CN107860378A - 一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装及其使用方法，属于船舶建造技术领域。该工装包括圆心定位结构、连接杆和标靶，圆心定位结构包括定位块和四个定位杆，定位块为正方形的长方体结构，四个定位杆的一端分别垂直安装在定位块的四个侧面，且四个定位杆的中心线均通过定位块的中心，四个定位杆的另一端均设有一个通孔，且四个通孔到定位块中心的距离均相等，连接杆的一端垂直安装在定位块的顶面，且连接杆的中心线通过定位块的中心，标靶安装在连接杆的另一端。利用该工装可以测得处于待测管道轴线上的盘面中心点，解决了待测管道的管口圆心点因为被遮挡而无法准确判断待测管道的安装是否出现偏差的问题。

Description

一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装及其使用方法

技术领域

本发明属于船舶建造技术领域，特别是涉及一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装及其使用方法。

背景技术

目前，国内各大船舶建造企业均已引入全站仪这一较为先进的测量设备，对船体结构、舾装管件以及其它类型产品进行尺寸精度检测，且该设备的应用已得到大范围的普及。全站仪的测量是通过对所测物体的局部点位进行瞄准，但对于船体较复杂的结构形式而言，舾装管件由于被肋板、脚手架及分段摆放不良等客观因素的影响而导致全站仪视线受阻，通常遇到此类情况就要搬动测量设备，大大增加的测量难度，降低了测量效率及测量精度。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装及其使用方法，以解决待测管道的管口圆心点与全站仪之间出现遮挡而导致无法准确判断待测管道的安装是否出现偏差的问题，提高船舶建造的测量的准确度和效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装，包括圆心定位结构、连接杆和标靶，所述圆心定位结构包括定位块和四个定位杆，所述四个定位杆的一端均与定位块连接，所述四个定位杆的中心线交于一点，且所述四个定位杆的中心线处于同一平面内，所述四个定位杆的另一端均设有一个通孔，且四个通孔到所述四个定位杆的中心线的交点的距离均相等，所述连接杆的一端与定位块连接，所述连接杆的中心线通过所述四个定位杆的中心线的交点，且所述连接杆的中心线垂直于所述四个定位杆的中心线所在的平面，所述标靶安装在连接杆的另一端，所述标靶包括靶盘托架和靶盘，所述靶盘托架呈“U”形，所述靶盘托架包括底板和两个侧板，所述底板与连接杆连接，所述靶盘和两个侧板铰接,所述靶盘上设有反射片。

通孔用于将该工装通过螺栓固定在待测管道管口的法兰上；四个定位杆的中心线交于一点，且四个定位杆的中心线在同一个平面上，四个通孔到四个定位杆的中心线的交点的距离相等，使得四个定位杆的中心线的交点处于待测管道的轴线上；连接杆的中心线通过四个定位杆的中心线的交点，且连接杆的中心线垂直于四个定位杆的中心线所在的平面，使得标靶的盘面的中心处于待测管道的轴线上。

靶盘与靶盘托架的两个侧板铰接，使得靶盘可以在靶盘托架上旋转，在使用时，可以根据全站仪与靶盘的位置关系，调整靶盘，使得靶盘的反射片正对全站仪的物镜，从而提高全站仪测量的精度。

优选的，所述定位块为横截面为正方形的长方体结构，所述四个定位杆的一端分别垂直安装在定位块的四个侧面，且四个定位杆的中心线均通过定位块的中心，所述连接杆的一端垂直安装在定位块的顶面，且连接杆的中心线通过定位块的中心。

优选的，所述定位块的四个侧面均设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔的中心线均垂直于该第一螺纹孔所在的侧面，且第一螺纹孔的中心线均通过定位块的中心，所述四个定位杆的端部均设有第一螺纹杆，所述四个定位杆均通过端部的第一螺纹杆安装在第一螺纹孔内。

定位杆与定位块螺纹连接，便于将定位杆和定位块进行拆装，节省存放该工装的空间，便于携带。并且，定位杆和定位块螺纹连接，便于在使用时，根据法兰孔到待测管道的管口圆心点的距离调整第一螺纹杆旋入第一螺纹孔的深度，提高了该工装的适应性。

优选的，所述定位块的顶面设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔的中心线垂直于定位块的顶面，且第二螺纹孔的中心线通过定位块的中心，所述连接杆的端部设有第二螺纹杆，所述连接杆通过第二螺纹杆安装在第二螺纹孔内。

优选的，所述连接杆为可伸缩连接杆。

连接杆为可伸缩连接杆，可以根据现场的环境，调整连接杆的长度，避免靶盘和全站仪之间出现遮挡。

一种便携式隐蔽管道圆心测量辅助工装的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、根据待测管道的半径，选用四个长度与待测管道的半径相匹配的定位杆；

