CN113340219A - 一种便携式烟囱内径测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测量工具领域，特别是一种便携式烟囱内径测量装置，包括筒状的基体，基体中部开设有安装孔，在安装孔内部嵌装有显示模块，在基体内部固设有电源和微处理器；基体的两端沿其轴线方向向外对称安装有伸缩组件，在伸缩组件的端部设有定位组件；在伸缩组件内部的伸缩单元内部间隔设有若干检测伸缩组件到烟囱距离的距离检测模块，距离检测模块检测方向均相同且检测方向均垂直于基体轴线方向，显示模块和距离检测模块均电信号连接于微处理器，本发明通过测量坐标拟合圆曲线的方式间接求得曲线半径，可避免直接用传感器测量直径时由于烟囱内侧壁凹凸产生引起的误差，精准度更高。
Description
技术领域
本发明涉及测量工具领域，特别涉及一种便携式烟囱内径测量装置。
背景技术
随着人类社会工业化的成熟，大量人类生产的废物被排放到自然环境中，全球变暖已成现实，为此，在世界范围内，保护环境早已成为共识，环境监测行业获得了跨越式发展，各种监测设备、器材如雨后春笋般出现，在监测废气和空气污染的过程中，废气排气烟囱内径关系到排放废气排放速率的大小，进而关系到处理设施的设计、环保上的监管和决策。
在废气检测过程中，烟囱的大小不一、形状各异，其内径直接关系到废气排放速率的大小，因此快捷方便准确的测量出烟囱内径显得愈发重要，而对于一些内径过大的烟囱在测量过程中一些类如传统卷尺、钢直尺的测量工具无法准确测出内径误差较大，而市面上也陆续出现了一些测量烟囱内径的大型测量工具，其携带不变，且无法适应烟囱内部高腐蚀、风量大等特殊环境，因此，有必要对现有技术改进以解决上述技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种便携式烟囱内径测量装置，具体而言通过以下技术方案实现：
本发明包括筒状的基体，基体中部开设有安装孔，在安装孔内部嵌装有显示模块，在基体内部固设有电源和微处理器；基体的两端沿其轴线方向向外对称安装有伸缩组件，在伸缩组件的端部设有定位组件；在伸缩组件内部的伸缩单元内部间隔设有若干检测伸缩组件到烟囱距离的距离检测模块，距离检测模块检测方向均相同且检测方向均垂直于基体轴线方向，所述显示模块和距离检测模块均电信号连接于微处理器。
进一步的，伸缩组件包括螺纹连接于基体的收纳筒，在收纳筒内部设有至少两级尺寸的伸缩单元，伸缩单元呈筒状，且相邻尺寸规格的伸缩单元中较小的伸缩单元滑动连接于较大的伸缩单元内部，最外层伸缩单元滑动连接于收纳筒内部，在伸缩组件内设有锁紧伸缩单元的锁紧组件，在伸缩单元筒壁上均沿着轴线方向开有U型缺口，所述距离检测模块通过固定架设于U型缺口内部，定位组件位于最内层的伸缩单元端部。
进一步的，锁紧组件包括沿截面方向横置于伸缩单元靠近基体一端端部的电磁锁，电磁锁的锁芯穿过伸缩单元侧壁；在除尺寸最小的伸缩单元外的其他伸缩单元内远离基体一端的端部均开设有与电磁锁锁芯相适配的缺口，在基体上设有控制电磁锁的控制开关，电磁锁供电端与电源连接。
进一步的，锁紧组件包括设于伸缩单元靠近基体一端端部的套管，在套管内部滑动连接有两个滑块，滑块之间安装有弹簧，在滑块外端均设有限位板，限位板与伸缩单元内侧壁垂直，在伸缩单元上设有容限位板通过的通孔；在除最小尺寸以外的伸缩单元的远离基体一端端部外侧转动连接有限位环，限位环端部延伸出对应伸缩单元端部，且其内部设有拱形凹槽，限位板穿过通孔进入拱形凹槽。
进一步的，固定架呈匚型结构，固定架匚型结构两相向的侧壁分别与U型缺口两个侧壁固定连接，在每个伸缩单元的U型缺口上均设有固定架，且不同伸缩单元的固定架互相错开，所述距离检测模块固设于固定架内侧底板上。
