CN111307021B - 弧面结构外壁的直径测量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弧面结构外壁的直径测量装置及其使用方法，直径测量装置包括固定杆和连接于固定杆一端的三根长度相等的定位杆，固定杆为伸缩式设置；三根定位杆均匀分布于固定杆外围；每一根定位杆和固定杆之间的夹角均相等，且该夹角为锐角。使用方法包括如下步骤：S1，测量定位杆和固定杆之间夹角，记为α；S2，取直径测量装置放置于待测的弧面结构外壁上，测量定位杆上连接于固定杆的一端至弧面结构外壁之间的长度，记为L；S3，调节固定杆的长度使得固定杆端部和弧面结构外壁抵触；测量固定杆上连接于定位杆的一端至弧面结构外壁之间的长度，记为H；弧面结构外壁直径

本发明具有弧面结构的外径测量方便且准确的效果。

Description

弧面结构外壁的直径测量装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及弧面结构的外径测量的技术领域，尤其是涉及弧面结构外壁的直径测量装置及其使用方法。

背景技术

在钢结构建筑的网架结构和壳体结构等结构中，通常会运用到球体或者球面构件。在进行建筑检测过程中，需要测量前述球体、球面构件等弧面结构的外径。

现有的弧面结构的外径检测通常利用游标卡尺进行直接测量。当弧面结构是体积较小的球体时，游标卡尺的测量是方便且相对准确的。但是，当需要测量体积较大的球体构件时，所需要的游标卡尺的尺寸也相应的增大，不仅不方便现场的携带和操作，也导致测量结果的不准确性大大增加。并且，当需要测量弧面的外径时，游标卡尺的作用是十分有限，甚至根本无法测量得到弧面的外径数据。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种弧面结构外壁的直径测量装置，其具有方便测量弧面结构的效果。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种弧面结构外壁的直径测量装置，包括固定杆和连接于固定杆一端的三根长度相等的定位杆，所述固定杆为伸缩式设置；三根所述定位杆均匀分布于固定杆外围；每一根所述定位杆和固定杆之间的夹角均相等，且该夹角为锐角。

通过采用上述技术方案，使用时将三根定位杆的端部抵触在弧面结构的表面，由于固定杆和每一根定位杆的夹角相等，所以固定杆所在直线是穿过弧面结构所在球体的球心的。然后调节固定杆使其端部和弧面结构表面抵触，那么弧面结构的直径测量就转变为平面数学问题。由于固定杆长度、定位杆长度以及固定杆和定位杆的夹角可以通过测量成为已知数据，那么弧面结构的半径就能够通过计算得到，从而得到弧面结构的直径。通过前述直径测量装置对弧面结构进行测量，即使是遇到体积非常大弧面结构也能够进行测量。并且只需要将固定杆和定位杆放置于弧面结构表面即可，相较游标卡尺测量更加方便。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定杆和定位杆悬空的一端均转动连接有滚珠。

通过采用上述技术方案，滚珠的设置使得固定杆和定位杆抵触在弧面结构的表面时，滚珠与弧面结构表面相切，从而便于对定位杆的端部进行定位。滚珠的设置能够方便固定杆和定位杆在弧面结构表面进行移动，减小固定杆和弧面结构、定位杆和弧面结构之间的摩阻力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定杆外壁上设置有用于读取固定杆长度的刻度。

通过采用上述技术方案，便于直接读取伸缩后的固定杆的长度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述定位杆为伸缩式设置。

通过采用上述技术方案，可以根据不同尺寸的弧面进行长度调节，当弧面结构的直径较大时，弧面结构的表面相对平坦，如果定位杆长度较短就会导致最终固定杆伸缩后的长度更短甚至接近弧面结构表面，这将不利于测量的进行。在测量过程中，三根定位杆的长度调节后需要保持三根定位杆长度一致，再进行后续的测量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述定位杆端部和固定杆端部转动连接；所述定位杆和固定杆相对转动后，定位杆和固定杆的夹角能够锁定。

