CN102878905A - 一种球面形状测量仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球面形状测量仪，包括三根带有滑槽的支杆，所述三根支杆的一端分别连接于交汇区，所述交汇区的中部有竖直贯通的孔，所述孔内安装有百分表；所述三根支杆位于同一平面内，相邻两支杆之间的夹角是120°；支撑脚安装在所述滑槽中，所述支撑脚可以在所述滑槽中滑动。本发明还公开了一种使用本发明装置进行球面形状测量的方法：首先对本发明装置进行标定；然后调整三个支撑脚的位置，分别让各个支撑脚落在待测壳体上的支点到百分表测头的距离等于待测壳体的临界弧长；再将百分表的测头打在测量点上，获取三个或三个以上测量值并求平均值。本发明的测量效率高，测量数据准确。

Description

一种球面形状测量仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及壳体形状测量仪器领域，尤其是球面形状的测量仪器领域。

背景技术

球形壳体具有耐压性能好、各向的抗压性能相同的优点，因而在深潜器中有广泛应用。由于加工的工艺水平限制，壳体在加工过程中，球面形状会与设计值有偏差，这种偏差影响了壳体结构的稳定性，超过规定数值就可能导致深潜器壳体损坏，因而需要在制造完成后检测其球面形状误差。

球面形状的误差可以用初挠度和局部凹凸度来反映，目前局部凹凸度通常用桥型规来测量。在测量时，要求将桥型规的两端支点竖直放在被测的球面上，并保证桥型规上的百分表的表头垂直于过被测点、且与待测壳体相切的平面；由于桥型规使用两点式支撑结构，使用时会摇晃，难以保证表头与所述平面的垂直关系，造成测量所得数据不够准确；测量时一般会要求在上百个测量点上进行测量，每次测量都需要反复调整桥型规，测量的效率很低。

发明内容

本申请人针对上述现有桥型规在测量球面形状时测量效率低、数据不准确的问题，进行研究改进，提供一种球面形状测量仪及其测量方法，其测量效率高，测量数据准确。

本发明采用的技术方案如下：

一种球面形状测量仪，包括三根带有滑槽的支杆，所述三根支杆的一端分别连接于交汇区，所述交汇区的中部有竖直贯通的孔，所述孔内安装有百分表；所述三根支杆位于同一平面内，相邻两支杆之间的夹角是120°；支撑脚安装在所述滑槽中，所述支撑脚可以在所述滑槽中滑动。

其进一步特征在于：

所述三根支杆之间连接有环形把手；

所述支杆上于所述滑槽的侧边带有刻度线。

本发明还提供了一种球面形状测量的方法，其步骤如下：

步骤一：对所述球面形状测量仪进行标定：将所述测量仪水平放置，三个支撑脚确定了一个水平面，所述百分表的测头应当处于所述水平面的下方；

步骤二：调整三个支撑脚的位置，分别让各个支撑脚落在待测壳体上的支点到百分表测头的距离等于待测壳体的临界弧长；

步骤三：在待测壳体上标出测量点，将百分表的测头打在测量点上，获取三个或三个以上测量值并求平均值。

所述测量方法的进一步特征在于：在待测壳体上均匀划分经纬线，经纬线的交点即为测量点，将所述测量仪三个支撑脚落在待测壳体上的支点中的两个压在纬线上，另外一个支点压在经线上，调整测量仪的位置，使得百分表测头打在一个测量点，读出测量值；再以测量点为中心旋转所述测量仪，进行两次测量，并对三次测量值求平均值。

所述临界弧长是根据边界弯矩作用下，弧长为s的球形扁壳的弯曲微分方程齐次式的求解结果确定的；当弧长s为某一特定值时，弧长中心点的应力接近零，这一特定弧长值被称为临界弧长。

本发明的有益效果如下：

本发明装置采用三点支撑式结构，测量时稳定性好，不会摇晃，不需要通过反复调整来保证百分表表头与被测点的角度关系，测量效率高，采集的数据也更为准确；本发明方法步骤简单，测量不同的测量点时，不需要再次调整支撑脚位置，也不需要调整百分表表头与被测点的角度关系，可以直接测量，提高测量效率。

附图说明

图1为本发明的主视图，机电百分表及紧定螺钉未画出。

图2为图1沿A-A截面的旋转剖视图，带有机电百分表及紧定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明包括三根带有滑槽3的支杆2，三根支杆2的一端分别连接于交汇区1，交汇区1的中部有竖直贯通的孔5，孔5内安装有百分表8；三根支杆2位于同一平面内，相邻两支杆2之间的夹角是120°；支撑脚4安装在滑槽3中，支撑脚4可以在滑槽3中滑动。三根支杆2之间连接有环形把手6便于操作者在旋转本发明装置时抓握；支杆2上于滑槽3的侧边带有刻度线7。

