CN107607080A - 一种棱柱状管道横截面形变测量评价方法 - Google Patents
一种棱柱状管道横截面形变测量评价方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种棱柱状管道横截面形变测量评价方法，根据棱柱状管道横截面轮廓点的坐标测量值，对此截面轮廓点的数据进行处理，拟合出此截面的轮廓，根据拟合出的轮廓与基准截面轮廓上某些特征的相对关系来反映截面的真实变形情况，对截面的变形进行了详细的分析和评价，精确的描述截面的变形情况。本发明创新的提出了一种棱柱状管道截面形变的评价方法，根据基准轮廓与拟合出的轮廓的差异，提出一些算法评价指标，通过算法评价指标来评价截面的变形情况。本发明是一种高精度的棱柱状横截面管道形变评价方法，可推广应用到对类似的棱柱状棒料或工件截面形变测量的评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道横截面形变测量评价领域，尤其是涉及一种棱柱状管道横截面形变测量评价方法。
背景技术
在实际的检测过程中，对棱柱状管道截面形变的评价方法较少，在管道或易变性工件的检测过程中，现有的棱柱状管道截面形变评价方法有测量实际截面的对边距与未变形时的对边距的差值、实际截面的对角距与未变形时的对角距的差值两种，这两种评价方法不精确，不能真实反映截面的变形情况，测量人员对于测量结果较模糊，根据上述两种评价方法得出的结论会对测量人员造成误导，对于高精度管道或工件的形变，迫切需要一种新的评价方法，真实全面的反映截面形变，为管道或工件的维护和更换提供依据。
发明内容
本发明要解决的问题是，针对现有技术的不足，提供一种棱柱状管道横截面形变测量评价方法。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：利用测量装置测出棱柱状管道某一截面轮廓上各测点的位置数据，根据棱柱状管道横截面轮廓点的坐标测量值，对此截面轮廓点的数据进行处理，拟合出此截面的轮廓，根据拟合出的轮廓与基准截面轮廓上某些特征的相对关系来反映截面的真实变形情况，对截面的变形进行了详细的分析和评价，精确的描述截面的变形情况。
所述一种棱柱状管道横截面形变测量评价方法，包括以下步骤：
1.利用测量装置测出棱柱状管道某一横截面轮廓点的坐标测量值，对这些坐标测量值进行处理，拟合出此截面的轮廓；
2.根据拟合出的截面轮廓，求出轮廓的质心以轮廓的质心为圆心，作轮廓的最小外接圆和最大内切圆，最小外接圆半径R2，最大内切圆半径R1，通过两圆的半径差来评价截面形变；
3.以基准截面轮廓质心O(0，0)为圆心，作拟合截面轮廓的最小外接圆和最大内切圆，最小外接圆半径R22，最大内切圆半径R11，通过两圆的半径差来评价截面形变；
4.求出拟合截面轮廓的质心与基准截面轮廓质心O(0，0)的距离Rj，通过两质心的距离Rj和拟合截面轮廓的质心和基准截面轮廓的质心O(0，0)连线与X轴正方向夹角为ωj来评价质心偏移距离和方向；
5.求出拟合截面轮廓各个顶点和拟合截面轮廓质心连线与X轴的夹角θ1i，基准截面轮廓的相应顶点和基准截面轮廓质心连线与X轴的夹角θ2i，求出两者的差值θi，用θi作为扭转评价指标A，θi中的最大值max(θi)来评价横截面的扭转程度；
6.求出拟合截面轮廓各个顶点与拟合截面轮廓质心连线和基准截面轮廓的相应顶点与拟合截面轮廓质心连线的角度差αi，用αi作为扭转评价指标B，用αi的最大值max(αi)来评价横截面的扭转程度；
7.求出拟合截面轮廓各个顶点与基准截面轮廓质心连线和基准截面轮廓的相应顶点与基准截面轮廓质心连线的角度差γi，用γi作为扭转评价指标C，以γi的最大值max(γi)来评价横截面的扭转程度；
8.求出拟合截面轮廓的各个边与X轴的夹角β1i，基准截面轮廓的相应边与X轴的夹角β2i，两者的差βi，用βi作为扭转评价指标D，以βi的最大值max(βi)来评价横截面边的扭转程度。
收益效果：与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明提出的一种棱柱状管道截面形变测量评价方法，利用测量装置测出棱柱状管道某一截面轮廓上各测点的位置数据，根据棱柱状管道横截面各测点的位置数据，对此截面轮廓点的数据进行处理，拟合出此截面的轮廓，根据拟合出的截面轮廓与基准截面轮廓上某些特征的相对关系来反映截面的真实变形情况，对截面的变形进行了详细的分析和评价，精确、全面的描述截面的变形情况。
附图说明
图1是本发明拟合截面轮廓质心的最小外接圆和最大内切圆示意图；
图2是本发明基准截面轮廓质心最小外接圆和最大内切圆示意图；
图3是本发明拟合截面轮廓质心与基准截面轮廓质心的相对位置示意图；
图4是本发明扭转评价指标A示意图。
图5是本发明扭转评价指标B示意图。
图6是本发明扭转评价指标C示意图。
