CN210198283U - 一种弯曲半径的测量装置及其设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种弯曲半径的测量装置及其设备，用于解决现有技术中测量弯曲部件的弯曲半径方法存在较大误差的问题。所述装置包括比对弹性件和游标尺，其中：所述游标尺包括主尺和游标；所述主尺上刻度为零的一端设置有固定块，所述游标中靠近所述固定块的一端设置有滑动块；所述比对弹性件的一端与所述固定块连接，所述比对弹性件的另一端与所述滑动块连接；其中，所述比对弹性件为圆弧形状的弹性元件，所述比对弹性件的弯曲程度随所述滑动块的移动发生变化。

Description

一种弯曲半径的测量装置及其设备

技术领域

本实用新型涉及测量领域，尤其涉及一种弯曲半径的测量装置及其设备。

背景技术

在化工、电力、机械、航天等行业的实际施工过程中，往往会用到各类弯管或电缆等弯曲部件。而不同应用场景中所要实现的具体功能对各类弯曲部件的弯曲半径的要求也不同，若某个弯曲部件的弯曲半径不满足要求，则可能无法正常实现其功能，甚至会缩短其使用寿命。因此，做好弯曲部件的弯曲半径的测量工作，以确保各个弯曲部件的弯曲半径满足要求，对弯曲部件功能的实现具有重要意义。

目前，针对弯曲部件的弯曲半径的测量，往往需要先测得弯曲部件的弧长和该弯曲部件对应的弦长，再进行后期计算得到弯曲部件的弯曲半径。然而，这种方法在实施过程中，现场测量得到的弯曲部件的弧长和弦长往往会存在一定的误差，这就会使得后期计算的弯曲半径的误差较大的问题。

因此，急需提供一种新的弯曲半径的测量设备以应对现有技术中的上述问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种弯曲半径的测量装置以及弯曲半径的测量设备，以解决现有技术中测量弯曲部件的弯曲半径方法存在较大误差的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：第一方面，本实用新型实施例提供了一种弯曲半径的测量装置，包括比对弹性件和游标尺，其中：

所述游标尺包括主尺和游标；

所述主尺上刻度为零的一端设置有固定块，所述游标中靠近所述固定块的一端设置有滑动块；

所述比对弹性件的一端与所述固定块连接，所述比对弹性件的另一端与所述滑动块连接；

其中，所述比对弹性件为圆弧形状的弹性元件，所述比对弹性件的弯曲程度随所述滑动块的移动发生变化。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种装弯曲半径的测量设备，包括：第一方面提供的弯曲半径的测量装置。

这样，当技术人员采用本实用新型实施例提供的弯曲半径的测量装置对弯曲部件的弯曲半径进行测量时，只需要将比对弹性件的弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲程度进行对比，并在比对弹性件的弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲程度相似时，便可以通过游标尺测量得到该比对弹性件的弦长，再结合比对弹性件的已知弧长便可以得到该比对弹性件的弯曲半径。由于测量过程中，比对弹性件的弧长是已知的，也就不会产生弧长的测量误差，且比对弹性件的弦长通过游标尺测得，降低了弦长的测量误差，因此也就减少了弯曲半径后期在计算过程中产生的误差，提高了弯曲半径的测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置中实现数据获取到显示的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种包含显示屏的弯曲半径的测量装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种包含显示屏的弯曲半径的测量装置中游标的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种包含显示屏的弯曲半径的测量装置中游标位置处的剖面结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置中游标与滑动块通过内嵌固定螺钉的连接的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置中游标与滑动块通过连接板连接的示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置中的连接板的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置的紧固螺钉设置在滑动块上方的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置的紧固螺钉设置在滑动块的中间区域的结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置的紧固螺钉设置在滑动块下方的示意图；

图12本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置的测量原理示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型实施例提供一种弯曲半径的测量装置及其设备，包括比对弹性件和游标尺，其中：游标尺包括主尺和游标；该主尺上刻度为零的一端设置有固定块，游标中靠近该固定块的一端设置有滑动块；比对弹性件的一端与该固定块连接，比对弹性件的另一端与滑动块连接；其中，该比对弹性件为圆弧形状的弹性元件，该比对弹性件的弯曲程度随滑动块的移动发生变化。

