CN111272109A - 空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，包括底板，所述的底板上安装有基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块、空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块，所述的基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块、空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块上分别安装有测量机构和夹持机构；其中所述的基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块包括平面定位机构；所述的空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块包括空间定位机构。本发明能够方便、快速、精确地测量出空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度，且适用于不同管材直径和弯曲角度，通用性强。

Description

空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置

技术领域

本发明涉及一种空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置。

背景技术

金属管件通过确定合理的支点和受力点并施加一定的弯矩或弯曲力，使之弯曲成形。管件在弯曲成型过程中，管材外侧受拉，管壁减薄，甚至拉裂；内侧受压，管壁增厚，甚至失稳起皱；两者的合力产生径向向内的压应力，使截面扁化畸变，甚至塌陷。卸载后，由于弯管内部存在残余应力，及弹性变形的回复，产生回弹现象。可见，管件弯曲成形过程是一个多成形缺陷的复杂成形过程。

金属弯管应用于不同的领域时，对其成形性能指标，如壁厚减薄率、壁厚增厚率、椭圆度和回弹精度等，都有相应的标准或要求。每根金属管件弯曲成形后，都要对其进行相关成形性能指标的测量。其中，外形的回弹精度，可借助3D全局坐标测量仪等专用设备进行测量，但是设备成本很高，数据处理复杂，还需要设计专门的夹具。也可采用手工定位测量，但是精度不高、且效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种操作方便、快速，测量合理、精确，数据处理简单、模块化程度高的一种空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，包括底板，所述的底板上安装有基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块、空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块，所述的基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块、空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块上分别安装有测量机构和夹持机构；其中所述的基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块包括平面定位机构；所述的空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块包括空间定位机构；

所述的平面定位机构包括底板导轨、梯形滑块、T形安装槽、定位安装杆、第一齿条、第一齿轮和第一电机；其中所述的底板导轨通过导轮安装在底板上；所述的底板导轨上安装有梯形滑块；所述的梯形滑块上通过角码安装有T形安装槽；所述的T形安装槽内安装有定位安装杆；所述的定位安装杆上安装有第一齿条；所述的T形安装槽外侧安装有第一电机；所述第一电机的输出轴上安装有第一齿轮，所述的第一齿轮与第一齿条啮合相连；

所述的空间定位机构包括两端固定安装在底板上的弧形导轨、底端固定安装在上的倾斜安装杆；且所述的倾斜安装杆中部与弧形导轨相连，所述的倾斜安装杆的顶部从下往上依次套装有测量机构、夹持机构；

所述的测量机构包括旋转臂、第二齿轮、套筒、伸缩臂、第二齿条、激光扫描仪、第三齿轮、第二电机、第四齿轮和第三电机；其中所述的定位安装杆或倾斜安装杆上从下往上依次套装有旋转臂、第二齿轮和套筒；所述的旋转臂上安装有伸缩臂；所述的伸缩臂上安装有第二齿条，所述的伸缩臂的最外端安装有激光扫描仪；所述的旋转臂上安装有第二电机，所述的第二电机的输出轴上安装有第三齿轮，所述的第三齿轮与第二齿条啮合相连；所述的套筒的外侧安装有第三电机，所述的第三电机的输出轴上安装有第四齿轮，所述的第四齿轮与第二齿轮啮合相连；

所述的夹持机构包括第一旋转夹紧导轨、第二旋转夹紧导轨、夹紧滑块和夹紧弹片；所述定位安装杆或倾斜安装杆上所安装的套筒之上从下往上依次套装有第二旋转夹紧导轨、第一旋转夹紧导轨；所述的第一旋转夹紧导轨和第二旋转夹紧导轨上分别安装有夹紧滑块，所述的夹紧滑块上安装有夹紧弹片。

所述的旋转臂的一端开设有旋转臂安装通孔，且所述的旋转臂安装通孔上开设有旋转臂键槽；所述的旋转臂的上还开设有T形滑动槽，所述的旋转臂的一侧安装有第二电机安装平台，所述的第二电机安装平台上开设有第二电机安装孔，所述的第二电机安装平台上通过第二电机安装孔和螺钉固定安装有第二电机；

所述的旋转臂的旋转臂安装通孔与定位安装杆之间安装有轴承，所述的旋转臂的旋转臂安装通孔与倾斜安装杆之间安装有轴承；所述的旋转臂的旋转臂键槽通过键与第二齿轮的键槽配合安装；

所述的套筒中间开设有套筒键槽，所述的套筒外侧安装有第三电机安装平台，所述的第三电机安装平台上开设有第三电机安装孔；所述的第三电机安装平台上通过第三电机安装孔和螺钉固定安装有第三电机；

所述的伸缩臂的中间开设有第二齿条安装槽，且所述的第二齿条安装槽上安装有第二齿条，所述的伸缩臂两侧开设有与旋转臂上的T形滑动槽对应的伸缩臂滑槽，且所述的伸缩臂滑槽与T形滑动槽活动相连；所述的伸缩臂的一端开设有激光扫描仪安装孔，且所述的激光扫描仪安装孔上通过螺钉安装有激光扫描仪。

所述的夹紧滑块包括管件安装台，所述的管件安装台上安装有两个夹紧杆，所述的管件安装台上开设有夹紧弹片安装台，所述的管件安装台底部两侧安装有L形滑动块；所述的夹紧弹片安装台两端分别开设有夹紧弹片安装盲孔，所述的夹紧弹片安装盲孔上安装有夹紧弹片；

