CN113251930A - 高精度管或孔内有效管或孔径及圆心智能测量装置及方法 - Google Patents

高精度管或孔内有效管或孔径及圆心智能测量装置及方法 Download PDF

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CN113251930A CN202110729124.3A CN202110729124A CN113251930A CN 113251930 A CN113251930 A CN 113251930A CN 202110729124 A CN202110729124 A CN 202110729124A CN 113251930 A CN113251930 A CN 113251930A
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Abstract

本发明公开了高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置。它包括弹性置中器、支架、CCD垂线坐标仪、低功耗数据采集仪、储液桶、浮桶、线体和控制器；线体一端与弹性置中器连接，另一端穿过CCD垂线坐标仪、支架、储液桶、浮桶与控制器连接；控制器位于浮桶内；CCD垂线坐标仪、储液桶分别设置在支架上；低功耗数据采集仪与CCD垂线坐标仪连接；液体位于储液桶内；浮桶悬浮在储液桶内；低功耗数据采集仪、控制器分别与工控机连接。本发明具有自动化程度高、大大降低人工劳动强度、提高测量准确性的优点。本发明还公开了所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的测量方法。

Description

高精度管或孔内有效管或孔径及圆心智能测量装置及方法
技术领域
本发明涉及工程变形监测领域，更具体地说它是一种高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置。更具体地说它是一种正倒垂孔、双金属标孔、竖直传高孔等的有效管或孔径及其圆心高精度智能测量装置，具体包括装置发明与数据处理系统开发。本发明还涉及高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的测量方法。
背景技术
随着工程监测自动化、智能化、信息化的需求不断增加，为满足大坝、边坡高精度变形监测，三峡、向家坝、溪洛渡、乌东德、白鹤滩等大型水利水电枢纽工程均埋设安装了正倒垂线、双金属等监测装置。管或孔内有效管或孔径及其圆心测量是正倒垂、双金属标孔及竖直传高孔安装埋设的基础，其有效圆测量精度要求高，其测量精度直接关系到正倒垂、双金属标和竖直传高的量程和监测成果的准确性。目前，管或孔内有效管或孔径及其圆心测量均采用人工的方式按照0.5m间距进行测量和计算，工作量大、劳动强度高、效率低、精度低。因此，开发一种自动化程度高、可大大降低人工劳动强度、提高测量准确性的管或孔内有效管或孔径及其圆心测量装置很有必要。
发明内容
本发明的第一目的是为了提供高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，自动化程度高、大大降低人工劳动强度、提高测量准确性，用以实现有效管或孔径及其圆心的自动测量及解算，为正倒垂、竖直传高和双金属标安装提供技术参数。
本发明的第二目的是为了提供所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的测量方法，操作简便、测量精度高。
为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，其特征在于：包括弹性置中器、支架、CCD垂线坐标仪、低功耗数据采集仪、储液桶、浮桶、线体和控制器；
线体一端与弹性置中器连接，另一端穿过CCD垂线坐标仪、支架、储液桶、浮桶与控制器连接；
线体与弹性置中器采用绕八字的方式连接，线体与浮子采用专用夹具连接；
