CN113776483A - 一种不圆度测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不圆度测量装置及测量方法，属于测量技术等领域，不圆度测量装置包括小车机构和测量机构，小车机构包括转向机构、转向控制器、前车轮、底盘、电动驱动器、转动机构、传动机构、后车轮和主梁，测量机构包括转动测量盘、测距传感器、内齿轮、外齿轮、自动驱动器、联轴器、滚动轴承、数据处理器和电源；利用测距传感器测得与被测对象内壁的距离，根据n×a=360°控制转动角度a，同时再次利用测距传感器测得与被测对象内壁的距离，以此类推。通过测量基准点至被测对象内壁的距离并计算各点之间的弦长进而取得最大直径值和最小直径值，实现了自动测量和计算功能。

Description

一种不圆度测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及测量技术等领域，具体为一种不圆度测量装置及测量方法。
背景技术
《水管锅炉》(GB/T16507-2013)、《锅壳锅炉》(GB/T16508-2013)、《压力容器》(GB/T150-2011)、《工业金属管道工程施工规范》(GB 50235-2010)、《压力管道规范工业管道》(GB/T20801-2020)等标准对锅炉、压力容器、压力管道的受压元件不圆度进行了规定。测量不圆度一般采用伸缩尺、测距仪、卡钳等仪器。测量仪器一般由人工操作和记录，导致人为误差较大且对测量条件要求较为苛刻，并且在测量过程中存在诸多不便。因此，需要开发一种便携、高效、智能、适用范围广的不圆度测量装置。
目前公开的相关专利主要有：
1)专利号为201510923449.X的中国专利，不圆度检测用卷尺及其使用方法，此发明是一种在测量管道时方便固定的、便于在昏暗环境使用的不圆度检测用卷尺及其使用方法，优于传统卡钳的测量方法。
2)专利号为201821422905.8的中国专利，一种管道内壁不圆度检测装置，此实用新型具有操作简单，检测准确等特点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种不圆度测量装置及测量方法，能够通过测量基准点至被测对象内壁的距离并计算各点之间的弦长进而取得最大直径值和最小直径值，实现了自动测量和计算功能。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种不圆度测量装置，其特征是，包括小车机构和测量机构，所述小车机构包括转向机构、转向控制器、前车轮、底盘、电动驱动器、转动机构、传动机构、后车轮和主梁，所述测量机构包括转动测量盘、测距传感器、内齿轮、外齿轮、自动驱动器、联轴器、滚动轴承、数据处理器和电源；所述底盘设置在主梁的下方，所述转向控制器设置在主梁的前端，所述转向机构与转向控制器连接，所述前车轮连接在转向机构的两端，所述传动机构设置在主梁的后端，所述转动机构设置在传动机构上，所述转动机构与电动驱动器连接，所述后车轮连接在传动机构的两端；所述自动驱动器设置在主梁的中部，且自动驱动器通过联轴器、内齿轮和外齿轮与转动测量盘连接，所述转动测量盘通过滚动轴承连接在主梁上，所述自动驱动器通过联轴器、内齿轮和外齿轮驱动转动测量盘转动，在主梁上所述转动测量盘的一侧设置有限位部件，所述转动测量盘的位置受限位部件的约束，所述测距传感器布置在转动测量盘的外侧，且测距传感器与数据处理器连接，所述数据处理器和电源布置在转动测量盘的内侧，所述电源为测距传感器和数据处理器提供电能，所述数据处理器具有无线传输功能，所述转向控制器、自动驱动器和电动驱动器均具有无线操控功能，并由蓄电池供能。
测量方法：通过无线遥控启动测距传感器、自动驱动器和数据处理器，测量开始，测距传感器测得与被测对象的距离为OA，自动驱动器通过联轴器、内齿轮和外齿轮驱动转动测量盘转动一次，进而带动测距传感器转动一次，根据n×a＝360°控制转动角度a，同时测距传感器测得与被测对象的距离为OB，以此类推，得到OC、OD、OE…；其中：A、B、C...An、Bn...表示被测对象内壁上的测点；O表示转动测量盘的圆心；a表示转动测量盘每次转动的角度；数据处理器取得以上数据后执行下列运算：