所述的第一旋转夹紧导轨上开设有与夹紧滑块底部的L形滑动块对应的第一旋转夹紧导轨滑槽，且所述的L形滑动块与第一旋转夹紧导轨滑槽配合安装相连；所述的第一旋转夹紧导轨上安装有第一旋转夹紧导轨安装台，所述的第一旋转夹紧导轨安装台的中间开设有第一旋转夹紧导轨安装通孔；

所述的第二旋转夹紧导轨上开设有与夹紧滑块底部的L形滑动块对应的第二旋转夹紧导轨滑槽，且所述的L形滑动块与第二旋转夹紧导轨滑槽配合安装相连；所述的第二旋转夹紧导轨上安装有第二旋转夹紧导轨安装台，所述的第二旋转夹紧导轨安装台的中间开设有第二旋转夹紧导轨安装通孔；

所述的第二旋转夹紧导轨安装通孔、第一旋转夹紧导轨安装通孔从下往上依次套装在套筒之上的定位安装杆或倾斜安装杆上。

所述的底板上安装有倾斜安装杆安装支架，所述的倾斜安装杆安装支架上开设有倾斜安装杆安装通孔；

所述的倾斜安装杆由长方体倾斜柱、底板连接平台一体制造而成；所述的长方体倾斜柱上安装有带螺纹的圆柱形安装柱；所述的长方体倾斜柱的顶部从下往上依次安装有测量机构安装平台和倾斜安装杆安装轴，所述的测量机构安装平台之上的倾斜安装杆安装轴上从下往上依次套装有测量机构的旋转臂、第二齿轮和套筒，夹持机构的第二旋转夹紧导轨、第一旋转夹紧导轨；所述的倾斜安装杆安装轴上开设有键槽限位孔，且所述的倾斜安装杆安装轴通过键与套筒的套筒键槽配合安装，且所述的套筒底端顶在所述旋转臂与倾斜安装杆之间的轴承内圈进行定位相连；所述的底板连接平台上开设有倾斜安装杆安装通孔；所述的弧形导轨上开设有圆弧形滑槽，所述的弧形导轨两端底部安装有定位安装平台，所述的定位安装平台上开设有定位安装平台安装孔，所述的弧形导轨通过定位安装平台安装孔和螺钉与底板固连；

所述的倾斜安装杆安装支架的倾斜安装杆安装通孔与倾斜安装杆的倾斜安装杆安装通孔通过轴相连；所述的倾斜安装杆的带螺纹的圆柱形安装柱与弧形导轨的圆弧形滑槽通过螺钉相连。

所述的底板两侧设置有滑动安装槽；所述的底板导轨为横截面梯形的底板导轨，所述的底板导轨上开设有导轮安装孔；所述的导轮上从下往上依次安装有第一圆柱、第二圆柱、带外螺纹的第三圆柱；所述的底板两侧的滑动安装槽中安装有第一圆柱；所述的带外螺纹的第三圆柱安装于底板导轨的导轮安装孔内，所述的导轮通过带外螺纹的第三圆柱上的外螺纹、螺母配合与底板导轨固连；

所述的T形安装槽的内部开设有T形滑槽，所述的T形滑槽上安装有定位安装杆；所述的T形安装槽外侧安装有第一电机安装平台和角码安装孔，所述的第一电机安装平台上开设有第一电机安装孔，且所述的第一电机安装平台上通过第一电机安装孔和螺钉固定安装有第一电机；

所述的定位安装杆包括长方体安装柱，所述的长方体安装柱上开设有第一齿条安装槽，所述的第一齿条安装槽上安装有第一齿条；所述的长方体安装柱上端安装有圆柱形安装轴，且所述的长方体安装柱与圆柱形安装轴之间安装有测量机构安装平台，所述的圆柱形安装轴上开设有键槽限位孔；所述的测量机构安装平台之上的圆柱形安装轴上从下往上依次套装有测量机构上的旋转臂、第二齿轮和套筒，夹持机构上的第二旋转夹紧导轨、第一旋转夹紧导轨；

所述的定位安装杆的键槽限位孔通过键与套筒的套筒键槽配合安装，且所述的套筒底端顶在所述旋转臂与定位安装杆之间的轴承内圈进行定位相连。

所述的夹紧弹片和夹紧滑块之间安装有扭簧。

所述的定位安装杆顶端安装有防止第一旋转夹紧导轨脱出的卡簧；定位安装杆顶端用卡簧卡住以防止第一旋转夹紧导轨脱出。

所述的倾斜安装杆安装轴顶端安装有防止第一旋转夹紧导轨脱出的卡簧；倾斜安装杆安装轴顶端用卡簧卡住以防止第一旋转夹紧导轨脱出。

本发明的有益效果如下：

(1)伸缩臂和旋转臂之间通过齿轮齿条传动，可以方便、自动地调整、变化激光扫描仪先对弯管直线段的位置，从而可以扫描到弯管直线段上不同的坐标位置。旋转臂和套筒之间通过齿轮传动，使旋转臂可以旋转任意角度，从而可以测量平面弯管的任意弯曲角度。

(2)第一旋转夹紧导轨和第二旋转夹紧导轨安装在定位安装杆上，可实现平面任意角度弯管的夹持动作；安装在倾斜安装杆上，可实现空间平面任意角度弯管的夹持动作。夹紧滑块可以分别在第一旋转夹紧导轨和第二旋转夹紧导轨的滑槽上移动，从而可以方便地调节夹持位置，满足具有不同弯曲半径的弯管的夹持。

