CN214893207U - 一种封头形状偏差测量装置 - Google Patents

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段晓健
李英杰
咸耀龙
仙笑笑
宋宇光
孙博
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Shanxi Yangmei Chemical Industry Machinery Group Co Ltd
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Shanxi Yangmei Chemical Industry Machinery Group Co Ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种测量装置，具体是一种封头形状偏差测量装置，旨在解决现有封头测量成本高、操作不够便捷的技术问题。采用如下技术方案：包括用以搭接在封头端面的两条导轨，导轨上滑动安装有移动小车，移动小车内置有驱动其沿导轨移动的步进电机，移动小车上集成有一个竖直测距仪和两个水平测距仪，竖直测距仪和水平测距仪的检测线路位于同一竖直面内，竖直测距仪向下检测，两个水平测距仪分别向左右两方向检测。

Description

一种封头形状偏差测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种测量装置，具体是一种封头形状偏差测量装置。
背景技术
封头是压力容器最为关键的一个部件，封头制作完毕后需对其进行测量，以检测封头的形状偏差。现有一般需要制作封头样板，按标准图形尺寸制作且尺寸小于封头的内部尺寸，测量时将封头样板置于封头内，通过测量封头与封头样板之间的间隙，来判定封头的形状偏差。而不同规格的封头需要制备对应尺寸的封头样板，为满足测量封头形状偏差所需，则需要制备大量不同尺寸的样板。另外对于大直径封头，因其尺寸较大测量时不易操作，且样板的存放也极为不便。
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有封头测量成本高、操作不够便捷的技术问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种封头形状偏差测量装置，包括用以搭接在封头端面的两条导轨，导轨上滑动安装有移动小车，移动小车内置有驱动其沿导轨移动的步进电机，移动小车上集成有一个竖直测距仪和两个水平测距仪，竖直测距仪和水平测距仪的检测线路位于同一竖直面内，竖直测距仪向下检测，两个水平测距仪分别向左右两方向检测。
使用时，将两条导轨搭接在封头端面上，并使导轨与封头端面的一条中心线平行，通过竖直测距仪检测封头内壁上的某一投射点与封头端面之间的距离，通过水平测距仪检测该投射点与封头端面中心之间的距离，通过控制移动小车的行进动作，来完成多个投射点的测量。测量完毕后，通过测量值计算出投射点的坐标，再计算出与该投射点对应的对应点的坐标，通过投射点与对应点的对比，来完成对封头形状偏差的测量。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供一种封头形状偏差测量装置，可以快速确定封头形状偏差，且测量精度高，适用于各种尺寸封头的测量；解决了不同尺寸封头需要不同样板的问题，且避免了封头样板制作误差造成的测量误差；本测量方法容易采用编程实现自动化检测并记录，简化了手工测量的繁琐，测量效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本实用新型的测量装置的使用状态示意图；
图2是本实用新型的移动小车的主视图；
图3是本实用新型的移动小车的左视图；
图4是本实用新型的移动小车的俯视图。
图中：
1┄导轨；2┄步进电机；3┄竖直测距仪；4┄水平测距仪；5┄底板；6┄车罩；7┄滚轮；8┄齿轮组；9┄充电电池组；10┄控制主板。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
参照图1至图4，本实用新型的一种封头形状偏差测量装置，包括用以搭接在封头端面的两条导轨1，导轨1上滑动安装有移动小车，移动小车内置有驱动其沿导轨1移动的步进电机2，移动小车上集成有一个竖直测距仪3和两个水平测距仪4，竖直测距仪3和水平测距仪4的检测线路位于同一竖直面内，竖直测距仪3向下检测，两个水平测距仪4分别向左右两方向检测。实际操作时，竖直测距仪3检测到的距离即为投射点与封头端面之间的距离；若设两个水平测距仪4检测到的距离分别为z1和z2，则对应投射点与封头端面中心之间的距离为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
进一步的，移动小车包括底板5，步进电机2固定于底板5上，底板5上转动安装有滚轮7，滚轮7支撑于导轨1上，步进电机2的输出轴通过齿轮组8与滚轮7传动连接，底板5上还固定有车架，车架外设有车罩6，车罩6向下伸于导轨1下方形成安装部，水平测距仪4和竖直测距仪3皆设于安装部的下侧。
更进一步的，所述滚轮7为磁性车轮，在移动小车停止时，磁性车轮可立即吸附于导轨1上停止前行，有效避免了因惯性带来的检测偏差。本领域人员公知的，为与磁性车轮配合，导轨需采用导磁材料制成。
更进一步的，底板5上还固定有充电电池组9和控制主板10，充电电池组9保证移动小车的无线续航，通过控制面板可控制小车具体的行驶动作。
下面以半球壳状的球形封头为例，对利用本装置进行测量的整个过程进行说明，具体包括以下步骤：
1）、将球形封头的端面朝上放置在地面上，使端面与地面平行，并加以支撑固定；
2）、沿球形封头的端面的一条中心线选取多个投射位置，球形封头内壁上与各个投射位置竖直对应的为投射点；
3）、利用本装置测量第一个投射点
Figure DEST_PATH_IMAGE004
与球形封头端面的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，测量第一个投射点
Figure 185955DEST_PATH_IMAGE004
对应投射位置与球形封头端面中心的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，测算球形封头的半径为r；
4）、以球形封头的球心为原点建立坐标系，使X轴与所述中心线重合且Y轴竖直向上，则理论球形封头对应圆的方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
Figure DEST_PATH_IMAGE012
设
Figure 417610DEST_PATH_IMAGE004
（
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
），理论球形封头上与