通过采用上述技术方案，便于根据不同的弧面结构的尺寸进行固定杆和定位杆之间的角度调节，当弧面结构的表面较为平坦时，缩小固定杆和定位杆之间的夹角，反之则扩大固定杆和定位杆之间的夹角，从而便于对弧面结构进行测量。并且，每一次调节均需要每一根定位杆和固定杆之间的夹角相等。除此之外，固定杆和定位杆之间转动配合也能够便于直径测量装置的收纳，当不使用直径测量装置时，可以转动定位杆使得固定杆和三根定位杆叠合形成四根堆放在一处的整体，从而便于运输和储藏。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定杆的端部固定有定位台，所述定位台上和固定杆连接的表面呈球面设置，且所述固定杆的轴线经过球面的球心；所述定位台的球面上设置有三条滑道，三条滑道以固定杆轴线为中心线均匀分布，且三条滑道各自所在平面均与固定杆的轴线垂直；三根所述定位杆沿着对应滑道滑动配合，且在定位杆滑动过程中定位杆所在直线始终经过定位台球面所在球体的球心；所述定位杆和滑道之间设置有用于锁定定位杆和滑道相对位置的锁定件。

通过采用上述技术方案，半球形定位台的设置使得固定杆和定位杆之间的连接更加稳定。并且无论定位杆移动到定位台的哪个位置，定位杆和固定杆之间的交点始终位于球心，从而方便得到定位杆和固定杆的实际计算长度，方便后期的测量和计算。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述定位台呈半球形设置，且固定杆固定于球面的中心；三条所述滑道延伸至定位台的球面的边缘。

通过采用上述技术方案，半球体的定位台远离固定杆的一侧呈平面，从而便于施力于固定台对直径测量装置进行搬运。由于三条滑道延伸至定位台的球面的边缘，使得定位杆可以从滑道上位于球面边缘的一端滑出滑道，从而对定位杆进行更换。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定台远离固定杆的平面上设置有手提部。

通过采用上述技术方案，便于对直径测量装置进行拿取和定位。

本发明的目的之二是提供一种弧面结构外壁的直径测量装置的使用方法，

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种弧面结构外壁的直径测量装置的使用方法，包括如下步骤：

S1，测量定位杆和固定杆之间夹角，记为α；

S2，取直径测量装置放置于待测的弧面结构外壁上，使得三根定位杆的端部和弧面结构外壁抵触；测量定位杆上连接于固定杆的一端至弧面结构外壁之间的长度，记为L；

S3，调节固定杆的长度，使得固定杆端部和弧面结构外壁抵触；测量固定杆上连接于定位杆的一端至弧面结构外壁之间的长度，记为H；

根据前述步骤获得的弧面结构外壁直径

通过采用上述技术方案，能够方便快捷地得到弧面结构的直径，并且结果的准确度较高。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过在固定杆外围设置三根长度相等的定位杆，且三根定位杆的端部和固定杆连接，同时每一根定位杆和固定杆之间的夹角为相等的锐角；将三根定位杆放置于弧面结构的表面后，调节固定杆的长度使其与弧面结构表面抵触，此时固定杆所在直线穿过弧面结构所在球体的球心，从而通过三角函数的换算公式得到弧面结构所在球体的直径；操作方便快捷，同时测量准确度高；

2.设置能够伸缩的定位杆，从而适应不同尺寸的弧面结构的直径的测量；

3.在固定杆的端部设置一侧为球面的固定台，使得固定杆和定位杆之间的角度能够调整，从而适应不同尺寸的弧面结构的直径测量，同时能够便于直径测量装置的收纳。

附图说明

图1是实施例一的整体结构示意图；

图2是实施例二的整体结构示意图；

图3是实施例三中以实施例一为基础的整体结构示意图；

图4是实施例三中以实施例二为基础的整体结构示意图。

图中，1、固定杆；11、第一调节杆；12、第二调节杆；121、定位螺栓；2、定位杆；21、第一伸缩杆；22、第二伸缩杆；221、锁止螺栓；3、滚珠；4、定位台；41、滑道；5、滑块；51、固定螺栓；6、手提部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种弧面结构外壁的直径测量装置，包括一根固定杆1和固定连接于固定杆1一端的三根定位杆2，且固定杆1和定位杆2连接的位置固定有手提部6，方便移动直径测量装置。