(3)倾斜安装杆的底部与底板轴连接，倾斜安装杆的圆柱形安装柱装入弧形导轨的圆弧形滑槽中，外侧拧入螺纹，从而连接倾斜安装杆和弧形导轨，使倾斜安装杆可以在弧形导轨的圆弧形滑槽中滑动，从而可以调节测量机构和夹持机构的角度，可实现空间平面的角度调节，从而实现空间平面任意角度弯管的夹持动作。

(4)激光扫描仪在不同的弯管直线段扫描，分别得到弯曲内侧的4个点的坐标和弯曲外侧的4个点的坐标，带入公式(1)或(2)，即可计算出实际的弯曲角度(内壁夹角或外壁夹角)。与所要求的弯曲角度进行对比，即可得到两个角度间的差值，即弯管回弹精度。计算方法合理科学，弯曲角度和回弹精度计算准确。

本发明能够快速、方便、合理、精确地测量和计算出空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度，且适用于应不同管材直径的任意弯管角度，通用性强。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中平面定位机构结构放大示意图；

图3是图1中测量机构的结构放大示意图；

图4是图1中夹持机构的结构放大示意图；

图5是图1中空间定位机构的结构放大示意图；

图6是图1中底板和导轮的安装关结构放大示意图；

图7是图1中导轮的结构放大示意图；

图8是图1中旋转臂的结构放大示意图；

图9是图1中伸缩臂的结构放大示意图；

图10是图1中套筒的结构放大示意图；

图11是图1中夹紧滑块的结构放大示意图；

图12是图1中第一旋转夹紧导轨的结构放大示意图；

图13是图1中第二旋转夹紧导轨的结构放大示意图；

图14是图1中T形安装槽的结构放大示意图；

图15是图1中定位安装杆的结构放大示意图；

图16是图1中倾斜安装杆的结构放大示意图；

图17是本发明的关于弯管弯曲角度的测量换算示意图。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-16所示，本实施例的一种空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，包括底板1，所述的底板1上安装有基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块、空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块，所述的基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块、空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块上分别安装有测量机构3和夹持机构4；其中所述的基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块包括平面定位机构2；所述的空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块包括空间定位机构6；

所述的平面定位机构2包括底板导轨21、梯形滑块22、T形安装槽23、定位安装杆24、第一齿条25、第一齿轮26和第一电机27；其中所述的底板导轨21通过导轮28安装在底板1上；所述的底板导轨21上安装有梯形滑块22；所述的梯形滑块22上通过角码安装有T形安装槽23；所述的T形安装槽23内安装有定位安装杆24；所述的定位安装杆24上安装有第一齿条25；所述的T形安装槽23外侧安装有第一电机27；所述第一电机27的输出轴上安装有第一齿轮26，所述的第一齿轮26与第一齿条25啮合相连；

所述的空间定位机构6包括两端固定安装在底板1上的弧形导轨61、底端固定安装在1上的倾斜安装杆62；且所述的倾斜安装杆62中部与弧形导轨61相连，所述的倾斜安装杆62的顶部从下往上依次套装有测量机构3、夹持机构4；

所述的测量机构3包括旋转臂31、第二齿轮32、套筒33、伸缩臂34、第二齿条35、激光扫描仪36、第三齿轮37、第二电机38、第四齿轮39和第三电机40；其中定位安装杆24或倾斜安装杆62上从下往上依次套装有旋转臂31、第二齿轮32和套筒33；所述的旋转臂31上安装有伸缩臂34；所述的伸缩臂34上安装有第二齿条35，所述的伸缩臂34的最外端安装有激光扫描仪36；所述的旋转臂31上安装有第二电机38，所述的第二电机38的输出轴上安装有第三齿轮37，所述的第三齿轮37与第二齿条35啮合相连；所述的套筒33的外侧安装有第三电机40，所述的第三电机40的输出轴上安装有第四齿轮39，所述的第四齿轮39与第二齿轮32啮合相连；

所述的夹持机构4包括第一旋转夹紧导轨41、第二旋转夹紧导轨42、夹紧滑块43和夹紧弹片44；所述定位安装杆24或倾斜安装杆62上所安装的套筒33之上从下往上依次套装有第二旋转夹紧导轨42、第一旋转夹紧导轨41；所述的第一旋转夹紧导轨41和第二旋转夹紧导轨42上分别安装有夹紧滑块43，所述的夹紧滑块43上安装有夹紧弹片44。

所述的旋转臂31的一端开设有旋转臂安装通孔311，且所述的旋转臂安装通孔311上开设有旋转臂键槽312；所述的旋转臂31的上还开设有T形滑动槽313，所述的旋转臂31的一侧安装有第二电机安装平台314，所述的第二电机安装平台314上开设有第二电机安装孔315，所述的第二电机安装平台314上通过第二电机安装孔315和螺钉固定安装有第二电机38；

所述的旋转臂31的旋转臂安装通孔311与定位安装杆24之间安装有轴承，所述的旋转臂31的旋转臂安装通孔311与倾斜安装杆62之间安装有轴承；所述的旋转臂31的旋转臂键槽312通过键与第二齿轮32的键槽配合安装；

所述的套筒33中间开设有套筒键槽331，所述的套筒33外侧安装有第三电机安装平台332，所述的第三电机安装平台332上开设有第三电机安装孔333；所述的第三电机安装平台332上通过第三电机安装孔333和螺钉固定安装有第三电机40；