控制器位于浮桶内；
CCD垂线坐标仪、低功耗数据采集仪和储液桶分别设置在支架上；
低功耗数据采集仪与CCD垂线坐标仪连接；
液体位于储液桶内；浮桶悬浮在储液桶内；
低功耗数据采集仪、控制器分别与工控机连接。
在上述技术方案中，弹性置中器呈灯笼型结构；
弹性置中器包括弹簧片、弹簧、连杆、活动横梁和线体连接环；
活动横梁有多个；多个活动横梁两侧均通过弹簧片连接；
弹簧有多个，多个弹簧间隔连接在多个活动横梁之间；
多个活动横梁通过连杆和限位螺丝固定连接；
线体连接环位于限位螺丝顶端。
在上述技术方案中，活动横梁有二个；
线体与线体连接环连接。
在上述技术方案中，支架中心预留线体孔；
支架包括第一支架层和第二支架层；第一支架层与第二支架层呈间隔设置；
第一支架层位于第二支架层上方。
在上述技术方案中，CCD垂线坐标仪和低功耗数据采集仪均位于第二支架层上；CCD垂线坐标仪的量程为50mm，分辨率为0.02%FS。
在上述技术方案中，储液桶置于第一支架层上；
储液桶包括储液桶体和储液桶空心管；
储液桶体呈上端开口的中空圆柱形结构；
储液桶空心管设置在储液桶体底部中心；
线体孔、储液桶空心管、管或孔的中心在同一直线上。
在上述技术方案中，液体选用水或变压器油。
在上述技术方案中，控制器安装在浮桶上端；
控制器包括微型电机、时控开关控制器、转动滑轮、计数器和收线器；
计数器设置在转动滑轮上；转动滑轮、时控开关控制器均固定在控制器壳体上；收线器安装在时控开关控制器上；
控制器上下两端均设置防水接头；
通讯线一端穿过防水接头与时控开关控制器连接、另一端与工控机连接；
线体依次穿过CCD垂线坐标仪、支架、储液桶、浮桶、防水接头与控制器连接。
为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：安装；
将高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的支架安装在管或孔上端，将CCD垂线坐标仪、低功耗数据采集仪和储液桶分别置于支架上；连接CCD垂线坐标仪和低功耗数据采集仪；
将液体填充在储液桶内；将浮桶置于储液桶内，使浮桶悬浮在储液桶内；
将与控制器连接的线体穿过浮桶、支架、CCD垂线坐标仪，与弹性置中器上的线体连接环连接；
将弹性置中器置于管或孔内；
步骤二：有效管或孔径测量；
有效管或孔径测量采用CCD垂线坐标仪自动测量线体的坐标Xi、Yi；
控制器自动控制制线体按照0.5m间距、5分钟间隔自动提升，当线体每上升0.5m时、CCD垂线坐标仪测量一个坐标，从而测量得到N个坐标，N大于或等于1、且小于管或孔的深度；
步骤三：有效管或孔圆心测量；
利用测量的N个坐标，采用解析法自动获取有效管或孔圆的圆心；
步骤四：数据处理；
配套开发有效管或孔径及圆心智能测量控制和处理系统，自动控制线体的启停和垂线坐标仪的测量，测量坐标自动传输至数据管理系统，利用有效管或孔径及圆心计算模块计算有效管或孔径和圆心，生成测量成果报告，报告包括有效圆直径及圆心示意图；
步骤五：得到管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的测量结果；
管或孔有效圆直径及其圆心计算软件用于数据处理系统开发，用于完成自动控制、自动采集、自动传输、自动处理、报告生成。
在上述技术方案中，在步骤三中，采用解析法自动获取有效管或孔圆的圆心，具体为：
S31：假设待求圆的圆心坐标位（x，y），半径为r；
S32：N个已知圆的圆心坐标位[x i ，y i ]，半径为R；
则内切圆满足以下条件：
对任意点i ，
Figure 686688DEST_PATH_IMAGE001
式中R为定值，当使得r i 最大时，则使
Figure 603828DEST_PATH_IMAGE002
最小；
求解
Figure 383565DEST_PATH_IMAGE003
在开发的有效管或孔径及圆心智能测量控制和处理系统上程序搜索（x，y）序列并找到最小值即得有效管或孔圆的圆心。
本发明具有如下优点：