步骤二、将四个定位杆分别通过端部的第一螺纹杆安装在定位块四个侧面的第一螺纹孔内；

步骤三、将连接杆通过端部的第二螺纹杆安装在定位块顶面的第二螺纹孔内，并在连接杆的另一端安装标靶；

步骤四、调整每个定位杆端部的第一螺纹杆旋入第一螺纹孔的深度，确保四个定位杆另一端的通孔到定位块中心的距离均相等，并使四个定位杆的通孔均与待测管道管口处的法兰孔对应，用螺栓依次穿过通孔和法兰孔将四个定位杆的端部均固定在法兰上；

步骤五、调整连接杆的长度，使得标靶与全站仪之间无遮挡，调整靶盘在靶盘托架上的角度，使得靶盘的反射片正对全站仪的物镜。

本发明的有益效果是：该工装结构简单，使用方便，各部件之间可以拆卸，便于存放和携带。利用该工装，可以解决待测管道的管口圆心点被遮挡而无法准确判断管道安装是否出现偏差的问题。该工装利用四个长度相同的定位杆和一个横截面为正方形的定位块对待测管道的管口圆心点进行定位，定位快捷准确。该工装使用可伸缩连接杆来连接标靶和定位块，可以调整标靶到待测管道的管口圆心点的距离，避免标靶和全站仪之间出现遮挡，靶盘在靶盘托架上可以旋转，因此该工装对现场环境的适应性较高。

附图说明

图1为本发明便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装整体结构示意图。

图2为本发明便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装定位块结构示意图。

图3为本发明便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装定位杆结构示意图。

图4为本发明便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装连接杆和标靶结构示意图。

图5为本发明便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装使用状态示意图。

图6为本发明便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装判断原理示意图。

图1至图6中：1为定位块，2为定位杆，3为连接杆，4为靶盘托架，5为靶盘，61为第一螺纹孔，62为第一螺纹杆，7为通孔，81为第二螺纹孔，82为第二螺纹杆，9为反射片，10为待测管道，11为法兰，12为螺栓，13为全站仪，A为第一关口圆心点，B为第二管口圆心点，C为判断基准点,s为管道长度，d′为判断基准点到第二管口圆心点的距离。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施案例来对本发明便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装及其使用方法做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地表达本发明的结构特征和具体应用，但不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：如图1至图4所示，一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装，包括圆心定位结构、连接杆3和标靶，所述圆心定位结构包括定位块1和四个定位杆2，所述四个定位杆2的一端均与定位块1连接，所述四个定位杆2的中心线交于一点，且所述四个定位杆2的中心线处于同一平面内，所述四个定位杆2的另一端均设有一个通孔7，且四个通孔7到所述四个定位杆2的中心线的交点的距离均相等，所述连接杆3的一端与定位块1连接，所述连接杆3的中心线通过所述四个定位杆2的中心线的交点，且所述连接杆3的中心线垂直于所述四个定位杆2的中心线所在的平面，所述标靶安装在连接杆3的另一端，所述标靶包括靶盘托架4和靶盘5，所述靶盘托架4呈“U”形，所述靶盘托架4包括底板和两个侧板，所述底板与连接杆3连接，所述靶盘5和两个侧板铰接,所述靶盘5上设有反射片9。

本实施例中所述靶盘5和反射片9上均刻有十字丝，靶盘5上的十字丝和反射片9上的十字丝相重合，所述靶盘5上的十字丝和反射片9上的十字丝的中心点为盘面中心点；所述连接杆3为可伸缩连接杆；所述定位块1为横截面为正方形的长方体结构，所述四个定位杆2的一端分别垂直安装在定位块1的四个侧面，且四个定位杆2的中心线均通过定位块1的中心，所述连接杆3的一端垂直安装在定位块1的顶面，且连接杆3的中心线通过定位块1的中心；所述定位块1的四个侧面均设有第一螺纹孔61，所述第一螺纹孔61的中心线均垂直于该第一螺纹孔61所在的侧面，且第一螺纹孔61的中心线均通过定位块1的中心，所述四个定位杆2的端部均设有第一螺纹杆61，所述四个定位杆2均通过端部的第一螺纹杆61安装在第一螺纹孔61内；所述定位块1的顶面设有第二螺纹孔81，所述第二螺纹孔81的中心线垂直于定位块1的顶面，且第二螺纹孔81的中心线通过定位块1的中心，所述连接杆3的端部设有第二螺纹杆82，所述连接杆3通过第二螺纹杆82安装在第二螺纹孔81内。四个通孔7的下端面和定位块1的底面平齐，使得该工装安装在待测管道10的管口处时，待测管道10的管口圆心点与定位块1的底面的面心重合。

一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、根据待测管道10的半径，选用四个长度与待测管道10的半径相匹配的定位杆2；

