CN103940338B - 用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座 - Google Patents

Abstract

为解决传统调整测量方法耗时久，精确度低的问题，本发明提出一种用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座，该用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座为开口朝上的内凹结构；所述套座的外表面为半球形，内表面为锥尖朝下的圆锥形，且所述套座内表面的中心轴线与外表面的中心轴线相重合；所述套座的半球形外表面的球心到圆锥形内表面的圆锥面的距离与放入该套座内的球棱镜的半径大小相同；所述套座的上端开设有凹槽，所述凹槽贯穿该套座的内、外表面且开口位于该套座的上表面。使用该套座对设置有圆孔设备进行圆孔中心坐标测量时，能够减少操作步骤，降低人工投入，提高测量效率和测量精度，从而提高施工质量，缩短工期，提高工作效率。

Description

用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座

技术领域

本发明涉及核电站安装过程中的测量工具，尤其涉及一种用于调整测量设置有圆孔设备的圆孔中心坐标时放置球棱镜的套座。

背景技术

在核电设备安装过程中，设备在安装时都有其设计的基准点，以便各设备之间的配合更为合理，从而提高设备使用过程中的安全性及稳定性。因此，在将设备安装到厂房中后，需要对设备的安装位置进行调整测量，以确保该设备被安装在了设计基准点处。

许多核电设备上都设置有螺栓孔等圆孔，这些设备的安装基准点往往会被设置为这些圆孔的中心，如对蒸汽发生器的垂直支撑进行调整时，需要按照每个支撑上表面的螺孔中心位置对其进行调整定位，然而利用以往的测量方式与测量工具无法直接测量螺孔的中心，需要钳工划出辅助线，然后用棱镜对准钳工划出的辅助线，测量仪器(全站仪)瞄准棱镜，通过测量棱镜反射出来的光束来测量辅助线，进而通过计算得到螺孔的中心位置坐标。但由于一些精密设备禁止刻划标记，辅助线在刻画时只能使用记号笔来进行标记，线条较粗，难以对准，且线条容易被抹掉，棱镜对点误差难以避免，导致测量调整不够精确甚至失败。且使用传统方法进行测量，需要投入大量人力物力，同时测量每个点需要的时间较长，严重影响工程进度，降低了安装效率，延长了工期。

发明内容

为解决传统调整测量方法耗时久，精确度低的问题，本发明提出一种用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座，所述用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座为内凹结构；该套座的外表面为半球形，该半球形的水平圆截面朝上，且该套座内凹结构的开口位于所述水平圆截面上；该套座的内表面为圆锥形，且该圆锥形的锥尖部分朝下；所述套座的半球形外表面的球心到圆锥形内表面的圆锥面的距离与放入该套座内的球棱镜的半径大小相同。所述套座内表面的中心轴线与外表面的中心轴线相重合；该套座的上端开设有凹槽，所述凹槽贯穿该套座的内、外表面且开口位于该套座的上表面。

本发明中套座的半球形外表面的球心到圆锥形内表面的圆锥面的距离是指套座的半球形外表面的球心到所述圆锥形内表面的任意一条圆锥母线(圆锥母线指圆锥的顶点到底面圆周上任意一点的连线)的垂直距离。而根据球体本身的结构特性，将任意球体置于圆锥形内表面上时，该球体外表面与圆锥形内表面的接触点处的球径，与该圆锥形内表面的接触点处的母线相垂直，也即该接触点处的圆锥形内表面的母线与该球体相切。因此，当所述套座的半球形外表面的球心到所述圆锥形内表面的圆锥面的距离，与放入该套座内部的球棱镜的半径大小相等时，该套座的半球形外表面的球心与放入该套座内部的球棱镜的球心相重合。

使用时，将用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座的下端放入需测量中心坐标的圆孔内，使圆孔上表面边缘与该套座的所述外表面充分接触，然后将球棱镜放置在该用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座的内凹部分内，调整球棱镜，使球棱镜能够反射光线的部分对准套座上的凹槽，然后用全站仪对球棱镜反射出的光线进行测量，读取数值，得到该圆孔中心的实际坐标值，将测量出来的实际坐标值与设计值进行比较，当测量值和设计值一致时，完成对该点的调整测量工作，当测量值和设计值不一致时，对该设备进行移动，再次测量，直至该圆孔的中心坐标的测量值与设计值一致，对该点的调整测量工作完成。