(1)本发明实现了由精度差、效率低下、高强度人工测量模式向自动化、智能化测量模式的转变；实现了管或孔径及其圆心测量的全流程自动化、高精度，全过程无需人工干预，为智能建造、精品工程提供了技术支撑；
(2)本发明的系统提高生产力，是自动化、信息化技术的结晶；彻底改变现行的效率低、精度差的有效管或孔径及其圆心人工观测模式；
(3)本发明采用电机、收线器、计数器实现线体的自动上升和启停，自动化程度高、可大大降低人工劳动强度；克服了人工重复提线、裁线、固定线的测量模式工作效率低、精度低、成本高的缺点；
(4)本发明采用CCD垂线坐标仪和低功耗数据采集仪实现线体坐标的自动测量和传输，自动化程度高、可大大降低人工劳动强度；克服了人工钢板尺测量、手动记录、手动录入的测量模式工作效率低、精度低、成本高的缺点；
(5)本发明开发管或孔内有效圆的直径及其圆心计算软件，实现管或孔内有效圆直径及其圆心自动计算，效率高，精度高；克服了现有人工CAD描绘的模式效率低、精度低的缺点；
(6)本发明结构精巧，可反复使用，大大节省了人工成本，提高了经济效益和取得了商业的成功；
本发明既能测量工程管的有效管径及圆心，也可以测量工程钻孔的有效孔径及圆心，测量精度高。本发明的测量精度与CCD垂线坐标仪测量精度成正比，本发明的测量精度较高（约为0.1mm）；
本发明具有自动化程度高、可大大降低人工劳动强度、提高测量准确性等优点，应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中的弹性置中器的结构示意图；
图3为本发明中的支架的侧视结构示意图；
图4为本发明中的支架的俯视结构示意图；
图5为本发明中的储液桶及浮桶的结构示意图；
图6为本发明中的控制器的结构示意图；
图7为本发明中的线体的坐标示意图。
图中1-弹性置中器，1.1-弹簧片，1.2-弹簧，1.3-连杆，1.4-活动横梁，1.5-线体连接环，1.6-限位螺丝，2-管或孔，3-支架，3.1-第一支架层，3.2-第二支架层，3.3-线体孔，4-CCD垂线坐标仪，5-低功耗数据采集仪，6-储液桶，6.1-储液桶体，6.2-储液桶空心管，7-液体，8-浮桶，9-控制器，9.1-微型电机，9.2-时控开关控制器，9.3-转动滑轮，9.4-计数器，9.5-收线器，9.6-防水接头，10-线体，11-通讯线，12-工控机。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
如图1所示，高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，包括弹性置中器1、支架3、CCD垂线坐标仪4、低功耗数据采集仪5、储液桶6、浮桶8、线体10和控制器9；
线体10一端与弹性置中器1连接，另一端穿过CCD垂线坐标仪4、支架3、储液桶6、浮桶8与控制器9连接；
线体10与弹性置中器1采用绕八字的方式连接，线体与浮子采用专用夹具连接；
控制器9位于浮桶8内；
CCD垂线坐标仪4、低功耗数据采集仪5和储液桶6分别设置在支架3上；
低功耗数据采集仪5与CCD垂线坐标仪4连接；
液体7位于储液桶6内；浮桶8悬浮在储液桶6内，利用浮力拉紧线体，使得线体10处于自由状态，用自由线体测量管内或孔内各测点的坐标；
低功耗数据采集仪5、控制器9分别与工控机12连接，通过工控机12控制CCD垂线坐标仪4进行测量、控制低功耗数据采集仪5进行数据自动采集，调控控制器9对线体10进行收放线及计时等。
如图1、图2所示，弹性置中器1呈灯笼型结构；
弹性置中器1包括弹簧片1.1、弹簧1.2、连杆1.3、活动横梁1.4和线体连接环1.5；
活动横梁1.4为可上下活动的横梁；
活动横梁1.4有多个；多个活动横梁1.4两侧均通过弹簧片1.1连接；
弹簧1.2有多个，多个弹簧1.2间隔连接在多个活动横梁1.4之间；
多个活动横梁1.4通过连杆1.3和限位螺丝1.6固定连接；弹性置中器1位于管或孔内，弹性置中器1的直径可根据管径或孔径调节，由连杆1.3和限位螺丝1.6固定弹性置中器、且调节弹性置中器的直径；