进一步的，定位组件包括螺纹连接于最内层伸缩单元端部的端部盖板，在端部盖板外侧沿伸缩单元轴线方向固设有连接件，连接件端部固设有定位球，所述定位球直径小于最内层伸缩单元的内径。
进一步的，连接件为杆状结构，定位球居中固设于连接件一端，在端部盖板中部开有矩形孔，在矩形孔的一侧壁上设有点触开关，连接件中部与矩形孔的侧壁铰接，且连接件下部与点触开关接触并能随着摆动触发点位开关，所述点位开关电信号连接于微处理器。
进一步的，距离检测模块为激光测距模块、超声波测距模块中的一种。
进一步的，伸缩单元长度均相等，伸缩单元上的限位环外径均相等且大于收纳管的外径。
进一步的，基体的筒状结构由左半部和右半部组合而成，在显示模块上部基体处还设有水平仪。
本发明的有益效果：
1.本发明结构简单，便于携带，采用间接测量的方式，通过多个坐标拟合出测量点曲线圆，间接得到测量点的内径信息，并通过显示模块直接显示在显示模块上，无需人工识别读数，测量效率大大提高，减小了工作人员长时间位于危险状态的作业时间，提高了检测的安全性；
2.本发明在保证伸缩单元相互滑动的同时设置有锁紧组件，通过锁紧锁紧组件可以保证伸缩单元在展开时的状态，进而避免在测量过程中伸缩单元彼此滑动而使检测测到的坐标发生偏移，通过设置U型缺口和设于U型缺口内侧壁之间的固定架，既保证了伸缩单元的强度，又能在不同伸缩单元固定架不干涉的情况下尽可能多的安装距离检测模块，进而得到更多的坐标点，使曲线圆更加贴合实际测量点的烟囱内径，检测结果更为准确；
3.本发明通过端部设置的定位球可以尽可能准的将烟囱和定位组件的接触点设置在伸缩单元的中心轴线上，进而更为准确的得到坐标点，使检测结果更为准确，同时通过配合铰接的连杆和连杆端部触发的点位开关，将测量触发信号放置在本发明的端部，使用时按压即可，当微处理器检测到两端点位开关均触发，即启动检测距离，其他时候并不触发，优化了触发条件，通过水平仪刻意快速找平，同时朝指定方向轻轻按压即可实现自动测量，装置的操作性能和续航能力大大提高，本发明的其他有益效果将结合下文具体实施例进行进一步的说明。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明折叠状态示意图；
图2为图1中基体结构示意图；
图3为图1中伸缩组件结构示意图；
图4为伸缩单元结构示意图；
图5为锁紧组件结构示意图；
图6为限位环结构示意图；
图7为限位环剖面结构示意图；
图8为定位组件结构示意图；
图9为本发明测量使用示意图。
具体实施方式
如图1-9所示：本发明包括筒状的基体1，基体1中部开设有安装孔11，在安装孔11内部安装有显示模块12，显示模块12用以显示该测量点的内径，在基体1内部固设有电源和微处理器，电源用以向需电单元供电，微处理器用以处理指定位置的距离检测模块25所收集到的距离，通过一系列的处理间接计算出半径，进而将结果显示在显示模块12上；基体1的两端沿其轴线方向向外对称安装有伸缩组件2，伸缩组件2的伸缩方向与基体1轴线方向一致，在伸缩组件2的端部设有定位组件3，通过定位组件3接触烟囱4内侧壁，完成本测量工具的安装定位，进而得出准确的烟囱4内径读数；在伸缩组件2内部的伸缩单元22内部间隔设有若干距离检测模块25，距离检测模块25检测方向均相同，此处的相同指的是所指方向相同，距离检测模块25检测轨迹线位于同一平面，且相互平行，距离检测模块25的检测方向均垂直于基体1轴线方向；显示模块12和距离检测模块25均电信号连接于微处理器，本发明通过展开伸缩组件2得到一根定长度的测量杆，使其水平放置，且测量杆的两端均与测量截面的内侧壁相接触，以在烟囱4测量圆所处的截面平面为基准面，以测量杆的一个端点为原点，以测量杆的杆长方向为x轴建立平面坐标系，通过伸缩组件2上部间隔设置的距离检测模块25在平面内部得到多个坐标点，通过微处理器内部的算法，根据这些坐标点拟合出一条弧线，进而拟合出测量