CN115930807A - 一种圆弧测量装置及圆弧测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种圆弧测量装置及圆弧测量方法，设计测量装置领域，该装置包括：光线测距机构，用于发射两组光线，每组光线由共线反向的两束光线组成，两组光线相互平行且具有固定距离；所述光线测距机构用于测量每组光线和圆弧板内弧面相交后的两点的间距；姿态调节机构，连接于所述光线测距机构上，搭接于待测圆弧板端部，用于使两组光线所在平面和圆弧板的轴线垂直；计算机构，其和所述光线测距机构信号连接，用于根据所述间距和所述固定距离计算圆弧板内弧面的半径。本申请具有简化圆弧板内弧面半径测量的效果。

Description

一种圆弧测量装置及圆弧测量方法

技术领域

本申请涉及测量装置领域，特别涉及一种圆弧测量装置及圆弧测量方法。

背景技术

在钢结构制造领域，经常有钢板油压成圆弧型，而圆弧板需要进行多次油压才能成型到位；在这过程中，工作人员需要不停的使用样板比对圆弧板内弧面的实际半径，判断圆弧板压型是否到位。

在实际生产中，会生产各种尺寸的圆弧板，这样的话，就需要不同尺寸的样板，导致样板的数量较多，工作人员测量圆弧板内弧面半径时需要从多个样板中选择合适的和圆弧板进行比对，给圆弧板内弧面半径的测量造成了诸多不便，因此，亟需一种可以测量多种圆弧半径的测量装置来简化圆弧板内弧面半径的测量。

发明内容

本申请实施例提供一种圆弧测量装置及圆弧测量方法，以实现多种圆弧半径的测量，从而简化圆弧板内弧面半径的测量。

第一方面，提供了一种圆弧测量装置，其包括：光线测距机构，用于发射两组光线，每组光线由共线反向的两束光线组成，两组光线相互平行且具有固定距离；所述光线测距机构用于测量每组光线和圆弧板内弧面相交后的两点的间距；姿态调节机构，连接于所述光线测距机构上，搭接于待测圆弧板端部，用于使两组光线所在平面和圆弧板的轴线垂直；计算机构，其和所述光线测距机构信号连接，用于根据所述间距和所述固定距离计算圆弧板内弧面的半径。

一些实施例中，所述姿态调节机构包括：连接板，其一侧连接于所述光线测距机构上；贴合板，其一侧固定连接于所述连接板远离光线测距机构的一侧，其底面和两组光线所在平面平行。

一些实施例中，所述贴合板具有磁性。

一些实施例中，所述光线测距机构包括外壳和激光测距仪；所述激光测距仪设置有两个，均安装于所述外壳内，且均可发射共线反向的两束光线。

一些实施例中，所述外壳靠近所述姿态调节机构的一侧设置有凸出部，所述凸出部沿光线延伸方向的宽度小于所述外壳沿光线延伸方向的宽度。

一些实施例中，所述凸出部远离所述外壳的一侧设置有用于将所述凸出部吸附于圆弧板上的吸附件。

一些实施例中，所述吸附件为磁铁。

一些实施例中，所述吸附件为真空吸盘。

第二方面，提供了一种圆弧测量方法，其包括以下步骤：将姿态调节机构搭接于圆弧板中部的顶端；打开光线测距机构，使其发射两组相互平行且具有固定距离的光线，使光线均能够照射到圆弧板的内弧面上，测量得到每组光线和圆弧板内弧面相交后的两点的间距；计算机构接收光线测距机构得到的两组间距，结合所述固定距离，计算得到圆弧板内弧面的半径。

一些实施例中，根据两个间距和固定距离计算出圆弧板内弧面的半径具体包括：

所述计算机构(3)计算内弧面的半径依据公式：

其中，R为圆弧板内弧面的半径，d为两组相互平行的光线之间的固定距离,B为靠近圆弧板轴线的一组光线对应的间距，L为另一组光线对应的间距。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种圆弧测量装置，当工作人员使用圆弧测量装置对生产过程中圆弧板内弧面的半径进行测量时，打开光线测距机构，使其发射出两组具有确定距离的光线；光线遇圆弧板内弧面进行反射，光线测距机构接收到反射光线后，测量出每组光线和圆弧板内弧面相交后的长度；此时，两组光线分别和圆弧板内弧面相交后的两点的间距、两组光线的固定距离已知，计算机构根据这三个已知数据得出圆弧板内弧面的半径；综上所述，一个圆弧测量装置可以测量出多个圆弧板内弧面的半径，避免使用测量尺寸的样板，简化了圆弧板内弧面半径的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中圆弧测量装置的整体结构示意图；

