CN206073938U - 一种细长管直线度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种细长管直线度测量装置，包括被测管，所述的被测管设置于水平支撑架上，被测管内设置有可在被测管内滑动的光轴滑块，光轴滑块的一端嵌设共轴光束发射器，在共轴光束发射器出射光所在的被测管端口外临设光电准直仪，光电准直仪连接工控机和操作台；所述的共轴光束发射器发射出的平行光与光轴滑块共轴，所述光电准直仪的视场完全覆盖被测管的端口；本实用新型适用范围广，细长管直线度测量装置可以实现对细长管直线度与平行度同时的测量；同时，该装置对画圆运动的目标物体，如炮管等，可以测得细管画圆时的运动轨迹。本实用新型对传统的直线度测量装置产线改动量小，测量精度高、测量效率高，满足工业化大批量的测量需求。

Description

一种细长管直线度测量装置

技术领域

本实用新型属于检测测试技术领域，具体涉及一种细长管直线度测量装置。

背景技术

随着我国国民经济和科学技术的发展，细长管在工业装备、军事装备中的应用日益迫切。以石油化工产业的油管、军事装备工业中的各种炮管为例，它们对长管的内孔直线度有着不同的技术要求，直线度测量是平面度，平行度，垂直度，共轴度测量的基础，因此细长管直线度的检测装置和检测方法就显得尤为重要。

目前使用的大多直线度测量装置是人眼读数的, 测量精度低、测量效率低、仪器笨重，并且也没有通信接口,检测结果只能定性很难定量，实现精确测量有很多困难，最后导致长管产品质量无法保证。

发明内容

本实用新型提供一种细长管直线度测量装置，解决现有技术中细长管直线度检测装置测量精度低、测量效率低、仪器笨重等技术问题。

为了实现上述目的,本实用新型的技术解决方案是：

一种细长管直线度测量装置，包括被测管，所述的被测管设置于水平支撑架上，被测管内设置有可在被测管内滑动的光轴滑块，光轴滑块的一端嵌设共轴光束发射器，在共轴光束发射器出射光所在的被测管端口外临设光电准直仪，光电准直仪连接工控机和操作台；所述的共轴光束发射器发射出的平行光与光轴滑块共轴，所述光电准直仪的视场完全覆盖被测管的端口。

所述的光轴滑块中轴线位置上设置安装孔，共轴光束发射器设置于安装孔内，光轴滑块壁上设置有多个顶丝孔，多个顶丝孔内设置顶丝，共轴光束发射器通过所述的多个顶丝调整与光轴滑块的水平度。

在光轴滑块外还套设有滑块轴套，滑块轴套上设置有多个顶丝孔，多个顶丝孔内设置顶丝，光轴滑块通过所述的多个顶丝调整与滑块轴套的水平度。

所述的水平支撑架和光电准直仪上均设置有水平调整机构。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型适用范围广，细长管直线度测量装置可以实现对细长管直线度与平行度同时的测量；同时，该装置对画圆运动的目标物体，如炮管等，可以测得细管画圆时的运动轨迹。

2.本实用新型的对现有技术中传统的直线度测量装置产线改动量小，测量精度高、测量效率高，满足工业化大批量的测量需求。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的光轴滑块剖面示意图；

图3为本实用新型的光轴滑块与滑块轴套的安装示意图；

图4为本实用新型被测管直线度测量结果输出例图；

图5为本实用新型测量结果的计算方法示意图；

图中，1-被测管，2-光轴滑块，3-共轴光束发射器，4-光电准直仪，5-顶丝孔，6-滑块轴套。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明：

如图1、图2和图3所示，一种细长管直线度测量装置，包括被测管1，所述的被测管1设置于水平支撑架上，被测管1内设置有可在被测管1内滑动的光轴滑块2，光轴滑块2的一端嵌设共轴光束发射器3，在共轴光束发射器3出射光所在的被测管1端口外临设光电准直仪4，光电准直仪4连接工控机和操作台；所述的共轴光束发射器3发射出的平行光与光轴滑块2共轴，所述光电准直仪4的视场完全覆盖被测管1的端口。

所述的光轴滑块2中轴线位置上设置安装孔，共轴光束发射器3设置于安装孔内，光轴滑块2壁上设置有多个顶丝孔5，多个顶丝孔5内设置顶丝，共轴光束发射器3通过所述的多个顶丝调整与光轴滑块2的水平度。

