CN104457565A - 一种缺陷尺寸测量装置和方法 - Google Patents

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徐海翔
赵文博
李如源
董月亮
褚英杰
杨刚
蒋翔
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Fujian Ningde Nuclear Power Co Ltd
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Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group
CNNC Nuclear Power Operation Management Co Ltd
Fujian Ningde Nuclear Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种缺陷尺寸测量装置和方法。其中的缺陷尺寸测量装置包括：尺身、激光位移传感器、数据采集器；所述尺身的两端设置有与尺身垂直的支撑杆，所述尺身的上端设置有沿尺身延展方向的直线导轨，所述尺身的正面设置有多个具有预设间隔的触发旋钮；所述激光位移传感器滑动装设于所述直线导轨上；当所述激光位移传感器滑动至所述尺身上的触发旋钮时，所述激光位移传感器被触发测量其当前所在位置与待测物表面的垂直距离；所述数据采集器与所述激光位移传感器连接，存储所述激光位移传感器测量得到的数据。应用本发明可以有效地减少仪表误差、安装误差和操作误差，保证测量数据的真实、可靠，且精度高、可靠性强。

Description

一种缺陷尺寸测量装置和方法
技术领域
本申请涉及土木工程领域，尤其涉及一种缺陷尺寸测量装置和方法。
背景技术
在土木工程领域中，经常需要对某个待测物体的表面的平整度进行测量，以确认该表面上是否存在缺陷或者所存在的缺陷的位置和大小。例如，在核电站安全壳的钢内衬(钢板)表面，有可能会出现鼓包等缺陷，从而会对安全壳的安全性造成不利影响，因此需要对核电站安全壳的钢内衬表面上可能存在的鼓包的位置和大小进行检测。
当前，现有技术中一般都是使用多个百分表或千分表来进行上述的检测过程。在该检测过程中，需要将多个百分表或千分表安装在同一根支撑杆上。当进行测试时，将支撑杆在钢板表面沿水平或竖直方向滑动，然后人工直接读取各个百分表或千分表的读数。由于上述读数是通过人工的方式来完成的，因此无法避免产生仪表误差、安装误差、操作误差等问题，其所得到的数据的精度低且可靠性差；而且，在进行上述检测过程时步骤较为繁琐，因此也不便于进行测量操作。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种缺陷尺寸测量装置和方法，从而可以减少仪表误差、安装误差和操作误差，保证测量数据的真实、可靠。
本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种缺陷尺寸测量装置，该装置包括：尺身、激光位移传感器、数据采集器；
所述尺身的两端设置有与尺身垂直的支撑杆，所述尺身的上端设置有沿尺身延展方向的直线导轨，所述尺身的正面设置有多个具有预设间隔的触发旋钮；
所述激光位移传感器滑动装设于所述直线导轨上；当所述激光位移传感器滑动至所述尺身上的触发旋钮时，所述激光位移传感器被触发测量其当前所在位置与待测物表面的垂直距离；
所述数据采集器与所述激光位移传感器连接，存储所述激光位移传感器测量得到的数据。
较佳的，所述尺身上还设置有调平装置，用于将尺身调平。
较佳的，所述调平装置为尺身水泡。
较佳的，所述尺身为铝合金尺身。
较佳的，所述数据采集器为可编程逻辑控制器数据采集器。
较佳的，所述尺身上的直线导轨上设置有刻度。
较佳的，所述预设间隔为10厘米。
本发明还提供了一种使用上述的缺陷尺寸测量装置的缺陷尺寸测量方法，该方法包括：
A、将缺陷尺寸测量装置的两个支撑杆分别与待测物的表面接触，通过所述缺陷尺寸测量装置测量得到多个测量数据；
B、根据测量得到的多个数据，计算得到待测物表明的缺陷的尺寸参数。
较佳的，所述步骤A包括：