如图2所示，孔5的内壁设有凸台12，用于定位百分表8；孔5的内壁上还设有螺纹孔，所述螺纹孔中连接紧定螺栓9，用于固定百分表8。滑槽3为长腰型，滑槽3的上部还设有一个长腰型的凹台12。本实施例中支撑脚4为加工过的螺栓，可以通过螺母10紧固在支杆2上；所述螺栓的端部加工成尖角，所述尖角可以作为一个支点；所述螺栓的头部加工成腰形，螺栓装在滑槽3中，螺栓的头部装在凹台11中，可以方便地滑动。

本发明还提供了一种球面形状测量的方法，其步骤如下：

步骤一：对本发明装置进行标定：将所述测量仪水平放置，三个支撑脚4确定了一个平面，调整百分表8测头的位置，所述测头应当处于所述水平面的下方；

步骤二：调整三个支撑脚4的位置，借助支杆2上的刻度线7，滑动支撑脚4让各个支撑脚4落在待测壳体上的支点到百分表8测头的距离等于待测壳体的临界弧长；

步骤三：在待测壳体上划分经纬线以确定测量点，将所述测量仪三个支撑脚4落在待测壳体上的支点中的两个压在纬线上，另外一个支点压在经线上，调整测量仪的位置，使得百分表测头打在一个测量点上，读出测量值；再以测量点为中心，将所述测量仪旋转90°，让所述支点中的一个压在经线上，另外两个压在纬线上，读出测量值；再将所述测量仪沿相同方向旋转90°，让所述三个支点中的两个压在纬线上，另外一个压在经线上独处测量值；再对三次测量值求平均值。

步骤四：按步骤三所述的方法测量壳体其他的测量点。

需要说明的是：

1、所述临界弧长是根据边界弯矩作用下，弧长为s的球形扁壳的弯曲微分方程齐次式的求解结果确定的，当弧长s为某一特定值时，弧长中心点的应力接近零，这一特定弧长值被称为临界弧长。其意义在于：在这一弧长内球面形状的变化会影响到临界弧长中心点的应力值，这一弧长外的球面形状的变化并不会影响到临界弧长中心点的应力；

2、在待测球壳上划分经纬线，将经纬线的交点作为测量点，这样做能够使测量点更均匀地分布在整个球壳的表面上。测量点的数目一般在两百个以上，根据测量点的数目可以确定经纬线的疏密程度，作为本领域内技术人员应当知道这一方法。当然如果不划分经纬线，直接在球壳上标记测量点后，也可以使用本发明所提供的测量仪和测量方法测量球面形状，只是不能保证测量点的均匀分布；

3、如本发明方法的步骤二所述：“让各个支撑脚4落在待测壳体上的支点到百分表8测头的距离等于待测壳体的临界弧长”，可以借助本实施例中支杆2表面上的刻度线来调整；如果没有刻度线也可以借助其他测量工具来调整，但是显然不如通过已有的刻度线调整来的方便，故带有刻度线的本发明装置是一种较佳的实施例。

以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限制，本发明所限定的范围参见权利要求。在不违背本发明基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种球面形状测量仪，其特征在于：包括三根带有滑槽（3）的支杆（2），三根支杆（2）的一端分别连接于交汇区（1），交汇区（1）的中部有竖直贯通的孔（5），孔（5）内安装有百分表（8）；所述三根支杆（2）位于同一平面内，相邻两支杆（2）之间的夹角是120°；支撑脚（4）安装在滑槽（3）中，支撑脚（4）可以在滑槽（3）中滑动。

2.如权利要求1所述球面形状测量仪，其特征在于：各支杆（2）之间连接有环形把手（6）。

3.如权利要求1或2所述球面形状测量仪，其特征在于：支杆（2）上于滑槽（3）的侧边带有刻度线（7）。

4.使用权利要求1所述球面形状测量仪进行球面形状测量的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：对球面测量仪进行标定：将所述测量仪水平放置，三个支撑脚（4）确定了一个水平面，百分表（8）的测头应当处于所述水平面的下方；

步骤二：调整三个支撑脚（4）的位置，分别让各个支撑脚（4）落在待测壳体上的支点到百分表（8）测头的距离等于待测壳体的临界弧长；

步骤三：在待测壳体上标出测量点，将百分表（8）的测头打在测量点上，获取三个或三个以上测量值并求平均值。

5.如权利要求4所述的用所述球面形状测量仪进行球面形状测量的方法，其特征在于：在待测壳体上均匀划分经纬线，经纬线的交点即为测量点，将所述测量仪三个支撑脚（4）落在待测壳体上的支点中的两个压在纬线上，另外一个支点压在经线上，调整测量仪的位置，使得百分表测头打在一个测量点，读出测量值；再以测量点为中心旋转所述测量仪，进行两次测量，并对三次测量值求平均值。

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