通过全站仪接收由球棱镜反射光线部分而得到的数据，即是被测量球棱镜的球心位置处的坐标，因此，本发明中通过用全站仪测量来获得球棱镜球心的坐标。在调整测量设置有圆孔的设备的圆孔中心坐标时，不需要测量其高度坐标，因此只要保证所述球棱镜的球心落在待测量圆孔的中心轴线上即可。由于本发明套座的半球形外表面的球心到圆锥形内表面的圆锥面的距离与放入该套座内的球棱镜的半径大小相同，因此放入该套座内的球棱镜的球心与该套座的半球形外表面的球心相重合。由于该套座的外表面为半球形，因此该套坐在以任意角度放置在待测量圆孔内后，该套座的球心均位于同一坐标处且落在该待测量圆孔的中心轴线上，由于球棱镜的球心与套座外表面的球心重合，所以此时放入该套座内的球棱镜的球心也落在该待测量圆孔的中心轴线上，因此无需对套座进行调平等操作，即可保证测量得到的球棱镜的坐标值为待测量圆孔的中心坐标，操作简单方便，且不会影响最终测量结果，精确度较高。

使用本发明用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座对设置有圆孔的设备进行圆孔中心坐标测量时，无需进行辅助线刻画即可完成测量，减少了操作步骤，降低了人力的投入，从而节约了工作时间及劳动成本，同时避免了记号笔刻画出的辅助线过粗导致测量结果精度不准的问题，从而提高了测量效率和测量精度，保证了施工质量，并缩短了工期，提高了工作效率。

优选地，所述圆锥形内表面的锥角为90°。所述内表面的锥角为90°时，球棱镜放入该套座中后，球棱镜的外表面与该套座的内表面之间的接触面积达到最大值，使球棱镜能够更为稳定地进行测量工作。

优选地，所述用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座的内表面的底部设置有磁铁。球棱镜的外壳为不锈钢空心球体，该不锈钢空心球体上开设有一个圆孔，然后在该圆孔处用一块可反射光的玻璃或是金属做成一个棱镜面。仅将所述球棱镜放入该套座中时，球棱镜与该套座的内表面简单接触，会导致球棱镜在测量过程中因外力因素发生偏转，影响测量结果，造成测量不准的情况出现。磁铁能够产生磁场，而球棱镜的球体为不锈钢材质，恰可被磁铁产生的磁场吸引，从而将球棱镜固定在用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座中，避免了球棱镜在使用过程中发生偏转，保证了测量结果的准确性。

进一步地，所述用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座内凹结构的底部设置有容纳槽，所述磁铁设置在该容纳槽内。在球棱镜套座的底部设置容纳槽，能够限定磁铁的位置，避免在调整球棱镜时，磁铁跟随球棱镜的移动而发生滑动，甚至滑动到球棱镜与该套座内表面的接触面之间，导致球棱镜的球心出现偏移，从而影响到最终测量精度。

使用本发明用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座对设置有圆孔设备的圆孔中心进行调整测量，能够节约大量时间及工序，且能减少测量过程中的误差，提高了测量精度，使设备能够准确就位，为后续其他设备的安装及连接提供了便利。

附图说明

图1为本发明用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座的立体图；

图2为本发明用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座的剖视图；

图3为本发明用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座使用状态的剖视示意图；

图4为本发明用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座另一使用状态剖视示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座，该用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座为内凹结构，开口位于该内凹结构的上端。该套座的外表面1的形状呈半球形，该套座的内表面2的形状为锥尖朝下的圆锥形，使得放入该套座的球棱镜5(如图3所示)的球心与内表面2的圆锥形的中心轴线相重合，该圆锥形的锥角优选为90°，此时球棱镜5的外表面与该套座的内表面2之间的接触面积最大，使球棱镜5能够更为稳定地坐落在套座内，以得到准确的测量结果；内表面2的圆锥形的中心轴线与外表面1的半球体的中心轴线相重合；内表面2的底部设置有容纳槽21，以设置磁铁4(如图2所示)来通过磁场固定安置在该套座内的球棱镜5。该套座的半球形外表面1的球心到圆锥形内表面2的圆锥面的距离h与放入该套座内的球棱镜5的半径r大小相同，使得放入该套座内的球棱镜5的球心O与该套座的半球形外表面1的球心重合。该套座的上端开设有凹槽3，凹槽3贯穿该套座的内、外表面且开口位于该套座的上表面，以使放置在该套座内的球棱镜5的反射光线的部分能够通过凹槽3暴露出来。

