[實(shí)用新型]一種基于超聲波測(cè)距技術(shù)的合攏管測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201621418325.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206269769U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒家生;許祥平;嚴(yán)鏗;黃曉龍;葉友利;施志強(qiáng);高飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇陽(yáng)明船舶裝備制造技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01B17/00
• 分類號(hào): G01B17/00
• 代理公司: 北京天平專利商標(biāo)代理有限公司11239
• 代理人: 王雅輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及基于超聲波測(cè)距技術(shù)的合攏管測(cè)量裝置，屬于合攏管的測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

船舶里面到處都鋪滿了管道，這些管件的設(shè)計(jì)、制造及在船內(nèi)安裝后的檢查等一系列的作業(yè)被稱作“管道鋪設(shè)”。通常船舶是分段建造的，在分段合攏時(shí)分段間的管線就需要合攏管來(lái)連接，但依靠管線設(shè)計(jì)圖紙制造出各式各樣的合攏管，合攏管的制作通常采用取型法和現(xiàn)場(chǎng)焊接法。

取型法是將兩個(gè)法蘭固定到需要連接的兩個(gè)管子的法蘭上，然后用角鐵將這兩個(gè)法蘭焊接成整體，搬運(yùn)到管線加工平臺(tái)上，測(cè)量?jī)蓚€(gè)法蘭的位置關(guān)系后工人憑借自己的經(jīng)驗(yàn)確定大概的直管長(zhǎng)度和彎管角度以及彎管的數(shù)量，待直管和彎管加工好之后開(kāi)始和兩個(gè)法蘭進(jìn)行裝配，在裝配時(shí)不斷地根據(jù)實(shí)際情況對(duì)直管和彎管進(jìn)行切割或者更換，直到各連接處配合合適才開(kāi)始正式的焊接。現(xiàn)場(chǎng)焊接法是指事先繪制合攏處的局部草圖，然后做出較局部草圖稍長(zhǎng)的管材，在安裝現(xiàn)場(chǎng)切割然后焊接的方法。這種方法只適合需合攏的兩個(gè)管子的法蘭空間位置相對(duì)簡(jiǎn)單的情況。這兩種方法存在以下缺點(diǎn)：

(1)精度低，導(dǎo)致合格率降低；

(2)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，安全隱患多；

(3)材料浪費(fèi)嚴(yán)重，導(dǎo)致成本提高；

(4)船內(nèi)焊接、切割等操作存在火災(zāi)隱患；

(5)需要技術(shù)熟練、經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技工才能完成。

在管道制作中最困難的是“保證成品良好的精度”。但是采用上面兩種方法經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)制造出的合攏管法蘭螺栓空位置不正確，導(dǎo)致無(wú)法安裝的情況發(fā)生。這兩種方法存在效率低、材料浪費(fèi)嚴(yán)重、加工精度低及存在安全隱患等缺點(diǎn)。因此一種更為簡(jiǎn)單、測(cè)量精度更高、高效的合攏管測(cè)量裝置及方法對(duì)設(shè)備制造企業(yè)具有重要的實(shí)際意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

實(shí)用新型目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種基于超聲波測(cè)距技術(shù)的合攏管測(cè)量裝置，可實(shí)現(xiàn)高效、精確、經(jīng)濟(jì)地測(cè)出待合攏管第一法蘭和第二法蘭的空間位置關(guān)系。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的一種基于超聲波測(cè)距技術(shù)的合攏管測(cè)量裝置，兩根合攏管的兩端分別為第一法蘭和第二法蘭，該合攏管測(cè)量裝置包括機(jī)箱，機(jī)箱的上方設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸頂端安裝有超聲波發(fā)射器，在待測(cè)合攏管的第一法蘭與第二法蘭上安裝超聲波接收器，所述超聲波發(fā)射器內(nèi)及超聲波接收器內(nèi)分別裝有第一角度傳感器與第二角度傳感器。

作為優(yōu)選，所述機(jī)箱上安裝有控制面板，控制面板上包括電源開(kāi)關(guān)、正常運(yùn)行指示燈與警示燈，在控制面板右側(cè)設(shè)有兩排按鈕，用于控制超聲波發(fā)射與復(fù)位、設(shè)置超聲波發(fā)射頻率(38KHz～42KHz)與旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度及控制藍(lán)牙開(kāi)啟和關(guān)閉。

作為優(yōu)選，所述機(jī)箱內(nèi)安裝有電機(jī)，電機(jī)設(shè)有電機(jī)軸，電機(jī)軸上套有第一錐齒輪，所述旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承套在機(jī)箱上，旋轉(zhuǎn)軸上套有與第一錐齒輪嚙合的第二錐齒輪。

作為優(yōu)選，所述機(jī)箱下方設(shè)有電源接口。

作為優(yōu)選，所述超聲波發(fā)射器的端部設(shè)有一半球形超聲波換能器，發(fā)射角度范圍為-90°～90°。

作為優(yōu)選，所述超聲波發(fā)射器與超聲波接收器，第一角度傳感器與第二角度傳感器通過(guò)藍(lán)牙信號(hào)連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。

一種上述基于超聲波測(cè)距技術(shù)的合攏管測(cè)量裝置的測(cè)量方法，建立空間笛卡爾坐標(biāo)系，以超聲波發(fā)射源為零點(diǎn)位置，以沿超聲波發(fā)射方向的水平位置為x軸矢量正方向，以豎直向上為z軸矢量正方向，根據(jù)右手定律，確定y軸方向，設(shè)P₁點(diǎn)為超聲波接收器接收到超聲波信號(hào)時(shí)的坐標(biāo)點(diǎn)，則P₁點(diǎn)可以利用依次來(lái)確定，其中r為原點(diǎn)O與點(diǎn)P₁之間的距離，為從正z軸來(lái)看自x軸按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)到有向線段的角，θ為有向線段于z軸正向所夾的角，為有向線段OP與Z軸正向所夾的角，為線段OP在xOy平面的投影線段OA與x軸正向的夾角，通過(guò)超聲波接收器內(nèi)的第二傳感器可以測(cè)定的大小，從而可以確定OP在xOy平面內(nèi)的投影線段OA，超聲波發(fā)射器內(nèi)的第一傳感器可以測(cè)定OA與x軸正向的夾角θ的大小，從而可以確定法蘭表面上一點(diǎn)的坐標(biāo)，以同樣的方法再測(cè)定出P₂點(diǎn)與P₃點(diǎn)的坐標(biāo)，利用三點(diǎn)確定一個(gè)平面的原理就可以得到法蘭在空間中的位置，具體測(cè)量方法包括以下步驟：

(1)將測(cè)量裝置安裝在現(xiàn)場(chǎng)適當(dāng)?shù)钠秸恢蒙希瑢⒊暡ń邮掌靼惭b在第一法蘭表面一處；

(2)接通機(jī)箱電源，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，設(shè)定與法蘭盤相適應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸角度，設(shè)定超聲波發(fā)射頻率，按下控制面板上的復(fù)位按鈕，并打開(kāi)藍(lán)牙開(kāi)關(guān)；