传感器的安全性、提高轻量化及散热效果，上述三轴向位移测量部200具有使用截面较大、铝合金材料制作的硬化镀金外壳300。
根据上述结果，有关本发明的三轴向位移测量装置作用的说明如下。
三轴向测量装置100并没有直接设置在被测量的导管190上，通过固定件170将一侧固定在支撑所述导管190的吊架210的一面上。
可旋转360°的万向街头160与上述固定件170连接，使得上述固定件170连接于吊架210，并且与上述固定件170连接具有自由力矩。
连接部140、150的第二连接部(150，l2)的一端与上述万向街头160连接，另一端与角度传感器110、120、130的第2角度传感器(120，θ2)连接，与连接部140、150的第一连接部(140，l1)一起形成关节结构。
上述连接部140、150的第1连接部(140，l1)的一端与角度传感器110、120、130的第2角度传感器(120，θ2)连接，另一端与角度传感器110、120、130的第1角度传感器(110，θ1)连接。
上述角度传感器110、120、130的第1角度传感器(110，θ1)以上述固定件170为固定面，测量上述连接部140、150的第1连接部(140，l1)和固定平面之间的角度，角度传感器110、120、130的第2角度传感器(120，θ2)连接所述连接部140、150中的第一连接部(140，l1)和第二连接部(150，l2)，并测量所述两个连接的角度。
角度传感器110、120、130的第三角度传感器(130，θ3)连接于第一角度传感器(110，θ1)的一侧，在固定平面上测量平面旋转角度。
三轴向位移测量部200固定于固定平面上，利用角度传感器110、120、130测量的角度值计算被测设备导管的三轴向位移值。
为了维持传感器的安全性、提高散热效果，如图3所示，上述三轴向位移测量部200具有截面扩大的外壳300。
如上所述，3轴向位移测量装置100通过固定件170和3轴向位移测量部200得到稳定的固定。
如上，为了确认被测导管190的状态，稳定固设的三轴向位移测量装置100将随着上述导管190流动的蒸汽方向，即将导管190的轴向设为Z轴；将设置于导管190上的吊架210的方向，即产生下垂的导管190的垂直方向定义为Y轴；按照右手法则定义X轴。
并且，如图2A、2B所示，为了表示空间中的一个点而使用三维坐标系，此时所述三维坐标系就具有上述X、Y、Z轴。
为了测量上述导管190的三维位移，组合两个连接140、150和3个角度传感器110、120、130，以计算移动的三维空间中的一个点的位置。
在这里，P1的坐标为P1x 1＝l1cosθ1和P1y 1＝l1sin θ1，P2的坐标为P2x 1＝l2cos(θ1-θ2)+l1cos θ1和P2y 1＝l2sin(θ1-θ2)+l1sinθ1，实际坐标值为P2x＝cosθ3P2x 1、P2y＝P2y 1、P2z＝sinθ3P2x 1、P2x＝cosθ3{l2cos(θ1-θ2)+l1cosθ1}、P2y＝l2sin(θ1-θ2)+l1sinθ1和P2z＝sin θ3l2cos(θ1-θ2)+l1cosθ1。

Claims (6)