固定杆1为伸缩式设置，伸缩的形式可以为市面上任意一种能够调节长度并锁定调节后长度的杆件。本实施例中以其中一种作为阐述对象，固定杆1包括同轴设置的第一调节杆11和第二调节杆12。第一调节杆11的一端和定位杆2固定，另一端插接于第二调节杆12的内部，使得第二调节杆12可以沿着第一调节杆11滑动配合。第二调节杆12上穿设有定位螺栓121，当转动定位螺栓121使得定位螺栓121端部抵紧于第一调节杆11外壁时，第一调节杆11和第二调节杆12的相对位置锁定。

其中，三根定位杆2的长度相等，且每一根定位杆2和固定杆1之间的夹角为相等的锐角。并且，定位杆2和第二调节杆12的悬空的一端均转动连接有滚珠3，滚珠3的半径记为r。当滚珠3选用其他结构的构件如滚轮、嵌入式珠等常规结构是，r代表定位杆2的端部至前述其他结构的滚动部分的中心之间的距离。这里的换算方式按照滚珠3的侧壁和定位杆2端面贴合的方式进行计算，r的具体数值按照具体的结构进行换算。

为了便于直接读取固定杆1调节后的整体长度，第一调节杆11和第二调节杆12的外壁上均设置有刻度。第一调节杆11的零刻度位于第一调节杆11和定位杆2连接的一端，且第一调节杆11的刻度至第一调节杆11另一端止，同时第一调节杆11上的刻度和定位螺栓121错开设置。第二调节杆12的刻度位于其靠近第一调节杆11的一端边缘，且刻度值为第二调节杆12长度和滚珠3的直径之和，记为h1。当固定杆1长度调整完成后，读取第一调节杆11上的刻度记为h2，固定杆1的整体长度H＝h1+h2。

直径测量装置的使用方法如下：

S1，测量定位杆2长度，记为L1。通过量角器或者其他角度测量工具测量定位杆2和固定杆1之间夹角，记为α。

S2，取直径测量装置放置于待测的弧面结构外壁上，使得三根定位杆2端部的滚珠3和弧面结构外壁抵触。此时，定位杆2上连接于固定杆1的一端至弧面结构外壁之间的长度L＝L1+r。

S3，调节固定杆1的长度，使得第二调节杆12端部的滚珠3和弧面结构外壁抵触。读取第一调节杆11端部在第一调节杆11上指向的读数h2，得到固定杆1上连接于定位杆2的一端至弧面结构外壁之间的长度H＝h1+h2。

根据前述步骤获得的弧面结构外壁直径

可以根据现场需求，在弧面结构上选取多个位置进行直径的测量，从而提高最终数据的准确性。

在现场的测量过程中，也可以将第一调节杆11和第二调节杆12制作为空心杆件，并在第一调节杆11远离第二调节杆12的一端安装距离感应器，从而直接测得第一调节杆11端部至第二调节杆12的滚珠3的直线距离a，则固定杆1的整体长度H＝a+r。将距离感应器电连于计算器上，根据测得的a直接得到H，并在计算器中输入L和α的数值，并将d的计算式输入到计算器中。当固定杆1的商都调节完成后，计算器中能够直接显示该位置弧面结构的直径d，从而大大提高测量效率。

实施例二：

参照图2，为本发明公开的一种弧面结构外壁的直径测量装置，与实施例一的唯一区别在于定位杆2也为伸缩式设置，伸缩的形式可以为市面上任意一种能够调节长度并锁定调节后长度的杆件。本实施例中以其中一种作为阐述对象，定位杆2包括同轴设置的第一伸缩杆21和第二伸缩杆22。

第一伸缩杆21的一端和固定杆1固定，另一端插接于第二伸缩杆22的内部，使得第二伸缩杆22可以沿着第一伸缩杆21滑动配合。第二伸缩杆22上穿设有锁止螺栓221，当转动锁止螺栓221使得锁止螺栓221端部抵紧于第一伸缩杆21外壁时，第一伸缩杆21和第二伸缩杆22的相对位置锁定。

