帶拉繩位移傳感器的測(cè)量裝置與方法

目前，船舶在分段，總段合攏時(shí)，分段、總段間的管線需要采用合適的短管進(jìn)行連 接，這些需要連接的管線為待合攏管，而待合攏管之間，用于管線合攏的短管稱為合攏管。與設(shè)計(jì)圖紙相比，實(shí)際的管子施工存在一定的精度誤差，導(dǎo)致在合攏時(shí)，待合攏管 管口的位置存在一定的偏移或扭轉(zhuǎn)，因此合攏管的加工尺寸圖紙常常無法預(yù)先設(shè)計(jì)。現(xiàn)階 段國內(nèi)船廠在處理合攏管問題上通常分兩步：

　　步驟一：對(duì)待合攏管進(jìn)行打樣和法蘭匹配，并用角鐵將匹配法蘭電焊定位，以此作 為合攏管加工的尺寸模型件。

　　步驟二：將模型件搬運(yùn)到管線加工平臺(tái)上，測(cè)量模型件上兩個(gè)匹配法蘭的相對(duì)位 置，再由工人憑借自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行直管加工、彎管加工和法蘭裝配，并在裝配過程中不斷的 根據(jù)實(shí)際情況對(duì)直管和彎管進(jìn)行切割或者更換，在各連接處配合合適又開始正式的焊接。

　　這種加工過程沒有正規(guī)的加工圖紙，制造的隨意性大，可重復(fù)性差，對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn) 技術(shù)水平要求高，加工過程耗時(shí)長，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，而且這樣制作出來的合攏管精度不高， 在合攏管安裝時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)螺栓孔位置不正確、法蘭密封面貼合不緊密、合攏管長度不適合 等情況，一旦出現(xiàn)這些問題，就要將合攏管吊出船艙重新加工，極大的延長船舶建造時(shí)間。

　　韓國開大邱大學(xué)實(shí)驗(yàn)室研制開發(fā)了"合攏管三維測(cè)量"裝置，該裝置主要部件包括 測(cè)量底座1個(gè)、拉線位移傳感器1臺(tái)、帶壓力傳感器的伺服電機(jī)2臺(tái)、角度位移傳感器2臺(tái) 和相關(guān)電路設(shè)備，該裝置設(shè)計(jì)精密，體積小巧，測(cè)量精度極高，但其制作成本過高，限制了推 廣。

　　我國江蘇陽明船舶裝備制造技術(shù)有限公司根據(jù)韓國產(chǎn)品仿制開發(fā)的"合攏管設(shè)計(jì) 制造系統(tǒng)"功能強(qiáng)大，配套齊全，能夠滿足管路測(cè)量、自動(dòng)出圖和管子制造全過程制造。產(chǎn)品 的測(cè)量部分由拉繩位移傳感器模塊、計(jì)算控制器模塊、PDA傳輸模塊三部分組成，能在現(xiàn)場(chǎng) 較準(zhǔn)確測(cè)量、還原兩端面法蘭的相對(duì)位置。但其設(shè)備過多，體積偏大，操作繁瑣，對(duì)操作人員 要求較高，同時(shí)產(chǎn)品的測(cè)量部分需要三個(gè)拉繩位移傳感器同時(shí)工作，在使用時(shí)可能會(huì)發(fā)生 線垂現(xiàn)象，影響測(cè)量精度。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本實(shí)用新型的目的在于提供一種改進(jìn)的測(cè)量裝置，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中成本高， 精度低，體積大，操作繁瑣的一些不足。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種測(cè)量裝置，其特征在于：所述 的裝置包括測(cè)量底座，測(cè)量底座上設(shè)有拉線位移傳感器，所述的拉繩位移傳感器與數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器。使用時(shí)，本實(shí)用新型所述的一種測(cè)量裝置，包括測(cè)量底座，拉繩位移傳感器，PDA數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器和配套的軟件。測(cè)量底座固定在第一待合攏管法蘭端面上，由基座，定位螺栓，把 手，旋轉(zhuǎn)架，旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)軸，拉繩位移傳感器定位螺栓，底座絲桿，底座絲桿轉(zhuǎn)柄，底座絲桿卡 爪。拉線位移傳感器固定在測(cè)量底座上，包括線頭卡爪，由線頭卡爪將線頭固定于第二待合 攏管法蘭端面上。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過數(shù)據(jù)傳輸線連接于拉線位移傳感器，配套的軟件最終形 式為AutoCAD插件。本實(shí)用新型的有效效果是：可以快速測(cè)量待合攏管法蘭的空間相對(duì)位 置，并提供合攏管的三位模型以及配套的加工示意圖，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作方便， 靈活，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確而且能夠自動(dòng)出圖。