图2是本申请实施例中圆弧测量装置和圆弧板配合的示意图；

图3是本申请实施例中半径计算的几何原理图。

附图标记：

1、光线测距机构；11、外壳；12、激光测距仪；2、姿态调节机构；21、连接板；22、贴合板；3、计算机构；31、显示屏；4、凸出部；5、吸附件；51、磁铁。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种圆弧测量装置，其可以测量出多个圆弧板内弧面的半径，简化了圆弧板内弧面半径的测量。

结合图1和图2，一种圆弧测量装置包括光线测距机构1、姿态调节机构2和计算机构3；光线测距机构1用于发射两组光线，每组光线由共线反向的两束光线组成，两组光线相互平行且具有固定距离，当光线测距机构1发射光线后，其能测量每组光线和圆弧板内弧面相交后的两点的间距；姿态调节机构2连接于光线测距机构1上，其使用时搭接于待测圆弧板端部，用于使两组光线所在平面和圆弧板的轴线垂直；计算机构3和光线测距机构1信号连接，用于根据间距和固定距离计算圆弧板内弧面的半径。

具体的，参照图2，光线测距机构1包括外壳11和激光测距仪12，激光测距仪12平行设置有两个，两个激光测距仪12均安装于外壳11内，每个激光测距仪12均可发射共线反向的两束光线，外壳11对应于激光测距仪12光线发射口的位置处开设有通孔；由于激光肉眼可见，操作人员根据看到的激光束调节激光照射的位置，使得每组光线均能照射到圆弧板的内弧面上；当光线从激光测距仪12发出后，激光抵达内弧面后经过漫反射重新回到激光测距仪12的信号接收端，激光测距仪12测量出每组光线和圆弧板内弧面相交后的两点的间距。

在其他实施方式中，两个激光测距仪12还可以使用两个红外线测距仪代替，每个红外测距仪均可发射共线反向的两束光线，两个红外线测距仪发射的光线同样要保证平行，但是由于操作人员无法看到红外线光束，调节起来不如激光测距仪12方便，因此，本申请实施例优选激光测距仪12。

当钢板被压成圆弧板后，圆弧板的内弧面相当于圆柱面的一部分，因此要想测量圆弧板内弧面的半径，需要保证测量的平面和圆弧板轴线的垂直度，本申请中的测量平面即两组激光光束所在平面，因此，对圆弧板内弧面的半径进行测量时，需要保证两组激光光束所在平面和圆弧板的轴线垂直，为此，设置了姿态调节机构2。

由于圆弧板的轴线为虚体，因此，需要借助圆弧板的实体特征来间接保证两组激光光束所在平面和圆弧板轴线的垂直度；从钢板的加工特征来看，当钢板被压成圆弧板后，其上下两个端面和圆弧板的轴线垂直度较好，因此，可借助圆弧板的上下端面来间接地保证两组激光光束所在平面和圆弧板轴线的垂直度。

基于上述分析，在本申请实施例的优选方案中，结合图1和图2，姿态调节机构2包括连接板21和贴合板22；连接板21的底部垂直固接于外壳11的顶部，贴合板22垂直固接于连接板21的顶部，其底面和两组光线所在平面平行；贴合板22和圆弧板的端面贴合后，两组光线所在平面和圆弧板的端面具有良好的平行度，由于圆弧板的端面和圆弧板的轴线具有良好的垂直度，因此，间接地保证了两束光线所在平面和圆弧板的轴线垂直度。

当工作人员使用圆弧测量装置对圆弧板内弧面的半径进行测量时，将贴合板22贴合在圆弧板靠近中部的端面上，然后根据实际情况转动转动外壳11，使两组激光均能照射在圆弧板的内弧面上，操作较为方便快捷。