图7是本发明扭转评价指标D示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，以棱柱状管道截面的形变测量评价方法为例，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，测量装置测出多边形管道某一截面轮廓上各测点的位置数据，用数学算法对此截面各边的位置数据进行处理，得到数据处理完后拟合截面轮廓，计算出截面的实际质心点和六边形顶点坐标最小外接圆半径R2，最大内切圆半径R1，半径差值其中i为同一截面内顶点或边序号，i＝1,2,3,4,5,6。j为检测截面序号，j＝1,2,3…n,n为检测截面个数,其中：
如图2所示，六边形顶点坐标未变形截面的质心点O(0，0),最小外接圆半径R22，最大内切圆半径R11，半径差值其中i为同一截面内顶点或边序号，i＝1,2,3,4,5,6。j为检测截面序号，j＝1,2,3…n,n为检测截面个数,其中：
如图3所示，实际截面多边形的质心点未变形截面的质心点O(0，0)，两质心的距离Rj，实际截面六边形的质心和未变形截面的质心连线与X轴正方向夹角为ωj，其中i为同一截面内顶点或边序号，i＝1,2,3,4,5,6。j为检测截面序号，j＝1,2,3…n,n为检测截面个数,其中：
如图4所示，求出拟合截面轮廓某个顶点和拟合截面轮廓质心连线与X轴的夹角θii，基准截面轮廓的相应顶点和基准截面轮廓质心连线与X轴的夹角θ2i，求出两者的差值θi，用θi中的最大值max(θi)来评价横截面的扭转程度，其中i为截面内顶点或边序号，i＝1,2,3…6。
如图5所示，求出拟合截面轮廓各个顶点与拟合截面轮廓质心连线和基准截面轮廓的相应顶点与拟合截面轮廓质心连线的角度差的最大值max(αi)来评价横截面的扭转程度，其中i为截面内顶点或边序号，i＝1,2,3…6。
如图6所示，求出拟合截面轮廓各个顶点与基准截面轮廓质心连线和基准截面轮廓的相应顶点与基准截面轮廓质心连线的角度差max(γi)来评价横截面的扭转程度，其中i为截面内顶点或边序号，i＝1,2,3…6。
如图7所示，拟合截面轮廓的一边与X轴的夹角为β1i，基准截面轮廓对应边与X轴的夹角为β2i，两者的差值为βi，以βi的最大值max(βi)来评价横截面的扭转程度，其中：
βi＝β1-β2
本发明未叙述部分为现有技术。
Claims (1)
1.一种棱柱状管道截面形变的评价方法，其特征在于：所述评价方法包含三个截面变形指标和四个截面扭转变形指标，包括以下步骤：
1)利用测量装置测出棱柱状管道某一横截面轮廓点的坐标测量值，对这些坐标测量值进行处理，拟合出此截面的轮廓；
2)根据拟合出的截面轮廓，求出轮廓的质心以轮廓的质心为圆心，作截面轮廓多边形的最小外接圆和最大内切圆，最小外接圆半径R2，最大内切圆半径R1，通过两圆的半径差来评价截面形变，其中i为截面内顶点或边序号， 为截面内顶点个数，j为检测截面序号，j＝1,2,3…n,n为检测截面个数，其中：
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3)以基准截面轮廓质心O(0，0)为圆心，作截面轮廓多边形的最小外接圆和最大内切圆，最小外接圆半径R22，最大内切圆半径R11，通过两圆的半径差来评价截面形变，其中i为截面内顶点或边序号， 为截面内顶点个数，j为检测截面序号，j＝1,2,3…n,n为检测截面个数，其中：
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4)求出拟合截面轮廓的质心与基准截面轮廓质心O(0，0)的距离Rj，通过两质心的距离Rj和拟合截面轮廓的质心和基准截面轮廓的质心O(0，0)连线与X轴正方向夹角为ωj来评价质心偏移距离和方向，其中i为截面内顶点或边序号， 为截面内顶点个数，j为检测截面序号，j＝1,2,3…n,n为检测截面个数，其中：
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5)求出拟合截面轮廓各个顶点和拟合截面轮廓质心连线与X轴的夹角θ1i，基准截面轮廓的相应顶点和基准截面轮廓质心连线与X轴的夹角θ2i，求出两者的差值θi，用θi作为扭转评价指标A，θi中的最大值max(θi)来评价横截面的扭转程度，其中i为截面内顶点序号， 为截面内顶点个数。
6)求出拟合截面轮廓各个顶点与拟合截面轮廓质心连线和基准截面轮廓的相应顶点与拟合截面轮廓质心连线的角度差αi，用αi作为扭转评价指标B，用αi的最大值max(αi)来评价横截面的扭转程度，其中i为截面内顶点序号， 为截面内顶点个数。
7)求出拟合截面轮廓各个顶点与基准截面轮廓质心连线和基准截面轮廓的相应顶点与基准截面轮廓质心连线的角度差γi，用γi作为扭转评价指标C，以γi的最大值max(γi)来评价横截面的扭转程度，其中i为截面内顶点序号， 为截面内顶点个数。
8)求出拟合截面轮廓的各个边与X轴的夹角β1i，基准截面轮廓的相应边与X轴的夹角β2i，两者的差βi，用βi作为扭转评价指标D，以βi的最大值max(βi)来评价横截面边的扭转程度，其中i为截面内边序号， 为截面边或顶点个数。
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Granted publication date: 20190528 Termination date: 20210724 |