线体连接环1.5位于限位螺丝1.6端部，弹性置中器（俗称灯笼）与线体10直接连接，用于固定线体10下部在管内或孔内位置，线体10与弹性置中器1在管内或孔内自由上升。
如图2所示，活动横梁1.4有二个；
线体10与线体连接环1.5连接，线体10用于连接弹性置中器1和浮桶8。
如图1、图3、图4所示，支架3固定在管或孔上方；支架3中心预留线体孔3.3；线体孔3.3的孔径大于或等于110mm，便于线体穿过及自由移动；
支架3包括第一支架层3.1和第二支架层3.2；第一支架层3.1与第二支架层3.2呈间隔设置；
第一支架层3.1位于第二支架层3.2上方；第一支架层3.1位于支架3上端，用于承载储液桶6；第二支架层3.2位于第一支架层3.1下方，用于承载CCD垂线坐标仪4和低功耗数据采集仪5。
如图1、图3所示，CCD垂线坐标仪4位于第二支架层3.2上；
CCD垂线坐标仪4的量程为50mm，分辨率为0.02%FS；CCD垂线坐标仪4上设置标准的RS485接口；CCD垂线坐标仪4可远程遥测，如BGK6850A；CCD垂线坐标仪4用于测量线体在管口或孔口坐标系下的坐标（x、y），如图7所示，其中图7中的 x、y分别表示测量坐标。
如图1、图3所示，低功耗数据采集仪5位于第二支架层3.2上；低功耗数据采集仪5用于自动采集CCD垂线坐标仪4的数据，实现远程传输至工控机12，可接入标准模拟量信号，采用12V、15Ah免维护蓄电池供电，采用4G、5G全网通、北斗卫星通讯，如BGK-GM2-VM。
如图1、图5所示，储液桶6置于第一支架层3.1上；
储液桶6包括储液桶体6.1和储液桶空心管6.2；
储液桶体6.1呈上端开口的中空圆柱形结构；储液桶体6.1用于储放液体7，为浮桶提供浮力；储液桶体6.1的尺寸为φ720mm×530mm；
储液桶空心管6.2设置在储液桶体6.1底部中心；储液桶空心管6.2用作线体与浮桶的连接通道，具有密封性；
线体孔3.3、储液桶空心管6.2、管或孔2的中心在同一直线上。
如图1、图5所示，储液桶6内的液体7选用水或变压器油；储液桶用于储放水或变压器油，为浮桶8提供浮力。
如图1、图6所示，控制器9安装固定在浮桶8上端；控制器9主要用于自动提升线体10和弹性置中器1，控制线体10按照0.5m间距、5分钟间隔自动提升；避免了人工重复提线、裁线、固定线的测量模式工作效率低、精度低、成本高的缺点；
控制器9包括微型电机9.1、时控开关控制器9.2、转动滑轮9.3、计数器9.4和收线器9.5；
计数器9.4设置在转动滑轮9.3上；转动滑轮9.3、时控开关控制器9.2均固定在控制器壳体上；收线器9.5安装在时控开关控制器9.2上；
微型电机9.1提供线体10提升动力、时控开关控制器9.2控制线体10提升时间间隔、转动滑轮9.3和计数器9.4控制线体10每次提升的高度、收线器9.5用于收集和释放线体10；
控制器9上下两端均设置防水接头9.6，用作线体10和通讯线11的通道；
通讯线11一端穿过防水接头9.6与时控开关控制器9.2连接、另一端与工控机12连接；
线体10依次穿过CCD垂线坐标仪4、线体孔3.3、储液桶空心管6.2、浮桶8、防水接头9.6与控制器9的收线器9.5连接。
如图1、图2、图5所示，线体10采用304不锈钢钢丝线（单线，1.2mm，软丝），线体与弹性置中器的连接环1.5连接，线体穿过支架3、CCD垂线坐标仪4、储液桶空心杆6.2，线体的位置（如图6所示）采用CCD垂线坐标仪自动测量；
支架3采用不锈钢材质，支架3采用5#不锈钢角钢制作，尺寸为0.8m×0.8m×1.1m（长×宽×高），也可根据实际情况设置为其它尺寸；
储液桶6采用不锈钢材质。
CCD垂线坐标仪为光电式(CCD)垂线坐标仪，为现有技术。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，所述的高精度管内或孔内有效管径或孔径及其圆心智能测量装置的测量方法，包括如下步骤，
步骤一：安装；