第一伸缩杆21的外壁上设置有刻度，且零刻度位于第一伸缩杆21上和固定杆1连接的一端。第二伸缩杆22上靠近第一伸缩杆21的一端标记有伸缩杆的长度和滚珠3半径的和，记为n1。

直径测量装置的使用方法如下：

S1，拧松锁止螺栓221并调节定位杆2的整体长度，使得三根第二伸缩杆22位于第一伸缩杆21的同一位置，并读取第一伸缩杆21上的读数，记为n2。通过量角器或者其他角度测量工具测量定位杆2和固定杆1之间夹角，记为α。

S2，取直径测量装置放置于待测的弧面结构外壁上，使得三根定位杆2端部的滚珠3和弧面结构外壁抵触。此时，定位杆2上连接于固定杆1的一端至弧面结构外壁之间的长度L＝n1+n2。

S3，调节固定杆1的长度，使得第二调节杆12端部的滚珠3和弧面结构外壁抵触。读取第一调节杆11端部在第一调节杆11上指向的读数h2，得到固定杆1上连接于定位杆2的一端至弧面结构外壁之间的长度H＝h1+h2。

根据前述步骤获得的弧面结构外壁直径

实施例三：

参照图3-4，为本发明公开的一种弧面结构外壁的直径测量装置，在实施例一或者实施例二的基础上，定位杆2端部和固定杆1端部转动连接。

固定杆1远离滚珠3的端部固定有定位台4，定位台4呈半球形设置，且手提部6固定于定位台4的平面上。定位台4的球面所在球体的半径记为R。固定杆1固定于球面的中心，固定杆1的轴线经过球面的球心，使得固定杆1垂直于定位台4的平面。

定位台4的球面上设置有三条滑道41，三条滑道41以固定杆1轴线为中心线均匀分布，即每相邻的两条滑道41之间呈120度，且三条滑道41各自所在平面均与固定杆1的轴线垂直。滑道41的截面为T型设置，定位杆2的端部固定有用于套接于滑道41外部的滑块5。滑块5上穿设有固定螺栓51，当固定螺栓51的端部抵紧于滑道41外壁时，定位杆2和定位台4的相对位置锁定。在定位杆2沿着滑道41移动的过程中，定位杆2所在直线始终穿过定位台4的球面所在球体的球心(也就是定位台4平面的中心)。

为了便于定位杆2的更换，三条滑道41延伸至定位台4的球面的边缘，使得滑块5可以从滑道41的端部滑出。固定台远离固定杆1的平面上设置有手提部6，手提部6策划那个半圆环形设置，便于测量人员移动定位台4。

在实施例一基础上，直径测量装置的使用方法如下：

S1，测量定位杆2长度，记为L1。通过量角器或者其他角度测量工具确定所需的定位杆2和固定杆1之间的夹角，记为α。拧松固定螺栓51，根据设定夹角移动定位杆2，并利用固定螺栓51锁定定位杆2在固定台的位置。

S2，取直径测量装置放置于待测的弧面结构外壁上，使得三根定位杆2端部的滚珠3和弧面结构外壁抵触。此时，自定位杆2所在直线和固定杆1所在直线的交点至定位杆2所在直线和弧面结构外壁交点之间的长度L＝L1+R+r。

S3，调节固定杆1的长度，使得第二调节杆12端部的滚珠3和弧面结构外壁抵触。读取第一调节杆11端部在第一调节杆11上指向的读数h2，得到自固定杆1所在直线和定位杆2所在直线的交点至固定杆1所在直线和弧面结构外壁交点之间的长度H＝h1+h2+R。