需要说明的是，本申请实施例中优选的是连接板21垂直固接于外壳11的顶部，连接板21不一定是规则的平板，其他不规则结构也可，能对贴合板22和外壳11之间起到连接作用即可；贴合板22也不一定是规则的平板，其为不规则的板也行，只要保证其底面和两组光线所在平面平行即可。

在其他实施方式中，姿态调节机构2也可以选用其他的结构来代替，能够保证在使用圆弧测量装置时，两束光线所在平面和圆弧板的轴线垂直即可。

工作人员在使用过程中发现，为了保证贴合板22和圆弧板端面良好的贴合，工作人员在使用过程中，需要使用人力保持贴合板22和圆弧板之间的贴合；为了使贴合板22和圆弧板之间的贴合更加方便，贴合板22具有磁性，具体实施时，可以对贴合板22进行磁化或者贴合板22使用铁板，在铁板的上表面吸附上磁性材质；当工作人员将贴合板22贴合在圆弧板的端面后，贴合板22通过磁吸力自行吸附在圆弧板上。

在实际生产过程中，有时候会存在一些半径较小的圆弧板，当外壳11和圆弧板抵接后，贴合板22还可能没有贴合到圆弧板的顶端，为了解决此问题，可以加长贴合板22的长度，但是，随着贴合板22长度的增加，贴合板22抗弯能力变差，从而影响测量结果，为此，结合图1和图2，在外壳11靠近贴合板22的一侧一体成型有凸出部4，凸出部4沿光束延伸方向的宽度小于外壳11沿光束延伸方向的宽度，贴合板22固定连接在凸出部4的顶部；通过这样的设置，能够减小贴合板22的长度，同时使得圆弧测量装置能够适应更小半径的圆弧板。

进一步的，由于圆弧板的厚度有限，因此，贴合板22和圆弧板之间的吸力也有限，工作人员在使用圆弧测量装置的过程中，外壳11可能会存在一定的偏斜，从而影响内弧面半径的测量精度；为了稳定外壳11的姿态，参照图1，凸出部4靠近贴合板22的一侧固定连接有用于将凸出部4吸附于圆弧板上的吸附件5。

具体的，吸附件5为磁铁51；当工作人员使用圆弧测量装置时，磁铁51能够吸附在圆弧板上，减少圆弧测量装置使用过程中外壳11的偏斜；除此之外，当磁铁51吸附于圆弧板上之后，磁铁51对凸出部4形成了一定支撑，使得贴合板22不易从圆弧板的端面上翘起，更加有利于保持两组光线所在平面和圆弧板轴线之间的垂直度，进一步的提高了圆弧测量装置的测量精度。

在其他实施方式中，吸附件5还可以为真空吸盘，但是使用过程中需要注意的是，要先对圆弧板内弧面上的杂质进行清理，以保证真空吸盘和圆弧板之间吸附的可靠性。

通过以上所有设置后，两组光线之间的固定距离在设计时就确定的，两组光线和圆弧板内弧面相交后的两点的间距也可以通过激光测距仪12准确得出，计算机构3可以根据固定距离和测量得出的两个间距精确的算出圆弧板内弧面的半径。

具体的，参照图2，计算机构3包括计算芯片(图中未示出)和显示屏31；计算芯片和激光测距仪12进行信号连接，计算芯片采用普通的数据处理芯片即可；显示屏31和计算芯片信号连接，用于显示计算芯片计算出的半径值。

本申请实施例还公开了一种圆弧测量方法，包括以下步骤：

S1.将姿态调节机构2搭接于圆弧板中部的顶端；

S2.打开光线测距机构1，使其发射两组相互平行且具有固定距离的光线，使光线均能够照射到圆弧板的内弧面上，测量得到每组光线和圆弧板内弧面相交后的两点的间距；

S3.计算机构3接收光线测距机构1得到的两组间距，结合固定距离，计算得到圆弧板内弧面的半径。

对于步骤S1和步骤S2而言，结合图1和图2，其具体操作方法为：

S11.将贴合板22贴合在圆弧板中部的顶端上；

S21.打开激光测距仪12，根据实际情况转动外壳11，使两组光线均能够照射到圆弧板的内弧面上。

对于步骤S3中计算机构3计算内弧面的半径所依据的公式为：

其具体推导过程为：

设圆弧板内弧面的半径为R，两组相互平行的光线之间的固定距离为d,靠近圆弧板轴线的一组光线对应的间距为B，另一组光线对应的间距为L，靠近圆弧板轴线的一组光线到圆弧板轴线的距离为h；