将高精度管内或孔内有效管径或孔径及其圆心智能测量装置的支架3安装在管或孔2上端，将CCD垂线坐标仪4、低功耗数据采集仪5和储液桶6分别置于支架3上；连接CCD垂线坐标仪4和低功耗数据采集仪5；
其中，储液桶6置于第一支架层3.1上，CCD垂线坐标仪4和低功耗数据采集仪5均置于第二支架层3.2上；
将液体7填充在储液桶6内；将浮桶8置于储液桶6内，使浮桶8悬浮在储液桶6内；
将与控制器9连接的线体10依次穿过浮桶8、支架3、CCD垂线坐标仪4，与弹性置中器1上的线体连接环1.5连接；
将弹性置中器1置于管或孔2内；
步骤二：有效管径或孔径测量；
有效管径或孔径测量采用CCD垂线坐标仪自动测量线体的坐标Xi、Yi（测量方法为现有技术）；
控制器9自动控制制线体10按照0.5m间距、5分钟间隔自动提升，当线体10每上升0.5m时、CCD垂线坐标仪4测量一个坐标，从而测量得到N个坐标，N大于或等于1、且小于管或孔2的深度；坐标数量N与孔深相关；
步骤三：有效管或孔圆心测量；
利用测量的N个坐标，采用解析法自动获取有效管或孔圆的圆心；
步骤四：数据处理；
配套开发有效管或孔径及圆心智能测量控制和处理系统（有效管或孔径及圆心智能测量控制和处理系统在计算机上开发，其开发方法为现有技术），自动控制线体的启停和垂线坐标仪的测量，测量坐标自动传输至数据管理系统，利用有效管径或孔径及圆心计算模块计算有效管径或孔径和圆心，生成测量成果报告，报告包括有效圆直径及圆心示意图等；
步骤五：得到管内或孔内有效管径或孔径及其圆心智能测量装置的测量结果。
在步骤三中，采用解析法自动获取有效管或孔圆的圆心，具体为：
S31：假设待求圆的圆心坐标位（x，y），半径为r；
S32：N个已知圆的圆心坐标位[x i ，y i ]，半径为R；
则内切圆应该满足以下条件
对任意点i，
Figure 716458DEST_PATH_IMAGE004
式中R为定值，要使得r i 最大，则应使
Figure 530830DEST_PATH_IMAGE005
最小；
问题转化为求解
Figure 290975DEST_PATH_IMAGE006
在开发的有效管径或孔径及圆心智能测量控制和处理系统上程序搜索（x，y）序列并找到最小值即得有效管或孔圆的圆心。
实施例
现以本发明应用于某工程钻孔测量有效孔径及其圆心为实施例对本发明进行详细说明，对本发明应用于其它工程管或工程钻孔的有效管径或孔径及其圆心同样具有指导作用。
本实施例中的某工程钻孔的半径为154mm；深度为100m。
本实施例中的某工程钻孔测量有效孔径及其圆心的具体测量方法，包括如下步骤，
步骤一：安装；
将支架3安装在某工程钻孔上端，将CCD垂线坐标仪4、低功耗数据采集仪5和储液桶6分别置于支架3上；连接CCD垂线坐标仪4和低功耗数据采集仪5；
其中，储液桶6置于第一支架层3.1上，CCD垂线坐标仪4和低功耗数据采集仪5均置于第二支架层3.2上；
将纯净水填充在储液桶6内；将浮桶8置于储液桶6内，使浮桶8悬浮在储液桶6内；
将与控制器9连接的线体10依次穿过浮桶8、支架3、CCD垂线坐标仪4，与弹性置中器1上的线体连接环1.5连接；
将弹性置中器1置于某工程钻孔内（如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示）；
步骤二：有效孔径测量；
利用配套开发的有效管径或孔径及圆心智能测量控制和处理系统，自动控制线体的启停和垂线坐标仪的测量，测量坐标自动传输至数据管理系统；
某工程钻孔的有孔径测量采用CCD垂线坐标仪自动测量线体的坐标Xi、Yi（如图7所示）；
控制器9自动控制制线体10按照0.5m间距、5分钟间隔自动提升，每当线体10上升0.5m时、CCD垂线坐标仪4测量一个坐标，从而测量得到N个坐标，N大于或等于1、且小于某工程钻孔的深度；
步骤三：有效管或孔圆心测量；
利用有效管径或孔径及圆心计算模块计算有效管径或孔径和圆心；
即，利用步骤二中测量的N个坐标，采用解析法自动获取有效管或孔圆的圆心；
具体为：
S31：假设待求圆的圆心坐标位（x，y），半径为r；