1、一种三轴向位移测量装置，其特征在于，具有：
固定件，固设于支撑被测设备的吊架的一面上；
可实现360°旋转的万向接头，连接于所述固定件，使得所述固定件连接于吊架，并且与所述固定件连接具有自由力矩；
连接于所述万向接头的连接部，所述连接部包括第一连接部和第二连接部以组成关节结构；
连接于所述连接部的角度传感器，具有用于测量角度的第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器，其中所述第一角度传感器以固定件为固定面，以测量所述第一连接部和固定平面之间的角度；所述第二角度传感器连接第一连接部和所述第二连接部，以测量所述两个连接部之间的角度；所述第三角度传感器在固定平面上测量平面旋转角度；
三轴向位移测量部，用于利用所述角度传感器测量的角度值，计算出被测设备的三轴向位移值。
2、根据权利要求1所述的三轴向位移测量装置，其特征在于，所述固定件是由具有耐热性、坚固性及耐腐蚀性的材料制作，形状为“ㄈ”的构件。
3、根据权利要求1所述的三轴向位移测量装置，其特征在于，所述万向接头为铝合金件。
4、根据权利要求1所述的三轴向位移测量装置，其特征在于，所述连接部为铝合金件。
5、根据权利要求4所述的三轴向位移测量装置，其特征在于，所述角度传感器为铝合金件。
6、根据权利要求1所述的三轴向位移测量装置，其特征在于，所述三轴向位移测量部具有截面面积较大、使用铝合金材料的硬质镀金外壳，以维持传感器的安全性，提高轻量化及散热效果。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6957496B2 (en) * 2002-02-14 2005-10-25 Faro Technologies, Inc. Method for improving measurement accuracy of a portable coordinate measurement machine
KR100861315B1 (ko) 2008-04-08 2008-10-01 (주)한국건설안전진단 교량난간의 안전진단장치
EP2545855B1 (en) 2011-07-13 2016-09-07 General Electric Company System and method of locating an X-ray imaging apparatus and corresponding X-ray imaging apparatus.
KR101191797B1 (ko) * 2012-06-25 2012-10-16 케이.엘.이.에스 주식회사 3축 변위 계측장치
KR101688045B1 (ko) * 2014-11-04 2016-12-20 인덕대학교 산학협력단 내부변위 및 간극수압 통합 계측기
CN105698660A (zh) * 2016-01-26 2016-06-22 中国飞机强度研究所 一种多自由度位移测量导向装置
CN108106989A (zh) * 2017-12-06 2018-06-01 苏州科技大学 一种三向位热膨胀位移测量装置
CN108759816A (zh) * 2018-05-22 2018-11-06 王伟 一种工业机器人运动点测量装置
CN109357648B (zh) * 2018-10-18 2021-03-26 山东博锐机器人科技有限公司 阵列式位移传感器以及沉降测量装置
CN109142401A (zh) * 2018-10-26 2019-01-04 吴重天 一种管道万向射线探伤机架
CN110986867A (zh) * 2019-12-18 2020-04-10 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种基于汽轮机主蒸汽管道位移的在线监测分析系统
CN111947534B (zh) * 2020-07-29 2022-09-30 江苏理工学院 一种空间异面孔位置度和孔径检测装置及检测方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4676002A (en) * 1984-06-25 1987-06-30 Slocum Alexander H Mechanisms to determine position and orientation in space
US4693110A (en) * 1985-06-06 1987-09-15 Gte Valeron Corporation Method and apparatus for testing the operability of a probe
US4679331A (en) * 1985-08-26 1987-07-14 Ppg Industries, Inc. Apparatus and method for determining contour characteristics of a contoured article
SE461548B (sv) * 1988-02-18 1990-02-26 Johansson Ab C E Foerfarande och anordning foer bestaemning av och korrigering foer laegesfel vid maetning av en punkts laege eller vid positionering till en punkt med ett bestaemt laege
US5251156A (en) * 1990-08-25 1993-10-05 Carl-Zeiss-Stiftung, Heidenheim/Brenz Method and apparatus for non-contact measurement of object surfaces
US5259119A (en) * 1991-09-17 1993-11-09 Mitutoyo Corporation Automatic inner diameter measuring apparatus and zero adjustment thereof
US5611147A (en) * 1993-02-23 1997-03-18 Faro Technologies, Inc. Three dimensional coordinate measuring apparatus
JPH06313710A (ja) * 1993-04-28 1994-11-08 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd ３次元空間座標計測機のアーム延長装置
US5768792A (en) * 1996-02-09 1998-06-23 Faro Technologies Inc. Method and apparatus for measuring and tube fitting
WO1998032571A1 (fr) 1997-01-29 1998-07-30 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Dispositif d'etalonnage de robot et methode afferente
JP3443030B2 (ja) * 1999-03-31 2003-09-02 オークマ株式会社 測定装置
US6598306B2 (en) * 2001-04-17 2003-07-29 Homer L. Eaton Self-loading spatial reference point array
JP4813698B2 (ja) 2001-07-16 2011-11-09 三菱重工業株式会社 現場合せ管製作用三次元計測装置
DE10246781A1 (de) * 2002-10-08 2004-04-22 Stotz-Feinmesstechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur dreidimensionalen Vermessung von Objekten
US6817108B2 (en) * 2003-02-05 2004-11-16 Homer L. Eaton Articulation measuring arm having rotatable part-carrying platen
JP4707306B2 (ja) * 2003-02-28 2011-06-22 株式会社小坂研究所 多関節型座標測定装置
FR2861843B1 (fr) * 2003-10-29 2006-07-07 Romain Granger Dispositif de connexion associe a un bras d'appareil de mesure tridimentionnelle a bras articules
US7152456B2 (en) * 2004-01-14 2006-12-26 Romer Incorporated Automated robotic measuring system
US7693325B2 (en) * 2004-01-14 2010-04-06 Hexagon Metrology, Inc. Transprojection of geometry data

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Publication number Publication date
CN1766524A (zh) 2006-05-03
KR20060038525A (ko) 2006-05-04
US7275330B2 (en) 2007-10-02
US20060107542A1 (en) 2006-05-25

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