采用该弯曲半径的测量装置及其设备对弯曲部件的弯曲半径进行测量时，能够将比对弹性件的弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲部位的弯曲程度进行比对，在比对弹性件的弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲部位的弯曲程度相似时，通过游标尺测量得到该比对弹性件的弦长，再结合比对弹性件的已知弧长便可以得到该比对弹性件的弯曲半径。在此测量过程中，由于比对弹性件的弧长是已知的，也就不会产生弧长的测量误差，且比对弹性件的弦长通过游标尺测得，能够降低弦长的测量误差，因此也就减少了弯曲半径后期在计算过程中产生的误差，提高了弯曲半径的测量精度。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

如图1所示，为实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置的结构示意图。在图1中，该装置包括比对弹性件11和游标尺12，其中：游标尺12包括主尺121和游标122；主尺121上刻度为零的一端设置有固定块13，游标122中靠近固定块13的一端设置有滑动块14；比对弹性件11的一端与固定块13连接，比对弹性件11的另一端与滑动块14连接；其中，比对弹性件11为圆弧形状的弹性元件，比对弹性件11的弯曲程度随滑动块14的移动发生变化。

在本实用新型实施例中，为了便于调节比对弹性件11的弯曲程度，可以将比对弹性件11的一端与固定块13连接固定起来，将比对弹性件11的另一端与滑动块14连接，该滑动块14与游标122连接，使得比对弹性件11可以随游标122滑动而改变其弯曲程度，进而使得比对弹性件11的弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲程度相似。而为了便于通过比对弹性件11的弯曲半径得到待测量的弯曲部件的弯曲半径，固定块13可设置在主尺121上刻度为零的位置处，滑动块可设置在游标中靠近固定块13的一端。

可选地，为了简化测量人员测量待测量的弯曲部件的弯曲半径，提高弯曲半径的测量效率，避免弯曲半径在后期计算过程中出现因数据记录失误导致的重大误差，如图2～5所示，本实用新型实施例提供的弯曲半径的测量装置还可以包括数据获取模块124、数据接收模块125、数据处理模块126和显示屏123；

数据获取模块124包括动栅1221和定栅1211，该动栅1221设置在游标122上，该定栅1211设置在主尺121上；

数据接收模块125与数据获取模块124电连接；

数据处理模块126与数据接收模块125电连接；

数据处理模块126与显示屏123电连接；

显示屏123设置在游标122上。

如图2所示，为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置中实现数据获取到显示的内部结构示意图，其中，数据接收模块125与数据获取模块124电连接，数据获取模块通过动栅1221和定栅1211的相对位置获取游标在主尺上的刻度位置，数据接收模块可从数据获取模块获取游标在主尺上的刻度位置；数据处理模块126与数据接收模块125电连接，以从数据接收模块125获取游标在主尺上的刻度位置，并基于该刻度位置计算得到比对弹性件的弯曲半径；数据处理模块126与显示屏123电连接，以将计算得到的弯曲半径发送给显示屏123并在显示屏124上展示。

该显示屏123可由游标122内的电池提供电源，以维持显示屏123的正常工作。

应理解，比对弹性件11的弯曲半径的计算往往需要比对弹性件11的弧长和弦长这两个参数，而由于比对弹性件11的弧长是固定且已知的，且数据获取单元只能获取到比对弹性件11的弦长，因此数据处理模块126中除了包括数据输入单元和数据输出单元，还可以包括存储单元。该存储单元既可以存储比对弹性件11的弧长，通过数据接收模块125获取到的数据，还可以存储用于计算弯曲半径的计算机程序。

此外，数据处理模块126中的数据输入单元可将数据接收模块125获取到的数据输入到数据处理模块126中；数据处理模块126中的数据输出单元可将数据处理模块126计算得到的弯曲半径输出至显示屏123，以使得显示屏123显示计算得到的弯曲半径。

应理解，数据获取模块124中的动栅1221和定栅1211用于获取游标122的移动距离，如图3所示，该定栅1211均匀地设置在主尺121上，如图4所示，该动栅1221均匀地设置在游标122上。

如图5所示，为本实用新型实施例提供的一种包含显示屏的弯曲半径的测量装置中游标位置处的剖面结构示意图，且该剖面图的剖取部位为图3中的部位A—A。在图5中，图3中的A—A位置处的剖面结构从左至右包括显示屏123、游标122、动栅1221、定栅1211和主尺121。

可选地，为了使比对弹性件11的一端固定在固定块13上，另一端固定在滑动块14上，以避免比对弹性件11在测量过程中从弯曲半径的测量装置中脱落，从而保证测量结果的准确性，在本实用新型实施例中，比对弹性件11的一端可与固定块13焊接或通过固定螺钉连接；比对弹性件11的另一端可与滑动块14焊接或通过固定螺钉连接。