　　附圖說明

　　圖1為本實(shí)用新型待合攏管和合攏管結(jié)構(gòu)示意圖。

　　圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的又一結(jié)構(gòu)示意圖。

　　圖4-圖7為本實(shí)用新型的測(cè)量原理示意圖。

　　具體實(shí)施方式 ：

　　下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

　　各附圖中的標(biāo)號(hào)表示如下：1基座、2定位螺栓、3把手、4旋轉(zhuǎn)架、5旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)軸、6 拉線傳感器定位螺栓、7拉線位移傳感器、8線頭卡爪、9底座絲桿、10底座絲桿轉(zhuǎn)柄、11底座 絲桿卡爪、12數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、13數(shù)據(jù)傳輸線、14待合攏管、15合攏管、16法蘭。

　　本實(shí)用新型所述的一種測(cè)量裝置，其與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于：所述的裝置包括測(cè) 量底座，測(cè)量底座上設(shè)有拉線位移傳感器，所述的拉線位移傳感器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。所述的測(cè) 量底座由基座、把手和旋轉(zhuǎn)架連接而成，基座上設(shè)有旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)軸，固定旋轉(zhuǎn)架通過定位螺栓 與基座固定連接，移位傳感器通過移位傳感器定位螺栓與旋轉(zhuǎn)架固定連接。基座的一側(cè)設(shè) 有把手和旋轉(zhuǎn)架，基座的另一側(cè)設(shè)有底座絲桿，底座絲桿的一端設(shè)有底座絲桿轉(zhuǎn)柄，底座絲 桿上設(shè)有與之相配合的底座絲桿卡爪。拉線位移傳感器上附有線頭卡爪，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過 數(shù)據(jù)傳輸線與拉線位移傳感器相連。

　　實(shí)施本實(shí)用新型的測(cè)量裝置，具有以下有益效果：

　　1 :測(cè)量原理簡單，只需要使用一個(gè)拉線位移傳感器測(cè)量空間 距離，在操作上減少了線垂現(xiàn)象。

　　2 :采用PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器作為測(cè)量終端設(shè)備，可以運(yùn)行復(fù)雜較 數(shù)學(xué)計(jì)算。

　　3 :通過PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與電腦上的配套軟件連接，實(shí)現(xiàn)較好 的可視化效果。

　　4 :操作靈活簡單，耗數(shù)據(jù)錄入到生成加工小票時(shí)間小于15 分鐘。

　　5:具有自動(dòng)比對(duì)優(yōu)化功能，優(yōu)先選擇通用彎角模型，好料最少，最易加工的管路形狀出圖。

　　6:能夠優(yōu)化生成合攏管三位模型以及配套的規(guī)范加工小票， 滿足企業(yè)管子加工生產(chǎn)要求。

　　7 :設(shè)備簡單，體積小，整體質(zhì)量小于8KG

　　8 測(cè)量精度高，達(dá)到lmm/m

　　9 :生產(chǎn)成本低，便于推廣使用。

　　實(shí)施中，本實(shí)用新型提出一種測(cè)量裝置，用于測(cè)量以得到船舶合攏管法蘭的空間 相對(duì)位置，并提供合攏管加工示意圖。

　　參照?qǐng)D1，圖1所示為實(shí)用新型實(shí)施例中測(cè)量裝置所要測(cè)量的待合攏管和通過測(cè) 量裝置所得到的合攏管。

　　參照?qǐng)D2、3,圖2、3所示為本實(shí)用新型實(shí)施例中測(cè)量裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖，該測(cè) 量裝置包括測(cè)量底座、拉線位移傳感器、PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和配套軟件.