所述的伸缩臂34的中间开设有第二齿条安装槽341，且所述的第二齿条安装槽341上安装有第二齿条35，所述的伸缩臂34两侧开设有与旋转臂31上的T形滑动槽313对应的伸缩臂滑槽342，且所述的伸缩臂滑槽342与T形滑动槽313活动相连；所述的伸缩臂34的一端开设有激光扫描仪安装孔343，且所述的激光扫描仪安装孔343上通过螺钉安装有激光扫描仪36。

所述的夹紧滑块43包括管件安装台431，所述的管件安装台431上安装有两个夹紧杆432，所述的管件安装台431上开设有夹紧弹片安装台434，所述的管件安装台431底部两侧安装有L形滑动块433；所述的夹紧弹片安装台434两端分别开设有夹紧弹片安装盲孔435，所述的夹紧弹片安装盲孔435上安装有夹紧弹片44；

所述的第一旋转夹紧导轨41上开设有与夹紧滑块43底部的L形滑动块433对应的第一旋转夹紧导轨滑槽411，且所述的L形滑动块433与第一旋转夹紧导轨滑槽411配合安装相连；所述的第一旋转夹紧导轨41上安装有第一旋转夹紧导轨安装台412，所述的第一旋转夹紧导轨安装台412的中间开设有第一旋转夹紧导轨安装通孔413；

所述的第二旋转夹紧导轨42上开设有与夹紧滑块43底部的L形滑动块433对应的第二旋转夹紧导轨滑槽421，且所述的L形滑动块433与第二旋转夹紧导轨滑槽421配合安装相连；所述的第二旋转夹紧导轨42上安装有第二旋转夹紧导轨安装台422，所述的第二旋转夹紧导轨安装台422的中间开设有第二旋转夹紧导轨安装通孔423；

所述的第二旋转夹紧导轨安装通孔423、第一旋转夹紧导轨安装通孔413从下往上依次套装在套筒33之上的定位安装杆24或倾斜安装杆62上。

所述的底板1上安装有倾斜安装杆安装支架12，所述的倾斜安装杆安装支架12上开设有倾斜安装杆安装通孔13；

所述的倾斜安装杆62由长方体倾斜柱621、底板连接平台625一体制造而成；所述的长方体倾斜柱621上安装有带螺纹的圆柱形安装柱622；所述的长方体倾斜柱621的顶部从下往上依次安装有测量机构安装平台623和倾斜安装杆安装轴624，所述的测量机构安装平台623之上的倾斜安装杆安装轴624上从下往上依次套装有测量机构3的旋转臂31、第二齿轮32和套筒33，夹持机构4的第二旋转夹紧导轨42、第一旋转夹紧导轨41；所述的倾斜安装杆安装轴624上开设有键槽限位孔627，且所述的倾斜安装杆安装轴624通过键与套筒33的套筒键槽331配合安装，且所述的套筒33底端顶在所述旋转臂31与倾斜安装杆62之间的轴承内圈进行定位相连；所述的底板连接平台625上开设有倾斜安装杆安装通孔626；所述的弧形导轨61上开设有圆弧形滑槽611，所述的弧形导轨61两端底部安装有定位安装平台612，所述的定位安装平台612上开设有定位安装平台安装孔613，所述的弧形导轨61通过定位安装平台安装孔613和螺钉与底板1固连；

所述的倾斜安装杆安装支架12的倾斜安装杆安装通孔13与倾斜安装杆62的倾斜安装杆安装通孔626通过轴相连；所述的倾斜安装杆62的带螺纹的圆柱形安装柱622与弧形导轨61的圆弧形滑槽611通过螺钉相连；使倾斜安装杆62可以在弧形导轨61的圆弧形滑槽611中滑动，从而可以调节测量机构3和夹持机构4的角度。

所述的底板1两侧设置有滑动安装槽11；所述的底板导轨21为横截面梯形的底板导轨，所述的底板导轨21上开设有导轮安装孔211；所述的导轮28上从下往上依次安装有第一圆柱281、第二圆柱282、带外螺纹284的第三圆柱283；所述的底板1两侧的滑动安装槽11中安装有第一圆柱281；所述的带外螺纹284的第三圆柱283安装于底板导轨21的导轮安装孔211内，所述的导轮28通过带外螺纹284的第三圆柱283上的外螺纹284、螺母配合与底板导轨21固连，从而实现底板导轨21和底板1的连接，使导轨21可以在底板1上滑动，调节水平位置；

所述的T形安装槽23的内部开设有T形滑槽231，所述的T形滑槽231上安装有定位安装杆24；所述的T形安装槽23外侧安装有第一电机安装平台232和角码安装孔234，所述的第一电机安装平台232上开设有第一电机安装孔233，且所述的第一电机安装平台232上通过第一电机安装孔233和螺钉固定安装有第一电机27；

所述的定位安装杆24包括长方体安装柱241，所述的长方体安装柱241上开设有第一齿条安装槽242，所述的第一齿条安装槽242上安装有第一齿条25；所述的长方体安装柱241上端安装有圆柱形安装轴244，且所述的长方体安装柱241与圆柱形安装轴244之间安装有测量机构安装平台243，所述的圆柱形安装轴244上开设有键槽限位孔245；所述的测量机构安装平台243之上的圆柱形安装轴244上从下往上依次套装有测量机构3上的旋转臂31、第二齿轮32和套筒33，夹持机构4上的第二旋转夹紧导轨42、第一旋转夹紧导轨41；