处烟囱4截面圆的完整曲线，进而通过算法得出测量部位的内径，随之微处理器将内径信息显示在显示模块12，相比于传统的测量装置，本发明本体采用伸缩折叠的方式制得，便于携带，在每个伸缩单元22上设置距离检测模块25可以得到多组坐标点，生成的曲线更加的准确，也可以在每个伸缩单元22上多设置几组距离检测模块25，如此在单次检测过程中得到的坐标点更多，得到的拟合圆曲线与实际的烟囱4曲线匹配度更高，还可以避免烟囱4内单个地方凹陷对结果造成的影响，相比于其他的间接测量方式，本发明测量精度更高，且无需传统的人工读数，大大加快了测量效率，减小了工作人员作业时间和劳动量。
具体的，伸缩组件2包括螺纹连接于基体1的收纳筒21，收纳筒21用以保护伸缩单元22，在收纳筒21内部设有至少两级尺寸的伸缩单元22，本实施例设有三组伸缩单元22，伸缩单元22呈筒状，且相邻尺寸规格的伸缩单元22中较小的伸缩单元22滑动连接于较大的伸缩单元22内部，最外层伸缩单元22滑动连接于收纳筒21内部，通过扩展伸缩组件2可以加长本发明测量杆的长度，进而提高测量精度；在伸缩组件2上设有锁紧伸缩单元22的锁紧组件23，通过锁紧组件23使伸缩单元22位于展开后的指定位置，防止伸缩单元22来回滑动，在测量过程中影响测量结果，伸缩单元22筒壁上均沿着轴线方向开有U型缺口26，U型缺口26是为了暴露内部的距离检测模块25，使其能测量到外部的烟囱4内侧壁，距离检测模块25通过固定架24设于U型缺口26内部，定位组件3位于最内层的伸缩单元22端部。
具体的，锁紧组件23包括沿着伸缩单元22横截面方向横置于伸缩单元22靠近基体1一端端部内的电磁锁，电磁锁避开固定架24，也就是，固定架24靠近U型缺口26，电磁锁远离U型缺口26，在空间上避免电磁锁与其他伸缩单元22内部的固定架24发生干涉，无法折叠，使电磁锁的锁芯穿过对应伸缩单元22的侧壁，在除了尺寸最小的伸缩单元22以外的其他伸缩单元22上远离基体1的一端端部均开设有与电磁锁锁芯相适配的缺口，在基体1上设有控制电磁锁的控制开关，电磁锁供电端与电源连接，通过控制开关可以控制电磁锁由常态下的弹出状态变为缩回，拉动伸缩单元22，当缺口与电磁锁锁芯位置匹配后，电磁锁锁芯弹入对应的缺口内部，以此类推完成所有伸缩单元22的锁紧，保证展开后的测量杆长度不变，再配合制造时确定好距离的传感器模块的位置，进而通过距离检测模块25测量到指定坐标点，进而得到测量处的半径，使测量结果更准确，使用完毕需要折叠时，控制电磁锁缩回，伸缩单元便可以实现折叠，此为锁紧组件实现锁紧的第一实施例。
优选的，作为锁紧组件的第二实施例可以采用机械的方式锁紧伸缩单元22，可减小电能消耗更加节能，锁紧组件23包括设于伸缩单元22靠近基体1一端端部的套管231，在套管231内部滑动连接有两个滑块232，滑块232之间安装有弹簧233，在滑块232外端均设有限位板234，限位板234与伸缩单元22内侧壁垂直，限位板234与伸缩单元22的横截面平面相平行方向设置，在伸缩单元22上设有容限位板234通过的通孔236；在除最小尺寸以外的伸缩单元22的远离基体1一端端部外侧转动连接有限位环235，限位环235和对应伸缩单元22通过凹凸结构进行限位，此处的凹凸结构为限位环235上的环状凹环和对应伸缩单元22上的凸起，二者相互适配，彼此限位，保证限位环235能转动但并不会脱落，限位环235端部延伸出对应伸缩单元22端部，限位环235前端与相邻小尺寸的伸缩单元22外侧壁滑动连接，在限位环235内部设有拱形凹槽237，限位板234能传过通孔236进入拱形凹槽237，当相邻两个伸缩单选相对运动时，尺寸较小的伸缩单元22内部的限位板234在弹簧233的弹性力下穿过通孔236与尺寸较大的伸缩单元22内侧壁接触，并随着小尺寸伸缩单元22的运动在尺寸较大的伸缩单元22内部滑动，直至限位板234与尺寸较大伸缩单元22拱形凹槽237接触，限位板234弹进拱形凹槽237内部，进而锁紧相邻的两个伸缩单元22，在测量完成后，旋转限位环235，由于限位板234在通孔236的限制下只能沿着通孔236缩回套管231内部，故随着限位环235的旋转，限位板234沿着拱形凹槽237的圆周一点点的被挤出拱形凹槽237，当限位板234脱离拱形凹槽237后，解处相邻伸缩单元22的锁定状态，进而实现收缩折叠，方便携带。