　　進(jìn)一步地，測(cè)量底座由基座1、定位螺栓2、把手3、旋轉(zhuǎn)架4、旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)軸5、拉線傳 感器定位螺栓6、底座絲桿9、底座絲桿轉(zhuǎn)柄10、底座絲桿卡爪11組成。基座1為測(cè)量底座 機(jī)架結(jié);定位螺栓2用來固定旋轉(zhuǎn)架;把手3用來固定底座貼合法蘭面;旋轉(zhuǎn)架4攜拉線位移傳感器6移動(dòng);旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)軸5為旋轉(zhuǎn)架4的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu);拉線位移傳感器定位螺栓6固定拉線位移傳感器7于旋轉(zhuǎn)架4 ;底座絲桿9連接底座絲桿卡爪11 ;底座絲桿轉(zhuǎn)柄10控制底座 絲桿9運(yùn)動(dòng);底座絲桿卡爪11為將測(cè)量底座于法蘭面定位的結(jié)構(gòu)。

　　進(jìn)一步地，拉線位移傳感器7上附有線頭卡爪8,用于固定拉線位移傳感器線頭于 待測(cè)合攏管法蘭端面。

　　進(jìn)一步地，PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12通過數(shù)據(jù)傳輸線13接收存儲(chǔ)拉線位移傳感器7的 測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)向拉線位移傳感器7供電。

　　圖4-7所示為測(cè)量原理示意圖，通過底座絲桿卡爪11將測(cè)量底座固定于法蘭端面α;將旋轉(zhuǎn)架4將拉線位移傳感器7旋轉(zhuǎn)至A點(diǎn)，通過定位螺栓2將旋轉(zhuǎn)架4固定。利用線 頭卡爪8將拉線位移傳感器線頭固定于法蘭端面βh的點(diǎn)D，通過內(nèi)置磁解碼器將拉線距 離轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，由PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12記錄點(diǎn)A、D之間相對(duì)位移AD，同理分別調(diào)節(jié) 旋轉(zhuǎn)架4至B、C點(diǎn)固定，通過PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12記錄點(diǎn)B、C到點(diǎn)D的相對(duì)距離BD、CD，通 過PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12自動(dòng)匯總AD、BD、⑶為點(diǎn)D的參數(shù)包。采用相同方法得到法蘭端面p β上E、F點(diǎn)的參數(shù)包。

　　進(jìn)一步地，將PDA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12與電腦上的配套軟件連接，自動(dòng)生成以上各點(diǎn)坐 標(biāo)的參數(shù)包TXT文件，通過測(cè)得的AD、BD、CD、AE、BE、CE、AF、BF、CF相對(duì)距離，計(jì)算兩個(gè)法 蘭端面α、β的空間相對(duì)位置。

　　進(jìn)一步地，根據(jù)計(jì)算所得的法蘭端面，α、β的空間相對(duì)位置，通過軟件自動(dòng)計(jì)算待 合攏管所有可能的布置方案，并根據(jù)彎角最優(yōu)、形線最短等原則選取最優(yōu)管路形狀。

　　進(jìn)一步地，根據(jù)所選取的最優(yōu)管路形狀，通過軟件自動(dòng)生成管路形線圖紙，圖紙信 息包括管子屬性，法蘭接頭屬性、自動(dòng)尺寸標(biāo)注、短管裝配數(shù)據(jù)、管件加工明細(xì)、彎管機(jī)彎管 數(shù)據(jù)等，并自動(dòng)輸出三維模型和加工小票。

　　參照?qǐng)D4,圖4所示為本實(shí)用新型實(shí)施例中配套軟件所輸出的管路圖紙信息。

　　采用本實(shí)用新型所提供的測(cè)量裝置不僅可以滿足測(cè)量精度要求，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 出圖，本實(shí)用新型減小了測(cè)量裝置的體積與重量，簡化了測(cè)量裝置的操作，降低了制造成 本。