S32：N个已知圆的圆心坐标位[x i ，y i ]，半径为R；
则内切圆应该满足以下条件：
对任意点i，
Figure 558009DEST_PATH_IMAGE001
式中R为定值，要使得r i 最大，则应使
Figure 756909DEST_PATH_IMAGE002
最小；
问题转化为求解
Figure 363471DEST_PATH_IMAGE007
在开发的有效管径或孔径及圆心智能测量控制和处理系统上程序搜索（x，y）序列找到上述最小值即可得有效管或孔圆的圆心；
步骤四：数据处理；
利用配套开发的有效管径或孔径及圆心智能测量控制和处理系统自动生成包括有效圆直径及圆心示意图等的测量成果报告；
步骤五：得到管内或孔内有效管径或孔径及其圆心智能测量装置的测量结果。
以某工程13个倒垂孔、37个正垂孔为例，一共约3000米。传统人工测量，每米需要10分钟，同时需要3个人（观测、记录、线体提升）；另外，1个孔的测量资料录入、数据处理和报告生成需1个人处理1天；采用本发明装置及测量方法，无需人工干预，可节省人工投入；本发明大大节省了人工成本，提高了经济效益。
结论：本实施例测量的某工程钻孔测量有效孔径及其圆心满足规范要求，检测精度高（约为0.1mm），操作简便，大大节省了人工成本，提高了经济效益。
其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (10)

1.高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，其特征在于：包括弹性置中器(1)、支架(3)、CCD垂线坐标仪(4)、低功耗数据采集仪(5)、储液桶(6)、浮桶(8)、线体(10)和控制器(9)；
线体(10)一端与弹性置中器(1)连接，另一端穿过CCD垂线坐标仪(4)、支架(3)、储液桶(6)、浮桶(8)与控制器(9)连接；
控制器(9)位于浮桶(8)内；
CCD垂线坐标仪(4)、低功耗数据采集仪(5)和储液桶(6)分别设置在支架(3)上；
低功耗数据采集仪(5)与CCD垂线坐标仪(4)连接；
液体(7)位于储液桶(6)内；浮桶(8)悬浮在储液桶(6)内；
低功耗数据采集仪(5)、控制器(9)分别与工控机(12)连接。
2.根据权利要求1所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，其特征在于：弹性置中器(1)呈灯笼型结构；
弹性置中器(1)包括弹簧片(1.1)、弹簧(1.2)、连杆(1.3)、活动横梁(1.4)和线体连接环(1.5)；
活动横梁(1.4)有多个；多个活动横梁(1.4)两侧均通过弹簧片(1.1)连接；
弹簧(1.2)有多个，多个弹簧(1.2)间隔连接在多个活动横梁(1.4)之间；
多个活动横梁(1.4)通过连杆(1.3)和限位螺丝(1.6)固定连接；
线体连接环(1.5)位于限位螺丝(1.6)顶端。
3.根据权利要求2所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，其特征在于：活动横梁(1.4)有二个；
线体(10)与线体连接环(1.5)连接。
4.根据权利要求3所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，其特征在于：支架(3)中心预留线体孔(3.3)；线体孔(3.3)的孔径大于或等于110mm；
支架(3)包括第一支架层(3.1)和第二支架层(3.2)；第一支架层(3.1)与第二支架层(3.2)呈间隔设置；
第一支架层(3.1)位于第二支架层(3.2)上方。
5.根据权利要求4所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，其特征在于：CCD垂线坐标仪(4)和低功耗数据采集仪(5)均位于第二支架层(3.2)上；
CCD垂线坐标仪(4)的量程为50mm，分辨率为0.02%FS。
6.根据权利要求5所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，其特征在于：储液桶(6)置于第一支架层(3.1)上；