步骤二、将四个定位杆2分别通过端部的第一螺纹杆62安装在定位块1四个侧面的第一螺纹孔61内；

步骤三、将连接杆3通过端部的第二螺纹杆82安装在定位块1顶面的第二螺纹孔81内，并在连接杆3的另一端安装标靶；

步骤四、调整每个定位杆2端部的第一螺纹杆62旋入第一螺纹孔61的深度，确保四个定位杆2另一端的通孔7到定位块1中心的距离均相等，并使四个定位杆2的通孔7均与待测管道10管口处的法兰孔对应，用螺栓12依次穿过通孔7和法兰孔将四个定位杆2的端部均固定在法兰11上；

步骤五、调整连接杆3的长度，使得标靶与全站仪13之间无遮挡，调整靶盘5在靶盘托架4上的角度，使得靶盘5的反射片9正对全站仪13的物镜。

该工装的使用状态如图5所示。

利用该工装判断待测管道10的安装是否出现偏差的原理：预先在三维分析软件（沪东中华造船有限公司开发的“船舶产品三维设计系统”）中建立船体分段的三维模型，该三维模型中各部件的尺寸与实际船体中各部件的尺寸相同，以舷侧甲板分段为例，在该模型中包含有艏部甲板与外板的交点理论坐标、艉部甲板与外板的交点理论坐标、下口肋板与纵壁板的交点理论坐标、待测管道10的管道长度s、待测管道10一端的第一管口圆心点A的理论坐标（x₁,y₁,z₁）和待测管道10另一端的第二管口圆心点B的理论坐标（x₂,y₂,z₂）。在现场测量时，首先利用刻度尺测得该工装中盘面中心点到待测管道10的管口圆心点（此管口圆心点对应于三维模型中的第二管口圆心点B）的距离为d，然后利用三维模型中的第一管口圆心点A的理论坐标（x₁,y₁,z₁）和第二管口圆心点B的理论坐标（x₂,y₂,z₂），计算处于待测管道10的轴线上距第二管口圆心点B的距离为d′的判断基准点C的坐标，因为三维模型中各部件的尺寸与实际船体中各部件的尺寸相同，因此d′=d,假设判断基准点C的坐标为（x₃，y₃，z₃），如图6所示。

情形一、待测管道10的轴线与某一坐标轴平行。

1、若待测管道10的轴线与x轴平行，则有：

x₃=x₂+d

y₃=y₂=y₁

z₃=z₂=z₁

2、若待测管道10的轴线与y轴平行，则有：

x₃=x₂=x₁

y₃=y₂+d

z₃=z₂=z₁

3、若待测管道10的轴线与z轴平行，则有：

x₃=x₂=x₁

y₃=y₂=y₁

z₃=z₂+d

情形二、待测管道10的轴线与某一坐标轴垂直。

1、若待测管道10的轴线与x轴垂直，则有：

s²=（y₂-y₁）²+（z₂-z₁）²

x₃=x₂=x₁

y₃=d·（y₂-y₁）/s+y₂

z₃=d·（z₂-z₁）/s+z₂

2、若待测管道10的轴线与y轴垂直，则有：

s²=（x₂-x₁）²+（z₂-z₁）²

x₃=d·（x₂-x₁）/s+x₂

y₃=y₂=y₁

z₃=d·（z₂-z₁）/s+z₂

3、若待测管道10的轴线与z轴垂直，则有：

s²=（x₂-x₁）²+（y₂-y₁）²

x₃=d·（x₂-x₁）/s+x₂

y₃=d·（y₂-y₁）/s+y₂

z₃=z₂=z₁

情形三、待测管道10的轴线不与任一坐标轴垂直，则有

s²=（x₂-x₁）²+（y₂-y₁）²+（z₂-z₁）²

x₃=d·（x₂-x₁）/s+x₂

y₃=d·（y₂-y₁）/s+y₂

z₃=d·（z₂-z₁）/s+z₂

在三维模型中，根据第一管口圆心点A的理论坐标（x₁,y₁,z₁）和第二管口圆心点B的理论坐标（x₂,y₂,z₂）来进行判断待测管道10属于以上三种情形的某一种，然后选用相应的计算公式求出判断基准点C的坐标（x₃，y₃，z₃），此处求得的判断基准点C的坐标（x₃，y₃，z₃）为判断基准点C处于三维模型中的坐标，第一管口圆心点A的理论坐标（x₁,y₁,z₁）、第二管口圆心点B的理论坐标（x₂,y₂,z₂）和判断基准点C的坐标（x₃，y₃，z₃）处于同一坐标系中。