Figure 22115DEST_PATH_IMAGE004
对应的点
Figure DEST_PATH_IMAGE018
（
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
）,过点
Figure 479641DEST_PATH_IMAGE018
的圆的切线方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE024
Figure DEST_PATH_IMAGE026
过点
Figure 107063DEST_PATH_IMAGE018
且垂直于方程
Figure 867208DEST_PATH_IMAGE026
所述切线的直线方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE028
Figure DEST_PATH_IMAGE030
将点
Figure 760340DEST_PATH_IMAGE004
代入方程
Figure 146191DEST_PATH_IMAGE030
，得
Figure DEST_PATH_IMAGE032
Figure DEST_PATH_IMAGE034
将点
Figure 378852DEST_PATH_IMAGE018
代入方程
Figure 559166DEST_PATH_IMAGE012
，得
Figure DEST_PATH_IMAGE036
Figure DEST_PATH_IMAGE038
将方程
Figure 939594DEST_PATH_IMAGE034
代入方程
Figure 614289DEST_PATH_IMAGE038
，得
Figure DEST_PATH_IMAGE040
Figure DEST_PATH_IMAGE042
解关于
Figure 950724DEST_PATH_IMAGE022
的一元二次方程
Figure 318251DEST_PATH_IMAGE042
，因为
Figure 559877DEST_PATH_IMAGE022
与
Figure 21951DEST_PATH_IMAGE016
较为接近，所以取值
Figure DEST_PATH_IMAGE044
Figure DEST_PATH_IMAGE046
将方程
Figure 416154DEST_PATH_IMAGE046
代入方程
Figure 689004DEST_PATH_IMAGE034
，得
Figure DEST_PATH_IMAGE048
Figure DEST_PATH_IMAGE050
将投射点
Figure 44024DEST_PATH_IMAGE004
与对应点
Figure 309789DEST_PATH_IMAGE018
之间的距离记为S，则
S=
Figure DEST_PATH_IMAGE052
Figure DEST_PATH_IMAGE054
若投射点
Figure 422146DEST_PATH_IMAGE004
在X轴负半轴，则
Figure DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
Figure DEST_PATH_IMAGE060
若投射点
Figure 256110DEST_PATH_IMAGE004
在X轴正半轴，则
Figure DEST_PATH_IMAGE062
，
Figure 832847DEST_PATH_IMAGE058
⑪
5）、通过比较
Figure DEST_PATH_IMAGE064
与
Figure DEST_PATH_IMAGE066
的大小，确定
Figure 528402DEST_PATH_IMAGE004
处的凹凸：若
Figure DEST_PATH_IMAGE068
，封头外凸；若
Figure DEST_PATH_IMAGE070
，封头内凹；将
Figure 5520DEST_PATH_IMAGE046
Figure 885751DEST_PATH_IMAGE050
Figure 323685DEST_PATH_IMAGE060
或
Figure 432718DEST_PATH_IMAGE046
Figure 842971DEST_PATH_IMAGE050
⑪共同代入
Figure 143371DEST_PATH_IMAGE054
后，得出
Figure 6285DEST_PATH_IMAGE004
处内凹值或外凸值；例如，图1中
Figure 230593DEST_PATH_IMAGE004
处
Figure DEST_PATH_IMAGE072
，封头外凸；
Figure DEST_PATH_IMAGE074
处
Figure DEST_PATH_IMAGE076
，封头正常；
Figure DEST_PATH_IMAGE078
处
Figure DEST_PATH_IMAGE080
，封头内凹。
6）、采用与步骤3）-5）相同方法依次对剩余所有投射点处的封头凹凸情况进行计算，确定最大内凹值和最大外凸值。
实际情况中，封头处于同一高度的各个位置变形相差不多，所以从上述一条中心线进行投射便可得出封头的大致形状，但根据实际需要，如果需要测算的精度更高，也可选择几条中心线进行投射，最后根据所有结果对封头的形状进行模拟推算。另外，根据以上所有投射点、对应点的坐标值及对应的凹凸情况及具体偏差值，可绘制封头实际及理论轮廓图，并标注凹凸情况及具体偏差值，使得测量结果更为直观。
实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种封头形状偏差测量装置，其特征在于：包括用以搭接在封头端面的两条导轨（1），导轨（1）上滑动安装有移动小车，移动小车内置有驱动其沿导轨（1）移动的步进电机（2），移动小车上集成有一个竖直测距仪（3）和两个水平测距仪（4），竖直测距仪（3）和水平测距仪（4）的检测线路位于同一竖直面内，竖直测距仪（3）向下检测，两个水平测距仪（4）分别向左右两方向检测。
2.根据权利要求1所述的一种封头形状偏差测量装置，其特征在于：移动小车包括底板（5），步进电机（2）固定于底板（5）上，底板（5）上转动安装有滚轮（7），滚轮（7）支撑于导轨（1）上，步进电机（2）的输出轴通过齿轮组（8）与滚轮（7）传动连接，底板（5）上还固定有车架，车架外设有车罩（6），车罩（6）向下伸于导轨（1）下方形成安装部，水平测距仪（4）和竖直测距仪（3）皆设于安装部的下侧。
3.根据权利要求2所述的一种封头形状偏差测量装置，其特征在于：所述滚轮（7）为磁性车轮。
4.根据权利要求2所述的一种封头形状偏差测量装置，其特征在于：底板（5）上还固定有充电电池组（9）和控制主板（10）。
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