根据前述步骤获得的弧面结构外壁直径

在实施例二基础上，直径测量装置的使用方法如下：

S1，拧松锁止螺栓221并调节定位杆2的整体长度，使得三根第二伸缩杆22唯一第一伸缩杆21的统一位置，并读取第一伸缩杆21上的读数，记为n2。确定所需的定位杆2和固定杆1之间的夹角，记为α。拧松固定螺栓51，根据设定夹角移动定位杆2，并利用固定螺栓51锁定定位杆2在固定台的位置。在调节过程中，通过量角器或者其他角度测量工具测量定位杆2和固定杆1之间的夹角。

S2，取直径测量装置放置于待测的弧面结构外壁上，使得三根定位杆2端部的滚珠3和弧面结构外壁抵触。此时，自定位杆2所在直线和固定杆1所在直线的交点至定位杆2所在直线和弧面结构外壁交点之间的长度L＝n1+n2+R。

S3，调节固定杆1的长度，使得第二调节杆12端部的滚珠3和弧面结构外壁抵触。读取第一调节杆11端部在第一调节杆11上指向的读数h2，得到固定杆1所在直线和定位杆2所在直线的交点至固定杆1所在直线和弧面结构外壁交点之间的长度H＝h1+h2+R。

根据前述步骤获得的弧面结构外壁直径

在现场的测量过程中，也可以在固定杆1上安装三个角度感应器，并在定位杆1上安装对应的接收器，直接获得固定杆1和定位杆2之间的夹角，从而方便后期的数据获得和计算结果输出。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种弧面结构外壁的直径测量装置，其特征在于：包括固定杆(1)和连接于固定杆(1)一端的三根长度相等的定位杆(2)，所述固定杆(1)为伸缩式设置；三根所述定位杆(2)均匀分布于固定杆(1)外围；每一根所述定位杆(2)和固定杆(1)之间的夹角均相等，且该夹角为锐角；所述定位杆(2)端部和固定杆(1)端部转动连接；所述定位杆(2)和固定杆(1)相对转动后，定位杆(2)和固定杆(1)的夹角能够锁定；所述固定杆(1)的端部固定有定位台(4)，所述定位台(4)上和固定杆(1)连接的表面呈球面设置，且所述固定杆(1)的轴线经过球面的球心；所述定位台(4)的球面上设置有三条滑道(41)，三条滑道(41)以固定杆(1)轴线为中心线均匀分布，且三条滑道(41)各自所在平面均与固定杆(1)的轴线垂直；三根所述定位杆(2)沿着对应滑道(41)滑动配合，且在定位杆(2)滑动过程中定位杆(2)所在直线始终经过定位台(4)球面所在球体的球心；所述定位杆(2)和滑道(41)之间设置有用于锁定定位杆(2)和滑道(41)相对位置的锁定件。

2.根据权利要求1所述的弧面结构外壁的直径测量装置，其特征在于：所述固定杆(1)和定位杆(2)悬空的一端均转动连接有滚珠(3)。

3.根据权利要求1所述的弧面结构外壁的直径测量装置，其特征在于：所述固定杆(1)外壁上设置有用于读取固定杆(1)长度的刻度。

4.根据权利要求1所述的弧面结构外壁的直径测量装置，其特征在于：所述定位杆(2)为伸缩式设置。

5.根据权利要求1所述的弧面结构外壁的直径测量装置，其特征在于：所述定位台(4)呈半球形设置，且固定杆(1)固定于球面的中心；三条所述滑道(41)延伸至定位台(4)的球面的边缘。

6.根据权利要求5所述的弧面结构外壁的直径测量装置，其特征在于：所述定位台(4)远离固定杆(1)的平面上设置有手提部(6)。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的弧面结构外壁的直径测量装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤

S1，测量定位杆(2)和固定杆(1)之间夹角，记为α；

S2，取直径测量装置放置于待测的弧面结构外壁上，使得三根定位杆(2)的端部和弧面结构外壁抵触；测量定位杆(2)上连接于固定杆(1)的一端至弧面结构外壁之间的长度，记为L；

S3，调节固定杆(1)的长度，使得固定杆(1)端部和弧面结构外壁抵触；测量固定杆(1)上连接于定位杆(2)的一端至弧面结构外壁之间的长度，记为H；

根据前述步骤获得的弧面结构外壁直径

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