本发明中套座半球形外表面1的球心到圆锥形内表面2的圆锥面的距离h是指套座半球形外表面1的球心到圆锥形内表面2的任意一条圆锥母线(圆锥母线指圆锥的顶点到底面圆周上任意一点的连线)的垂直距离。而根据球体本身性质，将任意球体置于圆锥形内表面上时，该球体外表面与圆锥形内表面的接触点处的球径，与该接触点处的圆锥形内表面的母线相垂直，也即该接触点处的圆锥形内表面的母线与该球体相切。因此，当该套座的半球形外表面1的球心到圆锥形内表面2的圆锥面的距离h与放入该套座内的球棱镜5的半径r的大小相同时，放入该套座内的球棱镜5的球心O与该套座的半球形外表面1的球心重合。

在调整测量设置有圆孔的设备的圆孔6的中心坐标时，由于不需要测量其高度坐标，因此只要保证球棱镜5的球心O落在待测量圆孔6的中心轴线L上即可通过球棱镜5的球心O的坐标获得待测量圆孔6的中心坐标。本发明中采用全站仪测量来获得球棱镜5的球心O的坐标，通过全站仪接收由球棱镜反射光线部分而得到的数据即为被测量球棱镜5的球心O的坐标，从而通过球棱镜的球心坐标得到待测量圆孔6的中心坐标。

由于本发明套座的半球形外表面1的球心到圆锥形内表面2的圆锥面的距离h与放入该套座内的球棱镜5的半径r的大小相同，因此放入该套座内的球棱镜5的球心O与该套座的半球形外表面1的球心相重合。由于该套座的外表面1为半球形，因此该套座在以任意角度放置在待测量圆孔6内时，如图4所示，该套座的球心均位于同一坐标处且落在该待测量圆孔6的中心轴线L上，此时放入该套座内的球棱镜5的球心O也落在该待测量圆孔6的中心轴线L上，因此测量球棱镜5的球心O坐标即得到了待测量圆孔6的中心坐标，而且本发明中的套座在任意角度使用都可以使球棱镜5的球心O落在待测量圆孔6的中心轴线L上，无需对套座进行调平等操作，即可保证测量得到的球棱镜坐标值为待测量圆孔6的中心坐标，操作简单方便，且不会影响最终测量结果，精确度较高。

如图3所示，使用时，将该用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座的下端伸入需测量中心坐标的圆孔6内，使圆孔6的上表面边缘与该套座的外表面1充分接触，然后将球棱镜5放置在该用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座的内凹部分内，调整球棱镜5，使球棱镜5能够反射光线的部分(图中未示出)对准凹槽3，由于该套座的半球形外表面1的球心到圆锥形内表面2的圆锥面的距离与放入该套座内的球棱镜5的半径大小相同，则此时球棱镜5的球心O与与该用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座的外表面1的球心相重合。然后使用全站仪对球棱镜5反射出的光线进行测量，读取数值，得到球棱镜5的球心O的坐标，即为该待测量圆孔6的中心的实际坐标值，然后将测量出来的实际坐标值与设计值进行比较，当测量值和设计值一致时，完成对该点的调整测量工作；当测量值和设计值不一致时，对该设备进行移动，再次测量，直至该圆孔的中心坐标的测量值与设计值一致，对该点的调整测量工作完成。

Claims (4)

1.一种用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座，其特征在于，该用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座为开口朝上的内凹结构；所述套座的外表面为半球形，内表面为锥尖朝下的圆锥形，且所述套座内表面的中心轴线与外表面的中心轴线相重合；所述套座的半球形外表面的球心到圆锥形内表面的圆锥面的距离与放入该套座内的球棱镜的半径大小相同；所述套座的上端开设有凹槽，所述凹槽贯穿该套座的内、外表面且开口位于该套座的上表面。

2.根据权利要求1所述的用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座，其特征在于，所述圆锥形内表面的锥角为90°。

3.根据权利要求1所述的用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座，其特征在于，所述用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座内表面的底部设置有磁铁。

4.根据权利要求3所述的用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座，其特征在于，所述用于测量圆孔中心坐标的球棱镜套座内表面的底部设置有容纳槽，所述磁铁设置在所述容纳槽内。