一种测量大尺寸圆柱形塔筒直径的装置

1.本发明属于测量领域，涉及一种测量大尺寸圆柱形塔筒直径的装置。


背景技术：

2.在工程上，技术人员经常需要测量一些大尺寸圆柱形塔筒的直径，例如填料塔筒、风电塔筒等物体的直径，这些筒体的直径大多在2m 以上。由于这些塔筒的尺寸、重量较大，不易搬动，导致测量难度增大。
3.目前圆柱体的直径测量方法大致上可以分为两类：接触式测量方法和非接触式测量方法。接触式测量方法主要通过卷尺、千分尺等工具进行测量，此类方法成本低，精度一般；非接触测量方法主要通过影像仪、三坐标测量机等，此类方法虽然测量精度高，但测量速度慢，成本高。


技术实现要素：

4.为了克服已有技术的不足，针对目前接触式圆柱体直径测量方法和非接触式圆柱体直径测量方法的缺陷，本发明提供一种新型的接触式大尺寸圆柱形塔筒直径测量装置，能快速、准确、高效的测量出大尺寸圆柱形塔筒直径的实际尺寸，且制造和维护成本低。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种测量大尺寸圆柱形塔筒直径的装置，包括底座、限位底板、夹紧装置定端、夹紧装置动端和测量组件，所述底座设有移动滑槽、夹紧装置定端定位孔、夹紧装置动端定位孔、限位底板定位孔，所述移动滑槽截面形状为t型槽，所述夹紧装置动端定位孔在底座左侧端面上，所述夹紧装置定端定位孔在底座靠近右侧的上端面上，所述限位底板定位孔在底座下侧端面，夹紧装置动端的丝杆与移动滑槽平行，安装在底座左侧，并通过底座底部的t形滑槽和限位底板进行限位，所述夹紧装置定端安装在所述夹紧装置定端定位孔上，所述测量组件安装在夹紧装置定端右侧，所述限位底板安装在底座下侧。
7.进一步，所述夹紧装置定端底部设有螺纹孔，与底座相连，固定在底座上，所述夹紧装置定端右侧同样设有螺纹孔，与测量装置相连，所述夹紧装置定端左侧为圆弧形，可与圆筒内壁相切，实现对圆筒内壁夹持。
8.再进一步，所述夹紧装置动端包括旋转手柄、梯形丝杆、丝杆螺母、移动滑块、限位螺栓、限位滑块以及两个转动块，所述梯形丝杆安装在旋转手柄中心位置，并通过丝杆螺母安装在底座左侧的动端定位孔，所述梯形丝杆右端安装在移动滑块左侧的定位孔内，并通过限位螺栓进行限位，所述限位滑块安装在移动滑块底部，使移动滑块能在底板的t形槽内横向移动而不发生偏移，所述转动块安装在移动滑块右侧，夹紧时两个转动块可自动调节角度与圆筒外壁进行相切，实现圆筒外壁两点的夹持，配合所述夹紧装置定端对圆筒内壁的相切夹持，实现三点式夹持，从而使该装置能固定在筒壁上。
9.更进一步，所述测量组件包括连接板、单片机、电池、舵机连接件、舵机、金属舵盘、连接件和激光测距传感器，所述连接板安装在夹紧装置定端右侧，所述单片机和电池安装
在连接板下侧，所述舵机连接件安装在连接板右侧，所述舵机安装在舵机连接件上，所述金属舵盘安装在舵机转动轴上，所述连接件安装在金属舵盘上，所述激光测距传感器安装在连接件上，使激光测距传感器能随着舵机的转动而转动。
10.本发明的有益效果主要表现在：1、解决了大尺寸圆筒形圆筒的直径测量问题，结构简单、制造和维护成本低，且方便使用；2、本发明采用接触式测量方法，与其他接触式测量方法相比，提高了测量的精度，同时也降低了测量难度；3、通过夹持圆筒外壁两点，圆筒内壁一点的三点方式夹紧方式，固定在圆筒上，夹持、拆卸方便；4、考虑到传感器的转动轴线可能与圆筒的转动轴线不平行的情况，本发明采用最小二乘法拟合椭圆的方法来计算圆筒的半径；5、该装置尺寸较小，方便携带。
附图说明
11.图1是本发明结构主视图；
12.图2是本发明结构的俯视图；
13.图3是本发明结构的右视图；
14.图4是本发明结构的仰视图；
15.图5是本发明结构的左视图；
16.图6是本发明图1中a-a项剖视图；
