CN1632449A - 激光游标尺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光游标尺，它包括两段设有刻度指示的精密导轨和两支激光发射器，所述两段精密导轨通过一段中间固定尺连接成为一个直尺体，所述两支激光发射器分别安装在所述两段精密导轨上，并分别与所述两段精密导轨呈滑动配合，所述两支激光发射器的激光束射出方向与所述两段精密导轨的布置方向相垂直。该激光游标尺将精密导轨和激光发射器有机地结合为一体，充分利用了激光束能量集中、方向性好的特性和精密导轨移动定位准确的特点，可不接触设备或不停产而进行远距离测量，且能够方便地克服被测设备前方障碍物对测量的影响，其操作简单容易，不需要特殊训练，受环境和人为因素影响小，测量效率和精度高，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及采用激光束非接触检测设备的位置或几何参数的装置，具体地指一种激光游标尺。
背景技术
目前，对于设备的位置或者其几何参数的测量，特别是处于运转中的设备的两点之间的距离或尺寸的测量，一直采用传统的卷尺或光学仪器进行间接测量或停产测量，这是因为这些设备往往需要工作在高温、振动等的环境下或者在有障碍物的情况下，人们很难靠近它们而进行直接测量或者在不停产的情况下测量，对于大型工业设备而言更是如此。
例如要测量某一圆形设备的直经，在该圆形设备前方有障碍物时，简单地用长直尺是无法测量出正确结果的。传统的测量方法是在该圆形设备的前方两端设置两台经纬仪，先测量出圆形设备直径两端附近外延点之间的距离，再分别测量出两外延点到圆形设备直径两端的距离，最后通过计算它们之间的差值求出圆形设备的直经，其操作十分繁琐复杂。当圆形设备处于静止状态时，需要制作与圆形设备半经一样高的支架用于准确测量两外延点到圆形设备直径两端的距离。对于旋转运动状态的圆形设备，除具备上述条件外，还需要在靠近圆形设备直径两端的部位加装位移传感器，其测量工作的效率十分低下，且测量误差很大。而对于大型设备，还需要测量人员在高梯上爬上爬下，工作非常辛苦，且要面临高温、振动、旋转等不确定因素所带来的安全隐患。
由此可见，传统的测量工具及测量方法存在着很大的缺陷：其一是往往需要停产测量，既影响了生产进程，导致生产效率大幅下降，又使生产成本大幅增高；其二是测量工具相对原始，测量仪器的安装调整复杂，使得测量操作很不方便，测量效率相对偏低；其三是测量精度受人为因素和环境因素的影响较大，工作人员对测量仪器的使用和操作熟练程度、测量仪器太靠近被测设备所受现场环境的干扰等，都会导致测量误差变大，测量准确性变差。因此，传统的测量工具必须要求由专业人员操作，普通工作人员难以达到所要求的测量精度，其推广应用的难度很大。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术所存在的不足，提供一种可不接触设备或不停产而进行远距离测量的激光游标尺。该激光游标尺能够方便地克服被测设备前方障碍物对测量的影响，其操作简单容易，受环境和人为因素影响小，测量效率和精度高。
为实现此目的，本发明所设计的激光游标尺，包括两段设有刻度指示的精密导轨和两支激光发射器，所述两段精密导轨通过一段中间固定尺连接成为一个直尺体，所述两支激光发射器分别安装在所述两段精密导轨上，并分别与所述两段精密导轨呈滑动配合，所述两支激光发射器的激光束射出方向与所述两段精密导轨的布置方向相垂直。
进一步地，所述中间固定尺上设置有水泡仪，从而不需另外的辅助工具或仪器，就可以方便地确定所述直尺体的水平度，以满足两支激光束之间距离精密测量的要求。
进一步地，所述中间固定尺和/或精密导轨的下面设置有活动三脚架，从而不需另外的固定工作台或工作平面，就可以在使用时支承起所述直尺体，并调整好其测量高度，不使用时收回活动三脚架，使激光游标尺成为便携式的结构，方便携带和应用。