Figure BDA0003210435210000021
Figure BDA0003210435210000022
以此类推：
Figure BDA0003210435210000023
Amax＝max(AB，AC，AD...AKn)
Bmax＝max(BC，BD，BE...BA)
以此类推：
Knmax＝max(KnA，KnB，KnC...KnJn)
δ＝max(Amax，Bmax，…Knmax)
θ＝min(Amax，Bmax，...Knmax)
Figure BDA0003210435210000024
即为所测量的不圆度数值。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明利用三角形边长计算公式，通过自动控制机构控制测量传感器旋转，实现了自动测量和计算功能，并可适用于不同尺寸筒体的不圆度测量。
附图说明
图1是本发明实施例的俯视结构示意图。
图2是图1的A-A面剖视图。
图3是图1的B-B面剖视图。
图4是本发明实施例的测量方法示意图。
图中：转向机构1、转向控制器2、前车轮3、底盘4、限位部件5、转动测量盘6、测距传感器7、内齿轮8、外齿轮9、自动驱动器10、电动驱动器11、转动机构12、传动机构13、后车轮14、主梁15、联轴器16、滚动轴承17、数据处理器18、电源19、被测对象20。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图3，本实施例中，一种不圆度测量装置，包括小车机构和测量机构，小车机构包括转向机构1、转向控制器2、前车轮3、底盘4、电动驱动器11、转动机构12、传动机构13、后车轮14和主梁15，作为测量机构的载体；测量机构包括转动测量盘6、测距传感器7、内齿轮8、外齿轮9、自动驱动器10、联轴器16、滚动轴承17、数据处理器18和电源19；底盘4设置在主梁15的下方，转向控制器2设置在主梁15的前端，转向机构1与转向控制器2连接，前车轮3连接在转向机构1的两端，转向机构1由转向控制器2控制，进而控制前车轮3的方向；传动机构13设置在主梁15的后端，转动机构12设置在传动机构13上，转动机构12与电动驱动器11连接，后车轮14连接在传动机构13的两端，电动驱动器11通过转动机构12和传动机构13驱动后车轮14。自动驱动器10设置在主梁15的中部，且自动驱动器10通过联轴器16、内齿轮8和外齿轮9与转动测量盘6连接，转动测量盘6通过滚动轴承17连接在主梁15上，自动驱动器10通过联轴器16、内齿轮8和外齿轮9驱动转动测量盘6转动，在主梁15上转动测量盘6的一侧设置有限位部件5，转动测量盘6的位置受限位部件5的约束，测距传感器7布置在转动测量盘6的外侧，且测距传感器7与数据处理器18连接，数据处理器18和电源19布置在转动测量盘6的内侧，电源19为测距传感器7和数据处理器18提供电能，数据处理器18具有无线传输功能，转向控制器2、自动驱动器10和电动驱动器11均具有无线操控功能，并由蓄电池供能。
参见图1至图4，测量方法：不圆度测量装置通过无线遥控由电动驱动器11带动转动机构12、传动机构13和后车轮14，进而驱动本装置行驶至被测对象20内壁的测量位置。通过无线遥控由转向控制器2控制转向机构1和前车轮3的转向，进而控制主梁15与被测对象20的中心线平行。到达测量位置后，通过无线遥控启动测距传感器7、自动驱动器10和数据处理器18，测量开始，测距传感器7测得与被测对象20的距离为OA，自动驱动器10通过联轴器16、内齿轮8和外齿轮9驱动转动测量盘6转动一次，进而带动测距传感器7转动一次，根据n×a＝360°控制转动角度a，同时测距传感器7测得与被测对象20的距离为OB，以此类推，得到OC、OD、OE…；其中：A、B、C...An、Bn...表示被测对象20内壁上的测点；O表示转动测量盘6的圆心；a表示转动测量盘6每次转动的角度；数据处理器18取得以上数据后执行下列运算：
Figure BDA0003210435210000041
Figure BDA0003210435210000042
以此类推：
Figure BDA0003210435210000043
Amax＝max(AB，AC，AD...AKn)