可选地，为了避免比对弹性件11的两端过于靠近，使得比对弹性件11发生的形变大于其自身的弹性极限，在本实用新型实施例中，主尺121的预设初始位置设置有定位销15；该预设初始位置为滑动块14距离固定块13预设距离最短的位置处。

其中，滑动块14距离固定块13预设距离最短的位置时，滑动块14与固定块13之间的距离也可以是比对弹性件11能够测量的最短弯曲半径对应的弦长。应理解，该预设初始位置可根据比对弹性件11的长度与数显游标尺12的尺寸进行相应地调整。

可选地，为了在比对弹性件11的弯曲程度随滑动块的移动发生变化的过程中，实现游标122的测量功能。在本实用新型实施例中，可将滑动块14与游标122连接在一起，成为一个整体，则游标122与滑动块14的连接方式包括下述至少一种：

通过在滑动块14与游标122内部设置固定螺钉21，连接游标122和滑动块14；

通过在游标122和滑动块14之间的表面连接位置处设置固定螺钉21和连接板22，连接游标122和滑动块14。

如图6所示，为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置中游标122与滑动块14通过内嵌固定螺钉61的连接的结构示意图，在图6中，固定螺钉61内嵌在游标122与滑动块14内，且固定螺钉61的一端在游标122内，另一端在滑动块14内。

如图7所示，为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置中游标122与滑动块14通过连接板62连接的示意图；图中连接板62的一端设置在游标122的表面上，另一端设置在滑动块14的表面上，且连接板62通过固定螺钉61分别将两端固定在游标122与滑动块14的表面上。其中，固定螺钉61与连接板62的组合方式可详见图8。

可选地，为了使弯曲半径的测量装置在确保准确度的情况下，尽可能地扩大测量范围，在本实用新型的实施例中，比对弹性件11的长度大于主尺121的长度，以避免比对弹性件11的长度不够导致测量范围被限制的情况。

可选地，为了使比对弹性件11的弹性度与柔软度能够满足测量条件，以使得比对弹性件11能够尽可能地与待测量的弯曲部件的弯曲部位的弯曲程度相重合。在本实用新型实施例中，比对弹性件11的材料具体可包括弹簧钢。

可选地，为了使固定块13与滑动块14能够更好地帮助比对弹性件11固定比对弹性件11的两端，进而实现比对弹性件11与待测量的弯曲部件的弯曲部位的弯曲程度重合的功能，在本实用新型实施例中，固定块13与滑动块14的材料包括下述至少一种：

聚乙烯；

聚丙烯；

铁；

铜。

在实际测量时，首先，可旋开紧固螺钉16，以使得滑动块14与游标122能够在主尺121上定位销15的右侧移动；然后，随着滑动块14与游标122的移动，将比对弹性件11的弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲程度进行对比，以使得比对弹性件11弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲程度尽可能相似；再，在比对弹性件11弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲程度相似时，确定滑动块14与游标122的位置；最后，为了保护弯曲半径的测量装置的结构，以保证测量结果的准确性，在测量完毕后，可将滑动块14移动到设置有定位销15的预设初始位置。

可选地，为了方便测量人员使用能够固定住滑动块14与游标122，避免滑动块14与游标122在不必滑动的时候随意滑动，紧固螺钉16可设置在滑动块14的上方、下方或中间区域的位置处，或者紧固螺钉16还可设置在游标122上。如图9所示，为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置的紧固螺钉16设置在滑动块14的上方的结构示意图；如图10所示，为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置的紧固螺钉16设置在滑动块14的中间区域的结构示意图；如图11所示，为本实用新型实施例提供的一种弯曲半径的测量装置的紧固螺钉16设置在游标122的下方的结构示意图。

下面结合图12所示的弯曲半径的测量装置的测量原理示意图，对本实用新型实施例中的数据处理模块1226将数据获取模块124获取的刻度值计算转化为弯曲半径的计算过程进行详细介绍。

假设当滑动块14移动到设置有定位销15的预设初始位置时，固定块13与滑动块14之间的距离为L₁；滑动块14从设置有定位销15的预设初始位置移动到目标测量位置之间的距离为L₂；比对弹性件11的长度为L₃。