A1、将缺陷尺寸测量装置水平放置在待测区域上，并将缺陷尺寸测量装置的两个支撑杆分别与待测物的表面接触；
A2、将所述激光位移传感器从所述缺陷尺寸测量装置上的直线导轨左端的起始位置滑动至直线导轨的右端，测量得到多个水平测量数据；
A3、将缺陷尺寸测量装置竖直放置在待测区域上，并将缺陷尺寸测量装置的两个支撑杆分别与待测物的表面接触；
A4、将所述激光位移传感器从所述缺陷尺寸测量装置上的直线导轨左端的起始位置滑动至直线导轨的右端，测量得到多个竖直测量数据。
较佳的，在所述步骤A1之后，该方法还进一步包括：
在所述缺陷尺寸测量装置上设置调平装置，通过所述调平装置将所述尺身调平。
较佳的，所述调平装置为尺身水泡。
由上述技术方案可见，由于在本发明的技术方案中，使用了可沿着直线导轨滑动的高精度激光位移传感器，该高精度激光位移传感器可以自动测量其当前所在位置与待测物表面的垂直距离，且其所测量得到的数据可存储在数据采集器中，而不必通过人工进行测量，从而可最大限度的减少仪表误差、安装误差、操作误差等，保证了测量数据的真实、可靠，且精度高、可靠性强，基本实现了测量和采集的自动化，可方便灵活地安装和测读，使得测量操作变得十分便捷，大大提高了工作效率。另外，本发明的缺陷尺寸测量装置和方法，可以广泛地应用于测量、记录各种待测物体的表面不平整度的测量，例如，可以用于对核电站安全壳的钢内衬(钢板)表面的凹凸程度的测量和记录，从而可以精确、便捷地检测出钢板表面上的鼓包的位置和尺寸。
附图说明
图1为本发明实施例中的缺陷尺寸测量装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中的缺陷尺寸测量装置的测量示意图。
图3为本发明实施例中的缺陷尺寸测量方法的流程示意图。
图4为本发明实施例中的缺陷尺寸计算方法的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例中的缺陷尺寸测量装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例中的缺陷尺寸测量装置和包括：尺身11、激光位移传感器12、数据采集器13；
所述尺身11的两端设置有与尺身11垂直的支撑杆14，所述尺身11的上端设置有沿尺身延展方向的直线导轨15，所述尺身11的正面设置有多个具有预设间隔的触发旋钮16；
所述激光位移传感器12滑动装设于所述直线导轨15上；当所述激光位移传感器12滑动至所述尺身上的触发旋钮16时，所述激光位移传感器12被触发测量其当前所在位置与待测物表面的垂直距离；
所述数据采集器13与所述激光位移传感器12连接，存储所述激光位移传感器12测量得到的数据。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述尺身11上还设置有调平装置(图中未示出)，用于将尺身调平。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述调平装置可以是尺身水泡，也可以是其它的用于调平的装置。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述尺身11为铝合金尺身，也可以是其它材质的尺身。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述数据采集器13为可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)数据采集器，也可以是其它具有存储功能的数据采集器。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述尺身11上的直线导轨15上还设置有刻度。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述预设间隔为10厘米，也可以是其它预设的数值(例如，5厘米或15厘米)。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述直线导轨15的长度为1.7米，也可以是其它预设的数值(例如，1米或2米)。