具体的，固定架24呈匚型结构，固定架24匚型结构两相向的侧壁分别与U型缺口26两个侧壁固定连接，在每个伸缩单元22的U型缺口26上均设有固定架24，且不同伸缩单元22的固定架24互相错开，距离检测模块25固设于固定架24内侧底板上，其中在安装时，为保证固定架24相互错开，固定架24在伸缩单元22U型缺口26上的位置是不同的，其与伸缩单元22的尺寸有关系，伸缩单元22尺寸越小，固定架24在U型缺口26内的安装位置距离基体1越远，以此类推，如此在伸缩组件2收缩合拢时，不同伸缩单元22内部U型缺口26上的固定架24才能相互错开，进而不干涉伸缩组件2合拢收缩。
具体的，定位组件3包括螺纹连接于最内层伸缩单元22端部的端部盖板31，在端部盖板31外侧沿伸缩单元22轴线方向固设有连接件32，连接件32端部固设有定位球33，球心处为理论上的原点，是拟合曲线时的参考的测量杆两端点位置所在，定位球33直径小于最内层伸缩单元22的内径，通过小尺寸的定位球33可以使测量杆与烟囱4的接触点尽量位于测量杆的中轴线上，进而使拟合出来的烟囱4测量处截面圆曲线更加准确，进而使得测量结果更为准确。
具体的，连接件32为杆状结构，定位球33居中固设于连接件32一端，在端部盖板31中部开有矩形孔35，在矩形孔35的一侧壁上设有点触开关34，连接件32中部与矩形孔35的侧壁铰接，且其下部与点触开关34接触并能随着摆动触发点位开关，点位开关电信号连接于微处理器，通过可以微微活动的杠杆结构，可以在测量杆横置在烟囱4上之后，通过微微按压，使得连接件32端部按压触发点位开关，两侧点位开关在同时被按压后，会通过微处理器控制所有的距离检测模块25进行一次检测，采集一组数据，使用更为方便，无需整个测距装置连续长时间工作，在检测到点位开关均被触发时才进行测距、显示，大大提高了装置的续航时间。
具体的，所述距离检测模块25为激光测距模块、超声波测距模块中的一种，依据烟囱4内部成分，选择不同的传感器，提高其适应性。
具体的，伸缩单元22长度均相等，伸缩单元22上的限位环235外径均相等且大于收纳管的外径，如此，伸缩组件2折叠时，在限位环235的限制下，不同尺寸规格的伸缩单元22依次错开，小尺寸在前大尺寸在后，伸缩单元22内部的锁紧组件23有足够容纳空间，避免伸缩组件2相互干涉无法收缩。
具体的，基体1的筒状结构由左半部和右半部组合而成，便于加工，在显示模块12上部基体1处还设有水平仪13便于在测量时找平，便于找到水平截面内部的烟囱4截面侧壁点位，测量结果更为精准。
本实发明使用时，如图9所示，将伸缩单元22逐个展开，通过锁紧组件23进行固定，保证伸缩单元22在测距过程中位置稳定，两侧伸缩单元22展开后就得到了完整的测量杆，测量杆具有一定的刚度，不会轻易形变，将测量杆伸缩单元22上U型缺口26平面盐水之方向对准烟囱4侧壁，通过水平仪13找平，将展开后的测量杆横置在烟囱4的内侧壁上，两端的定位球33分别与烟囱4的内侧壁接触，此时，微微按压测量杆，定位球33带动连接件32按压点位开关，当微处理器检测到两侧点位开关均触发时，微处理器控制距离检测模块25发射激光或是超声波检测各个位置处的烟囱4侧壁距离，得到若干组平面坐标，通过微处理器内部计算，根据坐标拟合出最为接近的测量点截面圆曲线，并将内径显示在显示模块12上，可通过多次测量计算平均值的方式进一步提高检测精度，本发明不采用直接测量直径的方式进行检测，能大大避免直接测量直径时，由于测量点两端烟囱内侧壁局部凹陷或凸起对测量结构产生的影响，通过拟合曲线得到的检测结果更为准确，是本发明测量方便，便于携带，可以快速精准的测量出测量位置的内径大小，并显示在显示模块12上供人快速读出示数，减小测量者处于危险环境中的作业时间，进一步保护使用者安全。