进一步地，所述激光发射器采用激光束俯仰角度可调节的激光发射器，以使激光游标尺的放置位置可以远低于被测设备，便于测量人员在较低的位置远距离测量巨大设备的尺寸。
本发明的工作原理是这样的：在被测量设备的前面与其平行地安装好激光游标尺，使两段精密导轨分别位于被测量设备上的两个测量点正前方位置，移动两段精密导轨上的两支激光发射器分别对准被测量设备上的两个测量点，由于两支激光发射器所发射出的激光束相互平行且与两段精密导轨垂直，故读出两激光束之间的两段精密导轨及一段中间固定尺的刻度数值，即可测出被测设备两点之间的尺寸，或两被测设备之间的距离。
本发明的优点在于：所设计的激光游标尺将两段精密导轨和两支激光发射器有机地结合为一体，充分利用了激光束能量集中、方向性好的特性和精密导轨移动定位准确的特点，可以测出大型设备、包括固定的和旋转运动的大型设备的任意两点之间的尺寸。该激光游标尺操作实施容易，不需要特殊训练，任何人经阅读使用说明书或经简单交待就可以使用，其测量方便、快捷、精确、高效，有效地克服高温、振动所带来的误差和被测量设备前方有障碍物所造成的影响，可解决长期困扰人们的大型设备几何尺寸测量的难题。同时，该激光游标尺结构简单、成本低廉、对测量环境适应性好、使用寿命长、应用范围广，具有巨大的社会价值和经济效益。
附图说明
图1为采用本发明的激光游标尺测量某设备的一个圆部件直经的结构示意图；
图2为图1的俯视结构示意图；
图3为图1的右视结构示意图；
图4为采用本发明的激光游标尺测量某设备的两个圆部件圆心距的结构示意图；
图5为图4的俯视结构示意图；
图6为图4的右视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的激光游标尺作进一步的详细描述：
图中所示的激光游标尺，具有两段设有刻度指示的精密导轨2和两支激光发射器1，两段精密导轨2通过一段中间固定尺3连接成为一个直尺体。两支激光发射器1分别安装在两段精密导轨2的滑块上，可沿两段精密导轨2自由滑动。两支激光发射器1的激光束射出方向与两段精密导轨2和一段中间固定尺3构成的直尺体相垂直。为了方便携带和使用，可在中间固定尺3和/或精密导轨2的下面设置数个高度可调节的活动三脚架5，用以支承并固定好直尺体。本实施例采用两个分别安装在两段精密导轨2端部的活动三脚架5。活动三脚架5上设计有强力磁铁平台8，用以牢靠吸附住直尺体，确保在地面不平整的情况下仍能很稳定方便地进行测量操作。中间固定尺3和/或精密导轨2可以采用折叠式连接结构或者分段式连接结构，这样在测量大型设备时只需将其展开或拼接组装即可，使用完毕后可以折叠或拆分收藏。中间固定尺3上设置有一水泡仪4，可以通过水泡仪4直接确定直尺体的水平度。
两支激光发射器1上设计了可调整激光发射筒俯仰角度的机构，在测量时可以方便地调整激光束射出的俯仰角度。这样，激光游标尺的测量位置可以远低于被测设备的测量点，避免了搭设大型支架的麻烦，也免除了测量人员在高梯上操作的辛劳，同时还可使激光游标尺远离被测设备，避免高温、振动、旋转等不良因素所带来的测量误差和安全隐患，这一点对大型设备的测量而言是非常重要的。两激光发射筒俯仰角度调整机构既具有单独调整的功能，也具有联动调整的功能，这样，除可测出设备同一水平面上两点间的距离外，还可测量不在同一水平面上的两点间的横向尺寸。
激光发射器1可以采用半导体激光器、气体激光器、固体激光器、液体激光器或红外激光器中的任何一种。对于便携式结构的激光游标尺，可采用半导体激光器，其优点是体积小、重量轻，可以方便地采用干电池或交直流变换器两种方式供电；其缺点是射出的激光束功率不够大，只能用于相对较近距离设备的测量。对于超远距离的设备测量，可以采用功率较大的气体激光器、固体激光器或液体激光器。而对于需要在夜间测量的情况，可以采用红外激光器，配以红外眼镜或红外望远系统来达到测量的目的。
