管道三向位移激光测量装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种管道三向位移激光测量装置，包括：激光发生装置：所述激光发生装置包括激光测距仪、夹持架和固定管夹，所述固定管夹上设有支撑杆，所述夹持架转动连接在所述支撑杆上，所述夹持架上装设所述测距仪，所述测距仪绕夹持架的定位轴旋转；激光接收装置：所述激光接收装置包括支撑台架、激光接收面板、测量激光接收面板旋转角度的角度测量器以及数据处理、存储、通信模块；数据分析装置：读取所述激光接收装置的数据，并分析测量数据，进行坐标空间变换，输出管道三向位移值并绘制移动轨迹图。本发明装配调试简单、测量精度高、数据自动化处理，能够实现自动、实时、远距离测量管道三向位移，可靠性高，环境适应力强。
【专利说明】管道三向位移激光测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能信息测量【技术领域】，尤其涉及一种测量高精度、高可靠性、环境适应能力强的管道三向位移激光测量装置及方法。
【背景技术】
[0002]管道三向位移是进行管道应力分析的重要参数，同时也是进行管道设计验证的重要手段，并且是管道进行改造的重要依据。管道的实际位移的正确与否直接关系着管道的使用安全与使用寿命。
[0003]目前管道三向位移主要采用机械式相对位移测量法，即在与管道轴线垂直方向上固定一根只能垂直向移动的钢针，针尖下方放置一块绘制有坐标系的铝板，钢针随着管道移动时针尖在铝板上绘出管道移动轨迹，并同时定期测量钢针在垂直方向上的长度变化，从而获得三向位移信息。该方法设备简单，操作方便易行；缺点是读数误差大、可靠性不高，不能进行自动、实时地监测。而且受管道空间位置影响大，只能测量离地面或墙面距离较近的管道。使得高精度、自动、实时与远距离测量管道三向位移成为了难题。
[0004]基于上述背景，函待一种解决现有测量方法的问题与限制的管道三向位移测量装置及方法。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种管道三向位移激光测量装置及方法，用于解决现有技术中的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种管道三向位移激光测量装置，包括:激光发生装置:所述激光发生装置包括激光测距仪、夹持架和固定管夹，所述固定管夹上设有支撑杆，所述夹持架转动连接在所述支撑杆上，所述夹持架上装设所述测距仪，所述测距仪绕夹持架的定位轴旋转；激光接收装置:所述激光接收装置包括支撑台架、激光接收面板、测量激光接收面板旋转角度的角度测量器以及数据处理、存储、通信模块；数据分析装置:读取所述激光接收装置的数据，并分析测量数据，进行坐标空间变换，输出管道三向位移值并绘制移动轨迹图。
[0007]进一步地，所述夹持架通过一法兰结构连接在所述支撑杆上，所述法兰结构的法兰面沿圆周均匀分布有多个法兰孔。
[0008]进一步地，所述夹持架上连接有一锁紧装置，锁紧装置上设置一弧形滑槽，所述弧形滑槽内穿设用于固定夹持架的锁紧螺栓。
[0009]进一步地，以激光接收面板的中心为原点，与管道轴向平行的水平方向为X轴，Y轴方向与X轴方向垂直构成XOY平面，垂直于XOY平面指向激光来源方向为Z轴，构成XYZ三维坐标系；管道轴向方向为U轴，U轴与X轴平行，方向相同，U轴与V轴、W轴构成UVW右手直角坐标系；激光发射器发出光束垂直射向XOY平面构成测量点，所述数据分析装置进行坐标空间变换的方程为:
【权利要求】
1.一种管道三向位移激光测量装置，其特征在于，包括: 激光发生装置:所述激光发生装置包括激光测距仪、夹持架(2)和固定管夹(1)，所述固定管夹(I)上设有支撑杆(11)，所述夹持架(2 )转动连接在所述支撑杆(11)上，所述夹持架(2)上装设所述测距仪，所述测距仪绕夹持架的定位轴(21)旋转； 激光接收装置:所述激光接收装置包括支撑台架(45)、激光接收面板(41)、测量激光接收面板旋转角度的角度测量器(44)以及数据处理、存储、通信模块； 数据分析装置(6):读取所述激光接收装置的测量数据，并分析测量数据，进行坐标空间变换，输出管道三向位移值并绘制移动轨迹图。
2.根据权利要求1所述的管道三向位移激光测量装置，其特征在于，所述夹持架(2)通过一法兰结构(22)连接在所述支撑杆(11)上，所述法兰结构(22)的法兰面沿圆周均匀分布有多个法兰孔。
3.根据权利要求1所述的管道三向位移激光测量装置，其特征在于，所述夹持架(2)上连接有一锁紧装置(23)，锁紧装置(23)上设置一弧形滑槽，所述弧形滑槽内穿设用于固定夹持架(2)的锁紧螺栓(24)。
4.根据权利要求1所述的管道三向位移激光测量装置，其特征在于，以激光接收面板的中心为原点，与管道轴向平行的水平方向为X轴，Y轴方向与X轴方向垂直构成XOY平面，垂直于XOY平面指向激光来源方向为Z轴，构成XYZ三维坐标系；管道轴向方向为U轴，U轴与X轴平行，方向相同，U轴与V轴、W轴构成UVW右手直角坐标系；激光发射器发出光束垂直射向XOY平面构成测量点，所述数据分析装置进行坐标空间变换的方程为:
5.根据权利要求1所述的管道三向位移激光测量装置，其特征在于，所述激光测距仪包括激光发生器(31)、激光控制面板(32 )以及激光测距仪遥控器(33 )。
6.一种权利要求1所述的管道三向位移激光测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将所述固定管夹(I)固定在测量点的管道上，装配激光发生装置，调整激光发射角度； 2)装配激光接收装置，调整激光接收装置的角度，激光接收面板与激光发射方向垂直，激光接收面板X轴方向与管道轴向平行，通过角度测量器测量激光接收面板与竖直方向的夹角； 3)调整完成后，激光测距仪发射激光测量到激光接收面板的距离值及测量时间，测量数据经激光接收装置处理并存储； 4)数据分析装置通过通信模块读取存储在激光接收装置中的测量数据进行分析，进行坐标空间变换，输出管道三向位移值并绘制移动轨迹图。
7.根据权利要求6所述的管道三向位移激光测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤I)中，所述夹持架(2 )通过一法兰结构(22 )连接在所述支撑杆(11)上，所述法兰结构的法兰面沿圆周均匀分布有多个法兰孔，连接不同的法兰孔调整激光发射角度。
8.根据权利要求6所述的管道三向位移激光测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤I)中，所述夹持架(2)上还连接有一锁紧装置(23)，锁紧装置(23)上设置一弧形滑槽，所述弧形滑槽内穿设用于固定夹持架的锁紧螺栓(24)，调整锁紧螺栓(24)在弧形滑槽的的固定位置调整激光发射角度。
9.根据权利要求6所述的管道三向位移激光测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤4)中，以激光接收面板的中心为原点，与管道轴向平行的水平方向为X轴，Y轴方向与X轴方向垂直构成XOY平面，垂直于XOY平面指向激光来源方向为Z轴，构成XYZ三维坐标系；管道轴向方向为U轴，U轴与X轴平行，方向相同，U轴与V轴、W轴构成UVW右手直角坐标系；激光发射器发出光束垂直射向XOY平面构成测量点，所述数据分析装置进行坐标空间变换的方程为:
【文档编号】G01B11/02GK103673893SQ201310597203
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】冯利法, 未永飞, 曹强, 俞照辉, 张凯峰, 叶琛 申请人:国核电站运行服务技术有限公司