所述的定位安装杆24的键槽限位孔245通过键与套筒33的套筒键槽331配合安装，且所述的套筒33底端顶在所述旋转臂31与定位安装杆24之间的轴承内圈进行定位相连。

所述的夹紧弹片44和夹紧滑块43之间安装有扭簧，使所述的夹紧弹片44可以夹紧管件5。

所述的定位安装杆24顶端安装有防止第一旋转夹紧导轨41脱出的卡簧定位安装杆24顶端用卡簧卡住以防止第一旋转夹紧导轨41脱出。

所述的倾斜安装杆安装轴624顶端安装有防止第一旋转夹紧导轨41脱出的卡簧；倾斜安装杆安装轴624顶端用卡簧卡住以防止第一旋转夹紧导轨脱出。

安装时，首先安装平面定位机构2；先将梯形滑块22安装到底板导轨21上，将导轮28安装在底板导轨21的两端，通过螺母连接，然后将导轮28的第一圆柱281安装于底板1两侧的滑动安装槽11中，使底板导轨21可以沿着滑动安装槽11在底板1上滑动。将第一齿条25安装到定位安装杆24的第一齿条安装槽242内，然后将定位安装杆24装入T形安装槽23的T形滑槽231内，再将T形安装槽23安装在梯形滑块22上，通过角码固连。之后，将第一电机27安装到T形安装槽23的第一电机安装平台232上，将第一齿轮26安装于第一电机27的输出轴上，并与第一齿条25啮合安装。

然后，安装空间定位机构6；先将弧形导轨61安装在底板1上，在定位安装平台安装孔613内拧入螺钉固定。然后将倾斜安装杆62放入底板1的安装支架12的中间，将倾斜安装杆62和安装支架12通过轴连接，从而保留倾斜安装杆62的一个旋转自由度。同时，将倾斜安装杆62的圆柱形安装柱622装入弧形导轨61的圆弧形滑槽611中，再通过螺纹连接，从而使倾斜安装杆62可以在弧形导轨61的滑动，可以调节测量机构3和夹持机构4的角度。

之后，安装基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块的测量机构3；先将轴承安装于定位安装杆24的测量机构安装平台243上圆柱形安装轴244上，然后将旋转臂31安装到圆柱形安装轴244上且位于所述的测量机构安装平台243上轴承的外侧，之后安装第二齿轮32，并通过键、旋转臂键槽312将旋转臂31和第二齿轮32固连，使旋转臂32和第二齿轮32同步旋转。将键的一端装入定位安装杆24的键槽限位孔245内，再将套筒33装入定位安装杆24的圆柱形安装轴244上，使键的另一半装入套筒33的套筒键槽331内，从而固连套筒33和定位安装杆24；并将套筒33深入第一齿轮32的内部，底部顶住轴承内圈进行定位。然后，将激光扫描仪36安装于伸缩臂34的激光扫描仪安装孔343，将第二齿条35装入中间的第二齿条安装槽341内，然后将伸缩臂34整体装入旋转臂31的T形滑动槽313中。将第二电机38安装在旋转臂31的第二电机安装平台314上，将第三齿轮37安装于第二电机38的输出轴上，调整位置，使第三齿轮37和第二齿条35啮合。之后，将第三电机40安装到套筒33的第三电机安装平台332上，将第四齿轮39安装在第三电机40的输出轴上，调整位置，使第四齿轮39和第二齿轮32啮合。

接着，同样的操作，将空间弯管弯曲角度和回弹精度测量模块的测量机构3安装到倾斜安装杆62的测量机构安装平台623上。

之后，安装基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块的夹持机构4；将夹紧弹片44安装于夹紧滑块43上的夹紧弹片安装台434上，并在夹紧弹片44和夹紧滑块43之间安装扭簧。然后将夹紧滑块43分别与第一旋转夹紧导轨41的第一旋转夹紧导轨滑槽411、第二旋转夹紧导轨42的第二旋转夹紧导轨滑槽421配合安装；然后依次将套筒33、第二旋转夹紧导轨42和第一旋转夹紧导轨41依次安装在倾斜安装杆22上，并在倾斜安装杆22的顶端装上卡簧。

接着，同样的操作，将空间弯管弯曲角度和回弹精度测量模块的测量机构3安装到倾斜安装杆62的测量机构安装平台623上。

本实施例由平面定位机构2、测量机构3和夹持机构4组成的基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块；由空间定位机构6、测量机构3和夹持机构4组成的空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块。

工作时，第一步，分析所需测量的弯管5的特点。空间有直线段连续弯管5有两个弯，两个弯不在同一个平面，两个弯之间和两侧均有一段直线段，因此称为空间有直线段连续弯管。根据空间有直线段连续弯管5的结构，先确定一个弯所处的面为基准平面，并将这个弯放置在基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块进行测量；另一个弯所处的面则为空间平面，将这个弯放置在空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块进行测量。

第二步，调节空间定位机构6和平面定位机构2的相对位置。根据空间有直线段连续弯管5的两个弯所在的平面之间的空间角度和两个弯之间的直线段的长度，先调节空间定位机构6相对于底板1的角度：松开圆柱形安装柱622前端的螺母，粗调空间定位机构6的倾斜安装杆62相对底板1的角度，调整到所需角度后，略拧紧螺母粗定位；然后调节平面定位机构2的水平位置和高度：移动底板导轨21来调节平面定位机构2的水平位置，使平面定位机构2和空间定位机构6之间的距离和空间有直线段连续弯管5之间的直线段长度相匹配；然后调节平面定位机构2的高度：启动第一电机27，通过齿轮齿条传动，带动定位安装杆24上下移动，即可调节夹持机构4的高度。之后，将弯管5的一个弯放置于基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块的的夹持机构4上，另一个弯放置在空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块的夹持机构4上，再重复上述操作，即调节空间定位机构6相对底板1的角度，调节平面定位机构2的水平位置和高度，使两者上的夹持机构4都于弯曲5的形状匹配。