那么，根据圆的半径和弦长之间的关系可以得到如下等式：

等式1：

等式2：

联立等式1和等式2，即可得出

本申请实施例的实施原理：当工作人员使用圆弧测量装置对圆弧板内弧面的半径进行测量时，先将贴合板贴合在圆弧板内弧面中部的顶端上，然后打开激光测距仪发射两组光线，使两组光线均照射在圆弧板的内弧面上，圆弧板的内弧面半径值在显示屏上显示；一个圆弧测量装置可以测量出多个圆弧板内弧面的半径，简化了圆弧板内弧面半径的测量；同时，由于圆弧测量装置是间接的通过激光对半径进行测量，不存在磨损的现象，使得圆弧测量装置能够较好的保持测量精度。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种圆弧测量装置，其特征在于，包括：

光线测距机构(1)，用于发射两组光线，每组光线由共线反向的两束光线组成，两组光线相互平行且具有固定距离；所述光线测距机构(1)用于测量每组光线和圆弧板内弧面相交后的两点的间距；

姿态调节机构(2)，连接于所述光线测距机构(1)上，搭接于待测圆弧板端部，用于使两组光线所在平面和圆弧板的轴线垂直；

计算机构(3)，其和所述光线测距机构(1)信号连接，用于根据所述间距和所述固定距离计算圆弧板内弧面的半径。

2.如权利要求1所述的一种圆弧测量装置，其特征在于：所述姿态调节机构(2)包括：

连接板(21)，其一侧连接于所述光线测距机构(1)上；

贴合板(22)，其一侧固定连接于所述连接板(21)远离光线测距机构(1)的一侧，其底面和两组光线所在平面平行。

3.如权利要求2所述的一种圆弧测量装置，其特征在于：所述贴合板(22)具有磁性。

4.如权利要求1所述的一种圆弧测量装置，其特征在于：所述光线测距机构(1)包括外壳(11)和激光测距仪(12)；

所述激光测距仪(12)设置有两个，均安装于所述外壳(11)内，且均可发射共线反向的两束光线。

5.如权利要求4所述的一种圆弧测量装置，其特征在于：所述外壳(11)靠近所述姿态调节机构(2)的一侧设置有凸出部(4)，所述凸出部(4)沿光线延伸方向的宽度小于所述外壳(11)沿光线延伸方向的宽度。

6.如权利要求5所述的一种圆弧测量装置，其特征在于：所述凸出部(4)远离所述外壳(11)的一侧设置有用于将所述凸出部(4)吸附于圆弧板上的吸附件(5)。

7.如权利要求6所述的一种圆弧测量装置，其特征在于：所述吸附件(5)为磁铁(51)。

8.如权利要求6所述的一种圆弧测量装置，其特征在于：所述吸附件(5)为真空吸盘。

9.一种基于权利要求1-8任意一项所述装置的一种圆弧测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将姿态调节机构(2)搭接于圆弧板中部的顶端；

打开光线测距机构(1)，使其发射两组相互平行且具有固定距离的光线，使光线均能够照射到圆弧板的内弧面上，测量得到每组光线和圆弧板内弧面相交后的两点的间距；

计算机构(3)接收光线测距机构(1)得到的两组间距，结合所述固定距离，计算得到圆弧板内弧面的半径。

10.如权利要求9所述的一种圆弧测量方法，其特征在于：所述计算机构(3)计算内弧面的半径依据公式：

其中，R为圆弧板内弧面的半径，d为两组相互平行的光线之间的固定距离,B为靠近圆弧板轴线的一组光线对应的间距，L为另一组光线对应的间距。

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