全站仪13测得艏部甲板与外板的交点实测坐标、艉部甲板与外板的交点实测坐标、下口肋板与纵壁板的交点实测坐标以及盘面中心点实测坐标（x，y，z），将艏部甲板与外板的交点实测坐标、艉部甲板与外板的交点实测坐标、下口肋板与纵壁板的交点实测坐标、盘面中心点的实测坐标向三维分析软件中带入，三维分析软件将艏部甲板与外板的交点实测坐标和艏部甲板与外板的交点理论坐标、艉部甲板与外板的交点实测坐标和艉部甲板与外板的交点理论坐标、以及下口肋板与纵壁板的交点实测坐标和下口肋板与纵壁板的交点理论坐标分别相匹配，同时，盘面中心点的实测坐标（x，y，z）转换为盘面中心点的三维模型坐标（x′，y′，z′），将盘面中心点的三维模型坐标（x′，y′，z′）与判断基准点C的坐标（x₃，y₃，z₃）进行对比，当盘面中心点的三维模型坐标（x′，y′，z′）与判断基准点C的坐标（x₃，y₃，z₃）相同，则待测管道10的安装无偏差，当盘面中心点的三维模型坐标（x′，y′，z′）与判断基准点C的坐标（x₃，y₃，z₃）不同，则待测管道10的安装有偏差。

Claims (6)

1.一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装，其特征在于，该工装包括圆心定位结构、连接杆（3）和标靶，所述圆心定位结构包括定位块（1）和四个定位杆（2），所述四个定位杆（2）的一端均与定位块（1）连接，所述四个定位杆（2）的中心线交于一点，且所述四个定位杆（2）的中心线处于同一平面内，所述四个定位杆（2）的另一端均设有一个通孔（7），且四个通孔（7）到所述四个定位杆（2）的中心线的交点的距离均相等，所述连接杆（3）的一端与定位块（1）连接，所述连接杆（3）的中心线通过所述四个定位杆（2）的中心线的交点，且所述连接杆（3）的中心线垂直于所述四个定位杆（2）的中心线所在的平面，所述标靶安装在连接杆（3）的另一端，所述标靶包括靶盘托架（4）和靶盘（5），所述靶盘托架（4）呈“U”形，所述靶盘托架（4）包括底板和两个侧板，所述底板与连接杆（3）连接，所述靶盘（5）和两个侧板铰接,所述靶盘（5）上设有反射片（9）。

2.根据权利要求1所述的一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装，其特征在于，所述定位块（1）为横截面为正方形的长方体结构，所述四个定位杆（2）的一端分别垂直安装在定位块（1）的四个侧面，且四个定位杆（2）的中心线均通过定位块（1）的中心，所述连接杆（3）的一端垂直安装在定位块（1）的顶面，且连接杆（3）的中心线通过定位块（1）的中心。

3.根据权利要求2所述的一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装，其特征在于，所述定位块（1）的四个侧面均设有第一螺纹孔（61），所述第一螺纹孔（61）的中心线均垂直于该第一螺纹孔（61）所在的侧面，且第一螺纹孔（61）的中心线均通过定位块（1）的中心，所述四个定位杆（2）的端部均设有第一螺纹杆（62），所述四个定位杆（2）均通过端部的第一螺纹杆（62）安装在第一螺纹孔（61）内。

4.根据权利要求2所述的一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装，其特征在于，所述定位块（1）的顶面设有第二螺纹孔（81），所述第二螺纹孔（81）的中心线垂直于定位块（1）的顶面，且第二螺纹孔（81）的中心线通过定位块（1）的中心，所述连接杆（3）的端部设有第二螺纹杆（82），所述连接杆（3）通过第二螺纹杆（82）安装在第二螺纹孔（81）内。

5.根据权利要求1所述的一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装，其特征在于，所述连接杆（3）为可伸缩连接杆。

6.一种便携式隐蔽管道安装偏差判断辅助工装的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据待测管道（10）的半径，选用四个长度与待测管道（10）的半径相匹配的定位杆（2）；

步骤二、将四个定位杆（2）分别通过端部的第一螺纹杆（62）安装在定位块（1）四个侧面的第一螺纹孔（61）内；

步骤三、将连接杆（3）通过端部的第二螺纹杆（82）安装在定位块（1）顶面的第二螺纹孔（81）内，并在连接杆（3）的另一端安装标靶；

步骤四、调整每个定位杆（2）端部的第一螺纹杆（62）旋入第一螺纹孔（61）的深度，确保四个定位杆（2）另一端的通孔（7）到定位块（1）中心的距离均相等，并使四个定位杆（2）的通孔（7）均与待测管道（10）管口处的法兰孔对应，用螺栓（12）依次穿过通孔（7）和法兰孔将四个定位杆（2）的端部均固定在法兰（11）上；

步骤五、调整连接杆（3）的长度，使得标靶与全站仪（13）之间无遮挡，调整靶盘（5）在靶盘托架（4）上的角度，使得靶盘（5）的反射片（9）正对全站仪（13）的物镜。