在光轴滑块2外还套设有滑块轴套6，滑块轴套6上设置有多个顶丝孔5，多个顶丝孔5内设置顶丝，光轴滑块2通过所述的多个顶丝调整与滑块轴套6的水平度。

所述的和光电准直仪4上均设置有水平调整机构。

下面介绍本实用新的使用原理和过程：

调整光电准直仪4水平调整机构的基座螺母，使光电准直仪4基座中心的气泡位于中心位置。调整被测管的水平支撑架，使被测管与光电准直仪4接受部件位于同一高度，使用水平尺使被测管水平。

光轴滑块2的大小由被测管和共轴光束发射器3来决定,利用六个顶丝将共轴光束发射器3水平固定在光轴滑块2的安装孔内，然后将光轴滑块2放入被测管内。通过调节滑块轴套6的顶丝来调整共轴光束发射器3的光轴与光轴滑块2的外壁高度平行，光轴滑块2的长度不超过20mm，目的是保证测得的数据不是一个高频误差。

共轴光束发射器3出射时的发散角要小,其角度与光学镜片尺寸厚度都是经过严格计算得到的结果。将被测管的一端端口对准使光电准直仪4。这时在使光电准直仪4上可以看到一个圆斑或者是十字丝。通过数据处理，可以得到测得每点的三维空间坐标，测量结果参见图4。

测量的时候需要注意，第一次测量的首端要与第二次测量的尾端重合。这样即可得到一条完整的运动轨迹。

本实用新型的共轴光束发射器3,可以从外形做的很小,并且测量方便,不影响人工读数。共轴光束发射器3可直组装在其他长管直线度测量时用的光轴滑块2上，光轴滑块2外亦可套设滑块轴套6，以满足不同口径管材测量需求。

光电准直仪4通过ccd相机获取每次测量的图像,然后通过工控机来实现图像到数字的转换,最后测量结果以图片和数据的方式呈现。

每当光轴滑块2前进一定的距离，在光电准直仪4的接收屏上进行一次读数。进行多次的数据采集，并计算出每次读数时光轴滑块2的位置坐标，计算方法如下：

以接收屏上的水平方向直线为X轴，竖直方向直线为Y轴，被测管所在方向为Z轴建立三维坐标系。设此时光轴滑块2的位置A坐标为（x，y，z），接收屏上的激光点A′位置如图5所示，激光与光轴的夹角,如图，则可求得点A的三维坐标（x，y，z）：。

得到每个测量点的空间坐标后采用空间直线最小二乘法拟合的原理对这些点进行拟合。

空间直线的标准方程为：

从而化简可得到：

空间直线相当于上面2个方程表示的平面相交的直线，所以对直线进行拟合可以分别对这2个平面方程进行拟合，拟合方程所求得的近似值与实际值两者之差的平方和为：

根据最小二乘法的基本原理，利用上面的式子对a，b，c，d求偏导并且令其偏导全部为零：

则可以求出a，b，c，d的值分别为：

评价方式依据残差平方根的大小来确定的残差平方根越接近于0则表示直线度误差越小，残差平方根平均值表示系统整体残差在每个点上的平均残差，通过实际得到的数值可分析得出该被测细长管直线度误差很小。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种细长管直线度测量装置，包括被测管（1），其特征在于：所述的被测管（1）设置于水平支撑架上，被测管（1）内设置有可在被测管（1）内滑动的光轴滑块（2），光轴滑块（2）的一端嵌设共轴光束发射器（3），在共轴光束发射器（3）出射光所在的被测管（1）端口外临设光电准直仪（4），光电准直仪（4）连接工控机和操作台；所述的共轴光束发射器（3）发射出的平行光与光轴滑块（2）共轴，所述光电准直仪（4）的视场完全覆盖被测管（1）的端口。

2.根据权利要求1所述的细长管直线度测量装置，其特征在于：所述的光轴滑块（2）中轴线位置上设置安装孔，共轴光束发射器（3）设置于安装孔内，光轴滑块（2）壁上设置有多个顶丝孔（5），多个顶丝孔（5）内设置顶丝，共轴光束发射器（3）通过所述的多个顶丝调整与光轴滑块（2）的水平度。

3.根据权利要求1或2所述的细长管直线度测量装置，其特征在于：在光轴滑块（2）外还套设有滑块轴套（6），滑块轴套（6）上设置有多个顶丝孔（5），多个顶丝孔（5）内设置顶丝，光轴滑块（2）通过所述的多个顶丝调整与滑块轴套（6）的水平度。

4.根据权利要求3所述的细长管直线度测量装置，其特征在于：所述的水平支撑架和光电准直仪（4）上均设置有水平调整机构。