图2为本发明实施例中的缺陷尺寸测量装置的测量示意图。如图2所示，当使用本发明中的缺陷尺寸测量装置对待测物(例如，图2中所示的安全壳的钢板内衬20)的表面的缺陷(例如，图2中所示的鼓包21)的尺寸进行测量时，可以先将所述缺陷尺寸测量装置的支撑杆14与待测物20(例如，钢板)的表面接触，然后可通过所述缺陷尺寸测量装置上的尺身水泡，将尺身调平。在开始测量之前，所述缺陷尺寸测量装置中的激光位移传感器12位于所述尺身上的直线导轨15的左端。当开始进行测量时，所述激光位移传感器12将沿着所述尺身上的直线导轨15从左端的起始位置滑动至所述直线导轨15的右端。而每当所述激光位移传感器12经过所述缺陷尺寸测量装置上的触发旋钮16时，该激光位移传感器12将会被触发，该激光位移传感器12将测量其当前所在位置与待测物表面的垂直距离，并将所测量得到的数据存储在数据采集器13中，从而得到相应的测量数据。
另外，在使用本发明中的缺陷尺寸测量装置对待测物的表面的缺陷尺寸进行测量时，可以分别在水平方向和垂直方向上进行两次测量，分层逐次对待测物的表面进行测量，从而可以综合上述两个方向上的测量数据，获得测量区域内鼓包的位置及尺寸。
另外，基于上述的缺陷尺寸测量装置，本发明中还提出了一种使用上述缺陷尺寸测量装置的缺陷尺寸测量方法。图3为本发明实施例中的缺陷尺寸测量方法的流程示意图。如图3所示，本发明的缺陷尺寸测量方法包括如下所述的步骤：
步骤31，将缺陷尺寸测量装置的两个支撑杆分别与待测物的表面接触，通过所述缺陷尺寸测量装置测量得到多个测量数据。
步骤32，根据测量得到的多个数据，计算得到待测物表明的缺陷的尺寸参数。
在本发明的技术方案中，所述步骤31可以有多种具体的实现方法。以下将以其中的一个实施例为例，对本发明的技术方案进行详细的介绍。
例如，在本发明的一个具体实施例中，所述步骤31可以包括如下所述的步骤：
步骤311，将缺陷尺寸测量装置水平放置在待测区域上，并将缺陷尺寸测量装置的两个支撑杆分别与待测物的表面接触。
较佳的，在本发明的具体实施例中，在步骤311之后，还可以进一步包括：将所述缺陷尺寸测量装置上的尺身调平。
例如，在本发明的一个较佳实施例中，可以在所述缺陷尺寸测量装置上设置调平装置，用于将尺身调平。然后，即可通过所述调平装置将所述缺陷尺寸测量装置上的尺身调平。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述调平装置可以是尺身水泡，也可以是其它的用于调平的装置。
步骤312，将所述激光位移传感器从所述缺陷尺寸测量装置上的直线导轨左端的起始位置滑动至直线导轨的右端，测量得到多个水平测量数据。
在本发明的技术方案中，由于所述缺陷尺寸测量装置的尺身的正面设置有多个具有预设间隔的触发旋钮，而当所述激光位移传感器滑动至所述尺身上的触发旋钮时，所述激光位移传感器将被触发以测量其当前所在位置与待测物表面的垂直距离，并将所测得的数据存储在数据采集器中，因此通过本步骤可以测量得到多个水平测量数据。
步骤313，将缺陷尺寸测量装置竖直放置在待测区域上，并将缺陷尺寸测量装置的两个支撑杆分别与待测物的表面接触。
步骤314，将所述激光位移传感器从所述缺陷尺寸测量装置上的直线导轨左端的起始位置滑动至直线导轨的右端，测量得到多个竖直测量数据。
在本发明的技术方案中，由于所述缺陷尺寸测量装置的尺身的正面设置有多个具有预设间隔的触发旋钮，而当所述激光位移传感器滑动至所述尺身上的触发旋钮时，所述激光位移传感器将被触发以测量其当前所在位置与待测物表面的垂直距离，并将所测得的数据存储在数据采集器中，因此通过本步骤可以测量得到多个竖直测量数据。
由此可知，通过上述的步骤311～314，即可获得多个测量数据(例如，包括多个水平测量数据和多个竖直测量数据)
在得到多个测量数据之后，即可执行步骤314，即根据测量得到的多个数据，计算得到待测物表明的缺陷的尺寸参数。
举例来说，图4为本发明实施例中的缺陷尺寸计算方法的原理示意图，如图4所示，根据某一个位置的测量数据，即可通过如下所述的公式计算得到该测量数据所对应的缺陷(例如，鼓包)的高度：
e i = H i - ( R i - R D 1 + R D 2 2 )