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种便携式烟囱内径测量装置，其特征在于：包括筒状的基体，基体中部开设有安装孔，在安装孔内部嵌装有显示模块，在基体内部固设有电源和微处理器；基体的两端沿其轴线方向向外对称安装有伸缩组件，在伸缩组件的端部设有定位组件；在伸缩组件内部的伸缩单元内部间隔设有若干检测伸缩组件到烟囱距离的距离检测模块，距离检测模块检测方向均相同且检测方向均垂直于基体轴线方向，所述显示模块和距离检测模块均电信号连接于微处理器。
2.根据权利要求1所述的便携式烟囱内径测量装置，其特征在于：伸缩组件包括螺纹连接于基体的收纳筒，在收纳筒内部设有至少两级尺寸的伸缩单元，伸缩单元呈筒状，且相邻尺寸规格的伸缩单元中较小的伸缩单元滑动连接于较大的伸缩单元内部，最外层伸缩单元滑动连接于收纳筒内部，在伸缩组件内设有锁紧伸缩单元的锁紧组件，在伸缩单元筒壁上均沿着轴线方向开有U型缺口，所述距离检测模块通过固定架设于U型缺口内部，定位组件位于最内层的伸缩单元端部。
3.根据权利要求2所述的便携式烟囱内径测量装置，其特征在于：锁紧组件包括沿截面方向横置于伸缩单元靠近基体一端端部的电磁锁，电磁锁的锁芯穿过伸缩单元侧壁；在除尺寸最小的伸缩单元外的其他伸缩单元内远离基体一端的端部均开设有与电磁锁锁芯相适配的缺口，在基体上设有控制电磁锁的控制开关，电磁锁供电端与电源连接。
4.根据权利要求2所述的便携式烟囱内径测量装置，其特征在于：锁紧组件包括设于伸缩单元靠近基体一端端部的套管，在套管内部滑动连接有两个滑块，滑块之间安装有弹簧，在滑块外端均设有限位板，限位板与伸缩单元内侧壁垂直，在伸缩单元上设有容限位板通过的通孔；在除最小尺寸以外的伸缩单元的远离基体一端端部外侧转动连接有限位环，限位环端部延伸出对应伸缩单元端部，且其内部设有拱形凹槽，限位板穿过通孔进入拱形凹槽。
5.根据权利要求1-4中任一所述的便携式烟囱内径测量装置：所述固定架呈匚型结构，固定架匚型结构两相向的侧壁分别与U型缺口两个侧壁固定连接，在每个伸缩单元的U型缺口上均设有固定架，且不同伸缩单元的固定架互相错开，所述距离检测模块固设于固定架内侧底板上。
6.根据权利要求5所述的便携式烟囱内径测量装置，其特征在于：所述定位组件包括螺纹连接于最内层伸缩单元端部的端部盖板，在端部盖板外侧沿伸缩单元轴线方向固设有连接件，连接件端部固设有定位球，所述定位球直径小于最内层伸缩单元的内径。
7.根据权利要求6所述的便携式烟囱内径测量装置，其特征在于：所述连接件为杆状结构，定位球居中固设于连接件一端，在端部盖板中部开有矩形孔，在矩形孔的一侧壁上设有点触开关，连接件中部与矩形孔的侧壁铰接，且连接件下部与点触开关接触并能随着摆动触发点位开关，所述点位开关电信号连接于微处理器。
8.根据权利要求7所述的便携式烟囱内径测量装置，其特征在于：所述距离检测模块为激光测距模块、超声波测距模块中的一种。
9.根据权利要求8所述的便携式烟囱内径测量装置，其特征在于：所述伸缩单元长度均相等，伸缩单元上的限位环外径均相等且大于收纳管的外径。
10.根据权利要求9所述的便携式烟囱内径测量装置，其特征在于：所述基体的筒状结构由左半部和右半部组合而成，在显示模块上部基体处还设有水平仪。
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