17.图中：1、底座；2、限位底板；3、夹紧装置定端；4、夹紧装置动端；401、旋转手柄；402、梯形丝杆；403、丝杆螺母；404、移动滑块；405、限位螺栓；406、限位滑块；407、转动块；5、测量装置； 501、连接板；502、单片机；503、电池；504、舵机连接件；505、舵机；506、金属舵盘；507、连接件；508、激光测距传感器。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明作进一步描述。
19.参照图1～图6，一种测量大尺寸圆柱形塔筒直径的装置，包括底座1、限位底板2、夹紧装置定端3、夹紧装置动端4和测量组件5，底座1上设有移动滑槽、夹紧装置定端3定位孔、夹紧装置动端4定位孔、限位底板2定位孔，所述移动滑槽截面形状为t型槽，所述夹紧装置动端定位孔在底座1左侧端面上，所述夹紧装置定端3定位孔在底座1靠近右侧的上端面上，所述限位底板定位孔在底座1下侧端面，夹紧装置动端4的丝杆与移动滑槽平行，安装在底座1左侧，并通过底座1底部的t形滑槽和限位底板2进行限位，所述夹紧装置定端3安装在所述夹紧装置定端3定位孔上，所述测量组件5安装在夹紧装置定端3右侧，所述限位底板2安装在底座1下侧。
20.所述夹紧装置定端3底部设有螺纹孔，与底座1相连，固定在底座上，所述夹紧装置定端3右侧同样设有螺纹孔，与测量装置5相连。
21.所述夹紧装置动端4包括旋转手柄401、梯形丝杆402、丝杆螺母 403、移动滑块404、限位螺栓405、限位滑块406以及两个转动块407，所述梯形丝杆402安装在旋转手柄401中心位置，并通过丝杆螺母403 安装在底座1左侧的动端定位孔，所述梯形丝杆402右端安装在移动滑块404左侧的定位孔内，并通过限位螺栓405进行限位，所述限位滑块406安装在移动滑块404底部，使移动滑块404能在底板1的t 形槽内横向移动而不发生偏移，所述转动
块407安装在移动滑块404 右侧，用来对圆筒外壁两点进行夹紧。
22.所述测量组件5包括连接板501、单片机502、电池503、舵机连接件504、舵机505、金属舵盘506、连接件507、激光测距传感器508，所述连接板501安装在夹紧装置定端3右侧，所述单片机502和电池503安装在连接板501下侧，所述舵机连接件504安装在连接板501 右侧，所述舵机505安装在舵机连接件504上，所述金属舵盘506安装在舵机505转动轴上，所述连接件507安装在金属舵盘506上，所述激光测距传感器508安装在连接件507上，使激光测距传感器508 能随着舵机的转动而转动。
23.测量方法：将夹紧装置动端1和夹紧装置定端2安装在圆筒筒壁的两侧，其中夹紧装置定端2在圆筒筒壁内侧，夹紧装置动端1在圆筒筒壁的外侧，通过旋转手柄移动夹紧装置定端2，使得夹紧装置动端2上的两个转动块407与圆筒外壁相切，夹紧装置动端3的圆弧面与圆筒内壁相切，从而实现该装置与圆筒筒壁的三点夹持，使该装置能安装在圆筒筒壁上，方便后续测量；固定在圆筒筒壁上后，启动装置，舵机505带动激光测距传感器508开始转动，同时激光测距传感器508也开始工作，测量激光测距传感器508到圆筒筒壁的距离，舵机初始角度记为0
°
，每转动5
°
后，激光测距传感器508测量一次距离，单片机502记录每次舵机505的角度θi(i＝1～72)以及该角度对应的距离li(i＝1～72)，舵机505旋转一周后单片机502共记录72组数据，通过这72组数据即可得出筒壁上72个点在激光测距传感器508所扫过的平面内的坐标值(licosθi，lisinθi)，由于舵机505的转动轴线与圆筒的轴线不一定平行，导致激光测距传感器的转动轴线与圆筒轴线不平行，因此，激光测距传感器508所扫过的平面可能是圆筒的一个圆截面或者椭圆截面，由于圆柱内的椭圆截面的短轴即为圆柱的半径，因此通过单片机502将这72个点的坐标代入椭圆的最小二乘法拟合公式拟合椭圆，从而求解出椭圆的短轴，进一步得出该圆筒的直径值。
24.本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。