其中，ei为缺陷高度计算值；Hi为缺陷所处位置的理论矢高，该理论矢高Hi可以通过安全壳内径R、缺陷尺寸测量装置的基距L计算得到；Ri为缺陷尺寸测量装置的读数；RD1和RD2为缺陷尺寸测量装置两侧的定位点读数；另外，上述公式中的各个参数的单位均为毫米(mm)。
由上可知，在计算得到各个测量数据所对应的缺陷(例如，鼓包)的高度之后，综合各个结果即可获知测量区域内待测物表面的缺陷的位置及尺寸。
综上可知，由于在本发明的技术方案中，使用了可沿着直线导轨滑动的高精度激光位移传感器，该高精度激光位移传感器可以自动测量其当前所在位置与待测物表面的垂直距离，且其所测量得到的数据可存储在数据采集器中，而不必通过人工进行测量，从而可最大限度的减少仪表误差、安装误差、操作误差等，保证了测量数据的真实、可靠，且精度高、可靠性强，基本实现了测量和采集的自动化，可方便灵活地安装和测读，使得测量操作变得十分便捷，大大提高了工作效率。另外，本发明的缺陷尺寸测量装置和方法，可以广泛地应用于测量、记录各种待测物体的表面不平整度的测量，例如，可以用于对核电站安全壳的钢内衬(钢板)表面的凹凸程度的测量和记录，从而可以精确、便捷地检测出钢板表面上的鼓包的位置和尺寸。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种缺陷尺寸测量装置，其特征在于，该装置包括：尺身、激光位移传感器、数据采集器；
所述尺身的两端设置有与尺身垂直的支撑杆，所述尺身的上端设置有沿尺身延展方向的直线导轨，所述尺身的正面设置有多个具有预设间隔的触发旋钮；
所述激光位移传感器滑动装设于所述直线导轨上；当所述激光位移传感器滑动至所述尺身上的触发旋钮时，所述激光位移传感器被触发测量其当前所在位置与待测物表面的垂直距离；
所述数据采集器与所述激光位移传感器连接，存储所述激光位移传感器测量得到的数据。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述尺身上还设置有调平装置，用于将尺身调平。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：
所述调平装置为尺身水泡。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述尺身为铝合金尺身。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述数据采集器为可编程逻辑控制器数据采集器。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述尺身上的直线导轨上设置有刻度。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述预设间隔为10厘米。
8.一种使用如权利要求1所述的缺陷尺寸测量装置的缺陷尺寸测量方法，其特征在于，该方法包括：
A、将缺陷尺寸测量装置的两个支撑杆分别与待测物的表面接触，通过所述缺陷尺寸测量装置测量得到多个测量数据；
B、根据测量得到的多个数据，计算得到待测物表明的缺陷的尺寸参数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：
A1、将缺陷尺寸测量装置水平放置在待测区域上，并将缺陷尺寸测量装置的两个支撑杆分别与待测物的表面接触；
A2、将所述激光位移传感器从所述缺陷尺寸测量装置上的直线导轨左端的起始位置滑动至直线导轨的右端，测量得到多个水平测量数据；
A3、将缺陷尺寸测量装置竖直放置在待测区域上，并将缺陷尺寸测量装置的两个支撑杆分别与待测物的表面接触；
A4、将所述激光位移传感器从所述缺陷尺寸测量装置上的直线导轨左端的起始位置滑动至直线导轨的右端，测量得到多个竖直测量数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤A1之后，该方法还进一步包括：
在所述缺陷尺寸测量装置上设置调平装置，通过所述调平装置将所述尺身调平。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：
所述调平装置为尺身水泡。
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