第三步，夹持弯管5。先进行弯曲5的第一个弯在空间定位机构6上的夹持机构4的夹持动作。根据所要测量的弯管5的弯曲角度，对第一旋转夹紧导轨41和第二旋转夹紧导轨42进行粗步角度调整，然后调整夹紧滑块43的位置，使夹紧滑块43处于弯管的直线段区域，之后，夹紧弹片44打开，使弯管5的一个弯的两侧的直线段放到夹紧滑块43的管件安装台431上，松开夹紧弹片44，在扭簧的作用，自动夹紧弯管5的一个弯的两侧的直线段，即完成弯管5的一个弯的夹持。

同样的办法，再进行弯曲5的另一个弯在平面定位机构2上的夹持机构4的夹持动作。

第四步，测量弯曲5的弯曲角度。先测量平面定位机构2的弯曲5的弯的弯曲角度。启动第二电机38，带动第三齿轮37旋转，通过齿轮齿条传动，带动伸缩臂34在旋转臂31上移动，从而调整激光扫描仪36的位置，使激光扫描仪36处于平面弯管的直线段，第二电机38停止运作。然后启动第三电机40，带动第四齿轮39，通过齿轮传动，传动给第二齿轮32，连同旋转臂31一起旋转一定角度，从而使激光扫描仪36在平面弯管的下方扫一个角度，第三电机40停止运作。之后，再重复上面两步的操作，即再次启动第二电机38，变化伸缩臂34的位置，改变激光扫描仪36的位置，使调节激光扫描仪36处于另一个平面弯管的直线段，第二电机38停止运作；然后再次启动第三电机40，带动旋转臂34旋转一定角度，从而使激光扫描仪36在平面弯管的下方再扫一个角度。

同样的办法，再对空间定位机构6上的弯管5的另一个弯进行弯曲角度的测量。

第五步，计算弯曲角度和回弹精度。先计算弯曲5在平面定位机构2上的弯的弯曲角度和回弹精度。通过激光扫描仪36的两次扫描，可以得到基准平面上弯管5的一个弯的两侧直线段上弯曲内侧的4个点P₂、P₃、P₆和P₇和外侧的4个点P₁、P₄、P₅和P₈的坐标，如图17所示。任意取一组坐标，带入公式(1)或(2)，即可计算出弯管5的一个弯的弯曲角度。再与所要求的弯曲角度进行对比，即可得到弯管5的一个弯的要求的弯曲角度和实际的弯曲角度之间的差值，得到弯管的回弹精度。

其中，将P₂、P₃、P₆和P₇代入公式(1)，即可计算得到内壁夹角θ₁：

式中，K₁、K₁'为在系统坐标下管件内壁所在直线的斜率，θ₁为所计算出的管件内壁夹角。

将P₁、P₄、P₅和P₈带入公式(2)，也可计算得到外壁夹角θ₂：

式中，K₂、K₂'为在系统坐标下管件外壁所在直线的斜率，θ₂为所计算出的管件外壁夹角。

通过同样的操作，即可计算出空间定位机构6上的弯管5的另一个弯的弯曲角度和回弹精度，从而分别计算出整个空间有直线段连续弯管5上的两个弯的弯曲角度和回弹精度。

本实施例中首先伸缩臂和旋转臂之间通过齿轮齿条传动，可以方便、自动地调整、变化激光扫描仪先对弯管直线段的位置。旋转臂和套筒之间通过齿轮传动，从而可以使旋转臂旋转任意角度，从而可以测量平面弯曲的任意弯曲角度。

其次旋转臂与定位安装杆之间安装有轴承，从而减小了旋转摩擦。套筒和定位安装杆之间，第一齿轮和旋转臂之前通过键连接，结构稳定可靠。

第三第一旋转夹紧导轨和第二旋转夹紧导轨安装在定位安装杆上，可实现平面任意角度弯管的夹持动作。夹紧滑块可以分别在第一旋转夹紧导轨和第二旋转夹紧导轨的滑槽上移动，从而可以方便地调节夹持位置，满足具有不同直线段长度的弯管的夹持。

第四夹紧弹片和夹紧滑块之间安装有扭簧，从而可以使夹紧弹片自动夹紧管件，安装方便、操作简单。

第五倾斜安装杆的底部与底板轴连接，倾斜安装杆的圆柱形安装柱装入弧形导轨的圆弧形滑槽中，外侧拧入螺纹，从而连接倾斜安装杆和弧形导轨，使倾斜安装杆可以在弧形导轨的圆弧形滑槽中滑动，从而可以调节测量机构和夹持机构的角度，实现空间角度测量。

本实施例能够快速、准确地测量出平面弯管的弯曲角度和回弹精度，且适用于应不同管材直径的任意弯管角度，通用性强。

Claims (8)

1.一种空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，其特征在于，包括底板(1)，所述的底板(1)上安装有基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块、空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块，所述的基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块、空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块上分别安装有测量机构(3)和夹持机构(4)；其中所述的基准平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块包括平面定位机构(2)；所述的空间平面弯管弯曲角度和回弹精度测量模块包括空间定位机构(6)；