Bmax＝max(BC，BD，BE...BA)
以此类推：
Knmax＝max(KnA，KnB，KnC...KnJn)
δ＝max(Amax，Bmax，...Knmax)
θ＝min(Amax，Bmax，...Knmax)
Figure BDA0003210435210000044
即为所测量的不圆度数值。
测量结束后，数据处理器18将测量结果通过无线传输至终端设备。为了提供测量的精确度，可以通过无线遥控由转向控制器2控制转向机构1和前车轮3向一侧偏斜一点，然后启动以上测量程序并得到测量结果；再通过无线遥控由转向控制器2控制转向机构1和前车轮3向另一侧偏斜一点，然后启动以上测量程序并得到测量结果。对比以上3个测量结果，取最小值为最终测量结果。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种不圆度测量装置，其特征是，包括小车机构和测量机构，所述小车机构包括转向机构(1)、转向控制器(2)、前车轮(3)、底盘(4)、电动驱动器(11)、转动机构(12)、传动机构(13)、后车轮(14)和主梁(15)，所述测量机构包括转动测量盘(6)、测距传感器(7)、内齿轮(8)、外齿轮(9)、自动驱动器(10)、联轴器(16)、滚动轴承(17)、数据处理器(18)和电源(19)；所述底盘(4)设置在主梁(15)的下方，所述转向控制器(2)设置在主梁(15)的前端，所述转向机构(1)与转向控制器(2)连接，所述前车轮(3)连接在转向机构(1)的两端，所述传动机构(13)设置在主梁(15)的后端，所述转动机构(12)设置在传动机构(13)上，所述转动机构(12)与电动驱动器(11)连接，所述后车轮(14)连接在传动机构(13)的两端；所述自动驱动器(10)设置在主梁(15)的中部，且自动驱动器(10)通过联轴器(16)、内齿轮(8)和外齿轮(9)与转动测量盘(6)连接，所述转动测量盘(6)通过滚动轴承(17)连接在主梁(15)上，所述自动驱动器(10)通过联轴器(16)、内齿轮(8)和外齿轮(9)驱动转动测量盘(6)转动，在主梁(15)上所述转动测量盘(6)的一侧设置有限位部件(5)，所述转动测量盘(6)的位置受限位部件(5)的约束，所述测距传感器(7)布置在转动测量盘(6)的外侧，且测距传感器(7)与数据处理器(18)连接，所述数据处理器(18)和电源(19)布置在转动测量盘(6)的内侧，所述电源(19)为测距传感器(7)和数据处理器(18)提供电能。
2.根据权利要求1所述的不圆度测量装置，其特征是，所述数据处理器(18)具有无线传输功能，所述转向控制器(2)、自动驱动器(10)和电动驱动器(11)均具有无线操控功能，并由蓄电池供能。
3.一种如权利要求1或2所述的不圆度测量装置的测量方法，其特征是，过程如下：启动测距传感器(7)、自动驱动器(10)和数据处理器(18)，测量开始，测距传感器(7)测得与被测对象(20)的距离为OA，自动驱动器(10)通过联轴器(16)、内齿轮(8)和外齿轮(9)驱动转动测量盘(6)转动一次，进而带动测距传感器(7)转动一次，根据n×a＝360°控制转动角度a，同时测距传感器(7)测得与被测对象(20)的距离为OB，以此类推，得到OC、OD、OE…；其中：A、B、C...An、Bn...表示被测对象(20)内壁上的测点；O表示转动测量盘(6)的圆心；a表示转动测量盘(6)每次转动的角度；数据处理器(18)取得以上数据后执行下列运算：
Figure FDA0003210435200000011
Figure FDA0003210435200000021
以此类推：
Figure FDA0003210435200000022
Amax＝max(AB，AC，AD...AKn)
Bmax＝max(BC，BD，BE...BA)
以此类推：
Knmax＝max(KnA，KnB，KnC...KnJn)
δ＝max(Amax，Bmax，...Knmax)
θ＝min(Amax，Bmax，...Knmax)
Figure FDA0003210435200000023
即为所测量的不圆度数值。
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