储液桶(6)包括储液桶体(6.1)和储液桶空心管(6.2)；
储液桶体(6.1)呈上端开口的中空圆柱形结构；
储液桶空心管(6.2)设置在储液桶体(6.1)底部中心；
线体孔(3.3)、储液桶空心管(6.2)、管或孔(2)的中心在同一直线上。
7.根据权利要求6所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，其特征在于：液体(7)选用水或变压器油。
8.根据权利要求7所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置，其特征在于：控制器(9)安装在浮桶(8)上端；
控制器(9)包括微型电机(9.1)、时控开关控制器(9.2)、转动滑轮(9.3)、计数器(9.4)和收线器(9.5)；
计数器(9.4)设置在转动滑轮(9.3)上；转动滑轮(9.3)、时控开关控制器(9.2)均固定在控制器壳体上；收线器(9.5)安装在时控开关控制器(9.2)上；
控制器上下两端均设置防水接头(9.6)；
通讯线(11)一端穿过防水接头(9.6)与时控开关控制器(9.2)连接、另一端与工控机(12)连接；
线体(10)依次穿过CCD垂线坐标仪(4)、支架(3)、储液桶(6)、浮桶(8)、防水接头(9.6)与控制器(9)连接。
9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：安装；
将高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的支架(3)安装在管或孔(2)上端，将CCD垂线坐标仪(4)、低功耗数据采集仪(5)和储液桶(6)分别置于支架(3)上；连接CCD垂线坐标仪(4)和低功耗数据采集仪(5)；
将液体(7)填充在储液桶(6)内；将浮桶(8)置于储液桶(6)内，使浮桶(8)悬浮在储液桶(6)内；
将与控制器(9)连接的线体(10)穿过浮桶(8)、支架(3)、CCD垂线坐标仪(4)，与弹性置中器(1)上的线体连接环(1.5)连接；
将弹性置中器(1)置于管或孔(2)内；
步骤二：有效管或孔径测量；
有效管或孔径测量采用CCD垂线坐标仪(4)自动测量线体的坐标Xi、Yi；
控制器(9)自动控制制线体(10)按照0.5m间距、5分钟间隔自动提升，当线体(10)每上升0.5m时、CCD垂线坐标仪(4)测量一个坐标，从而测量得到N个坐标，N大于或等于1、且小于管或孔(2)的深度；
步骤三：有效管或孔圆心测量；
利用测量的N个坐标，采用解析法自动获取有效管或孔圆的圆心；
步骤四：数据处理；
配套开发有效管或孔径及圆心智能测量控制和处理系统，自动控制线体的启停和垂线坐标仪的测量，测量坐标自动传输至数据管理系统，利用有效管或孔径及圆心计算模块计算有效管或孔径和圆心，生成测量成果报告，报告包括有效圆直径及圆心示意图；
步骤五：得到管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的测量结果。
10.根据权利要求9所述的高精度管或孔内有效管或孔径及其圆心智能测量装置的测量方法，其特征在于：在步骤三中，采用解析法自动获取有效管或孔圆的圆心，具体为：
S31：假设待求圆的圆心坐标位（x，y），半径为r；
S32：N个已知圆的圆心坐标位[x i ，y i ]，半径为R；
则内切圆满足以下条件：
对任意点i，
Figure 814981DEST_PATH_IMAGE001
式中R为定值，当使得r i 最大时，则使
Figure 775984DEST_PATH_IMAGE002
最小；
求解
Figure 424134DEST_PATH_IMAGE003
，
在开发的有效管或孔径及圆心智能测量控制和处理系统上程序搜索（x，y）序列并找到最小值即得有效管或孔圆的圆心。
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