所述的平面定位机构(2)包括底板导轨(21)、梯形滑块(22)、T形安装槽(23)、定位安装杆(24)、第一齿条(25)、第一齿轮(26)和第一电机(27)；其中所述的底板导轨(21)通过导轮(28)安装在底板(1)上；所述的底板导轨(21)上安装有梯形滑块(22)；所述的梯形滑块(22)上通过角码安装有T形安装槽(23)；所述的T形安装槽(23)内安装有定位安装杆(24)；所述的定位安装杆(24)上安装有第一齿条(25)；所述的T形安装槽(23)外侧安装有第一电机(27)；所述第一电机(27)的输出轴上安装有第一齿轮(26)，所述的第一齿轮(26)与第一齿条(25)啮合相连；

所述的空间定位机构(6)包括两端固定安装在底板(1)上的弧形导轨(61)、底端固定安装在(1)上的倾斜安装杆(62)；且所述的倾斜安装杆(62)中部与弧形导轨(61)相连，所述的倾斜安装杆(62)的顶部从下往上依次套装有测量机构(3)、夹持机构(4)；

所述的测量机构(3)包括旋转臂(31)、第二齿轮(32)、套筒(33)、伸缩臂(34)、第二齿条(35)、激光扫描仪(36)、第三齿轮(37)、第二电机(38)、第四齿轮(39)和第三电机(40)；其中所述定位安装杆(24)或倾斜安装杆(62)上从下往上依次套装有旋转臂(31)、第二齿轮(32)和套筒(33)；所述的旋转臂(31)上安装有伸缩臂(34)；所述的伸缩臂(34)上安装有第二齿条(35)，所述的伸缩臂(34)的最外端安装有激光扫描仪(36)；所述的旋转臂(31)上安装有第二电机(38)，所述的第二电机(38)的输出轴上安装有第三齿轮(37)，所述的第三齿轮(37)与第二齿条(35)啮合相连；所述的套筒(33)的外侧安装有第三电机(40)，所述的第三电机(40)的输出轴上安装有第四齿轮(39)，所述的第四齿轮(39)与第二齿轮(32)啮合相连；

所述的夹持机构(4)包括第一旋转夹紧导轨(41)、第二旋转夹紧导轨(42)、夹紧滑块(43)和夹紧弹片(44)；所述定位安装杆(24)或倾斜安装杆(62)上所安装的套筒(33)之上从下往上依次套装有第二旋转夹紧导轨(42)、第一旋转夹紧导轨(41)；所述的第一旋转夹紧导轨(41)和第二旋转夹紧导轨(42)上分别安装有夹紧滑块(43)，所述的夹紧滑块(43)上安装有夹紧弹片(44)。

2.根据权利要求1所述的空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，其特征在于，所述的旋转臂(31)的一端开设有旋转臂安装通孔(311)，且所述的旋转臂安装通孔(311)上开设有旋转臂键槽(312)；所述的旋转臂(31)的上还开设有T形滑动槽(313)，所述的旋转臂(31)的一侧安装有第二电机安装平台(314)，所述的第二电机安装平台(314)上开设有第二电机安装孔(315)，所述的第二电机安装平台(314)上通过第二电机安装孔(315)和螺钉固定安装有第二电机(38)；

所述的旋转臂(31)的旋转臂安装通孔(311)与定位安装杆(24)之间安装有轴承，所述的旋转臂(31)的旋转臂安装通孔(311)与倾斜安装杆(62)之间安装有轴承；所述的旋转臂(31)的旋转臂键槽(312)通过键与第二齿轮(32)的键槽配合安装；

所述的套筒(33)中间开设有套筒键槽(331)，所述的套筒(33)外侧安装有第三电机安装平台(332)，所述的第三电机安装平台(332)上开设有第三电机安装孔(333)；所述的第三电机安装平台(332)上通过第三电机安装孔(333)和螺钉固定安装有第三电机(40)；

所述的伸缩臂(34)的中间开设有第二齿条安装槽(341)，且所述的第二齿条安装槽(341)上安装有第二齿条(35)，所述的伸缩臂(34)两侧开设有与旋转臂(31)上的T形滑动槽(313)对应的伸缩臂滑槽(342)，且所述的伸缩臂滑槽(342)与T形滑动槽(313)活动相连；所述的伸缩臂(34)的一端开设有激光扫描仪安装孔(343)，且所述的激光扫描仪安装孔(343)上通过螺钉安装有激光扫描仪(36)。

3.根据权利要求1所述的空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，其特征在于，所述的夹紧滑块(43)包括管件安装台(431)，所述的管件安装台(431)上安装有两个夹紧杆(432)，所述的管件安装台(431)上开设有夹紧弹片安装台(434)，所述的管件安装台(431)底部两侧安装有L形滑动块(433)；所述的夹紧弹片安装台(434)两端分别开设有夹紧弹片安装盲孔(435)，所述的夹紧弹片安装盲孔(435)上安装有夹紧弹片(44)；

所述的第一旋转夹紧导轨(41)上开设有与夹紧滑块(43)底部的L形滑动块(433)对应的第一旋转夹紧导轨滑槽(411)，且所述的L形滑动块(433)与第一旋转夹紧导轨滑槽(411)配合安装相连；所述的第一旋转夹紧导轨(41)上安装有第一旋转夹紧导轨安装台(412)，所述的第一旋转夹紧导轨安装台(412)的中间开设有第一旋转夹紧导轨安装通孔(413)；