激光发射器1前端的聚焦系统可以将所射出的激光束光斑调整得很细小，以便精密对准被测设备的测量点。激光束光斑最好呈十字型，以进一步确保其测量精度。对于不便于瞄准的被测设备，还可以在其测量点处安装光电接收耙，通过激光发射器1与光电接收耙的配合，来锁定测量点，保证测量的精确度。
图1～3为采用本发明的激光游标尺测量一个圆部件的直经的实例。图中所示的被测设备是一个圆部件6，在该圆部件6的前面还有影响测量的障碍物7，要测出该圆部件6的直径，显然无法用传统的直尺或拉尺实现。采用本发明测量时，首先根据现场条件选好两个活动三角架5的大致位置，适当地远离圆部件6，调整好其大致高度；然后将激光游标尺以平行于圆部件6直径的方向安装在活动三角架5的强力磁铁平台8上，并通过中间固定尺3上的水泡仪4调整好激光游标尺的水平度；再将两支激光发射器1的电源接通，在两段精密导轨2上移动两支激光发射器1，使两支激光发射器1发射出激光束分别对准圆部件6的直径两端；最后读出两激光束之间的两段精密导轨2及一段中间固定尺3的刻度数值，即可测出圆部件6的直径。
图4～6为采用本发明的激光游标尺测量两个圆部件圆心距的实例。图中所示的被测设备是两个旋转轮6，要测量两个旋转轮6之间的中心距，若两旋转轮6的温度为100℃以上，测量人员无法靠得太近，更不能触摸。采用本发明测量时，首先根据现场条件选好两个活动三角架5的大致位置，适当地远离两旋转轮6，调整好其大致高度；然后将激光游标尺以平行于两个旋转轮6的方向安装在活动三角架5的强力磁铁平台8上，并通过中间固定尺3上的水泡仪4调整好激光游标尺的水平度；再将两支激光发射器1的电源接通，在两段精密导轨2上移动两支激光发射器1，使两支激光发射器1发射出激光束分别对准两旋转轮6的圆心；最后读出两激光束之间的两段精密导轨2及一段中间固定尺3的刻度数值，即可测出两旋转轮6的圆心距。
Claims (9)
1.一种激光游标尺，包括两段设有刻度指示的精密导轨(2)和两支激光发射器(1)，其特征在于：所述两段精密导轨(2)通过一段中间固定尺(3)连接成为一个直尺体，所述两支激光发射器(1)分别安装在所述两段精密导轨(2)上，并分别与所述两段精密导轨(2)呈滑动配合，所述两支激光发射器(1)的激光束射出方向与所述两段精密导轨(2)的布置方向相垂直。
2.根据权利要求1所述的激光游标尺，其特征在于：所说的中间固定尺(3)上设置有确定所述直尺体水平度的水泡仪(4)。
3.根据权利要求1或2所述的激光游标尺，其特征在于：所说的中间固定尺(3)和/或所说的精密导轨(2)的下面设置有支承所述直尺体的活动三脚架(5)。
4.根据权利要求3所述的激光游标尺，其特征在于：所说的中间固定尺(3)和/或所说的精密导轨(2)与其下面的活动三脚架(5)之间还设置有能牢靠吸附所述直尺体的强力磁铁平台(8)。
5.根据权利要求1或2所述的激光游标尺，其特征在于：所说的中间固定尺(3)和/或所说的精密导轨(2)采用折叠式连接结构或者分段式连接结构。
6.根据权利要求1或2所述的激光游标尺，其特征在于：所说的激光发射器(1)采用激光束俯仰角度可调节的激光发射器。
7.根据权利要求1或2所述的激光游标尺，其特征在于：所说的激光发射器(1)采用半导体激光器、气体激光器、固体激光器、液体激光器或红外激光器中的任何一种。
8.根据权利要求1或2所述的激光游标尺，其特征在于：所说的激光发射器(1)采用激光束光斑呈十字型的激光发射器。
9.根据权利要求1或2所述的激光游标尺，其特征在于：所说的激光发射器(1)采用与光电接收耙相配合的激光发射器，所述光电接收耙安装在被测设备的测量点上。
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