需要说明的是，由于固定块13与滑动块14具有一定的宽度，为了避免固定块13与滑动块14的宽度影响测量结果，在本实用新型实施例中，L₁的长度包括

倍的固定块13的宽度，L₂的长度包括

倍的滑动块14的宽度。

由于比对弹性件11为圆弧形状的弹性元件，由图12可知，当滑动块14移动到目标测量位置时，该比对弹性件的半弦长为X＝(L₁+L₂)/2，比对弹性件11的半弧长为L＝L₃/2,设待测弯曲部件的弯曲部位的弯曲半径为R。

基于半径、半弦长和半弧长之间的关系，可以得到下述方程式：

采用数值解法原理：设有函数

并将其按泰勒级数在R^(K)处展开并只取一次项可得：

其中，R^(K)为R的第K(K＝0,1,2,3…)次解。

为了方便计算，令

令

令

δ＝R-R^(K) (6)

则式(3)可简化为：

f(R)＝Bδ-I (7)

为了较精确地求得R，以使得f(R)→0，则令f(R)＝min，并根据最小二乘法的原理可得：

由此可解出δ的值，然后根据式(6)可计算得到

R＝δ+R^(K) (9)

将式(9)计算得到的R作为新的R^(K)带入式(4)与式(5)中，以重新计算I的值与B的值，并基于式(8)计算δ的值，基于式(9)重新计算R的值，直至δ→0为止。

第一次给定初解：考虑到

的值通常较小，则可将

按泰勒级数展开为

并结合式(1)，可得：

求解式(10)得到的近似解可作为初解，即

为了能将上述计算步骤应用于本实用新型实施例，可将上述计算步骤转换成可由数据处理模块126中处理数据的计算机程序，并将该计算机程序存储到数据处理模块126中的存储单元。

此外，为了尽可能地减小误差，可设置判据δ为较小的值，如1×10^-8以得到误差较小的解。

采用本实用新型实施例提供的弯曲半径的测量装置对弯曲部件的弯曲半径进行测量时，只需要将比对弹性件的弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲程度进行对比，并在比对弹性件的弯曲程度与待测量的弯曲部件的弯曲程度相似时，便可以通过游标尺测量得到该比对弹性件的弦长，再结合比对弹性件的已知弧长便可以得到该比对弹性件的弯曲半径。由于测量过程中，比对弹性件的弧长是已知的，也就不会产生弧长的测量误差，且比对弹性件的弦长通过游标尺测得，降低了弦长的测量误差，因此也就减少了弯曲半径后期在计算过程中产生的误差，提高了弯曲半径的测量精度。

本实用新型实施例还提供一种弯曲半径的测量设备，该弯曲半径的测量设备可以包括上述所述的弯曲半径的测量装置。应理解，该弯曲半径的测量设备在实际应用中包括但不限于本实用新型提供的实施例中的至少一种。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种弯曲半径的测量装置，其特征在于，所述装置包括比对弹性件和游标尺，其中：

所述游标尺包括主尺和游标；

所述主尺上刻度为零的一端设置有固定块，所述游标中靠近所述固定块的一端设置有滑动块；

所述比对弹性件的一端与所述固定块连接，所述比对弹性件的另一端与所述滑动块连接；

其中，所述比对弹性件为圆弧形状的弹性元件，所述比对弹性件的弯曲程度随所述滑动块的移动发生变化。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括数据获取模块、数据接收模块、数据处理模块和显示屏；

所述数据获取模块包括动栅和定栅，所述动栅设置在所述游标上，所述定栅设置在所述主尺上；

所述数据接收模块与所述数据获取模块电连接；

所述数据处理模块与所述数据接收模块电连接；

所述数据处理模块与所述显示屏电连接；

所述显示屏设置在所述游标上。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述比对弹性件的一端与所述固定块焊接或通过固定螺钉连接。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述比对弹性件的另一端与所述滑动块焊接或通过固定螺钉连接。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主尺的预设初始位置设置有定位销；

所述预设初始位置为所述滑动块距离所述固定块预设距离最短的位置处。

6.如权利要求1或5所述的装置，其特征在于，所述游标与所述滑动块的连接方式包括下述至少一种：

通过在所述滑动块与所述游标内部设置固定螺钉，连接所述游标和所述滑动块；

通过在所述游标和所述滑动块之间的表面连接位置处设置固定螺钉和连接板，连接所述游标和所述滑动块。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述比对弹性件的长度大于所述主尺的长度。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述比对弹性件的材料包括弹簧钢。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定块与所述滑动块的材料包括下述至少一种：

聚乙烯；

聚丙烯；

铁；

铜。

10.一种弯曲半径的测量设备，其特征在于，所述弯曲半径的测量设备包括权利要求1～9任一所述的弯曲半径的测量装置。

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