所述的第二旋转夹紧导轨(42)上开设有与夹紧滑块(43)底部的L形滑动块(433)对应的第二旋转夹紧导轨滑槽(421)，且所述的L形滑动块(433)与第二旋转夹紧导轨滑槽(421)配合安装相连；所述的第二旋转夹紧导轨(42)上安装有第二旋转夹紧导轨安装台(422)，所述的第二旋转夹紧导轨安装台(422)的中间开设有第二旋转夹紧导轨安装通孔(423)；

所述的第二旋转夹紧导轨安装通孔(423)、第一旋转夹紧导轨安装通孔(413)从下往上依次套装在套筒(33)之上的定位安装杆(24)或倾斜安装杆(62)上。

4.根据权利要求1所述的空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，其特征在于，所述的底板(1)上安装有倾斜安装杆安装支架(12)，所述的倾斜安装杆安装支架(12)上开设有倾斜安装杆安装通孔(13)；

所述的倾斜安装杆(62)由长方体倾斜柱(621)、底板连接平台(625)一体制造而成；所述的长方体倾斜柱(621)上安装有带螺纹的圆柱形安装柱(622)；所述的长方体倾斜柱(621)的顶部从下往上依次安装有测量机构安装平台(623)和倾斜安装杆安装轴(624)，所述的测量机构安装平台(623)之上的倾斜安装杆安装轴(624)上从下往上依次套装有测量机构(3)的旋转臂(31)、第二齿轮(32)和套筒(33)，夹持机构(4)的第二旋转夹紧导轨(42)、第一旋转夹紧导轨(41)；所述的倾斜安装杆安装轴(624)上开设有键槽限位孔(627)，且所述的倾斜安装杆安装轴(624)通过键与套筒(33)的套筒键槽(331)配合安装，且所述的套筒(33)底端顶在所述旋转臂(31)与倾斜安装杆(62)之间的轴承内圈进行定位相连；所述的底板连接平台(625)上开设有倾斜安装杆安装通孔(626)；所述的弧形导轨(61)上开设有圆弧形滑槽(611)，所述的弧形导轨(61)两端底部安装有定位安装平台(612)，所述的定位安装平台(612)上开设有定位安装平台安装孔(613)，所述的弧形导轨(61)通过定位安装平台安装孔(613)和螺钉与底板(1)固连；

所述的倾斜安装杆安装支架(12)的倾斜安装杆安装通孔(13)与倾斜安装杆(62)的倾斜安装杆安装通孔(626)通过轴相连；所述的倾斜安装杆(62)的带螺纹的圆柱形安装柱(622)与弧形导轨(61)的圆弧形滑槽(611)通过螺钉相连。

5.根据权利要求1所述的空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，其特征在于，所述的底板(1)两侧设置有滑动安装槽(11)；所述的底板导轨(21)为横截面梯形的底板导轨，所述的底板导轨(21)上开设有导轮安装孔(211)；所述的导轮(28)上从下往上依次安装有第一圆柱(281)、第二圆柱(282)、带外螺纹(284)的第三圆柱(283)；所述的底板(1)两侧的滑动安装槽(11)中安装有第一圆柱(281)；所述的带外螺纹(284)的第三圆柱(283)安装于底板导轨(21)的导轮安装孔(211)内，所述的导轮(28)通过带外螺纹(284)的第三圆柱(283)上的外螺纹(284)、螺母配合与底板导轨(21)固连；

所述的T形安装槽(23)内部开设有T形滑槽(231)，所述的T形滑槽(231)上安装有定位安装杆(24)；所述的T形安装槽(23)外侧安装有第一电机安装平台(232)和角码安装孔(234)，所述的第一电机安装平台(232)上开设有第一电机安装孔(233)，且所述的第一电机安装平台(232)上通过第一电机安装孔(233)和螺钉固定安装有第一电机(27)；

所述的定位安装杆(24)包括长方体安装柱(241)，所述的长方体安装柱(241)上开设有第一齿条安装槽(242)，所述的第一齿条安装槽(242)上安装有第一齿条(25)；所述的长方体安装柱(241)上端安装有圆柱形安装轴(244)，且所述的长方体安装柱(241)与圆柱形安装轴(244)之间安装有测量机构安装平台(243)，所述的圆柱形安装轴(244)上开设有键槽限位孔(245)；所述的测量机构安装平台(243)之上的圆柱形安装轴(244)上从下往上依次套装有测量机构(3)上的旋转臂(31)、第二齿轮(32)和套筒(33)，夹持机构(4)上的第二旋转夹紧导轨(42)、第一旋转夹紧导轨(41)；

所述的定位安装杆(24)的键槽限位孔(245)通过键与套筒(33)的套筒键槽(331)配合安装，且所述的套筒(33)底端顶在所述旋转臂(31)与定位安装杆(24)之间的轴承内圈进行定位相连。

6.根据权利要求1所述的空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，其特征在于，所述的夹紧弹片(44)和夹紧滑块(43)之间安装有扭簧。

7.根据权利要求5所述的空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，其特征在于，所述的定位安装杆(24)顶端安装有防止第一旋转夹紧导轨(41)脱出的卡簧。

8.根据权利要求4所述的空间有直线段连续弯管的弯曲角度和回弹精度测量装置，其特征在于，所述的倾斜安装杆安装轴(624)顶端安装有防止第一旋转夹紧导轨(41)脱出的卡簧。

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