一种基于合拢管的测距装置及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于合拢管的测距装置及测量方法，属于材料成型自动化技术领域。
【背景技术】
[0002]船舶里面到处都铺满了管道，这些管件的设计、制造及在船内安装后的检查等一系列的作业被称作“管道铺设”。通常船舶是分段建造的，在分段合拢时分段间的管线就需要合拢管来连接，但依靠管线设计图纸制造出各式各样的合拢管，合拢管的制作通常采用取型法和现场焊接法。
[0003]取型法是将两个法兰固定到需要连接的两个管子的法兰上，然后用角铁将这两个法兰焊接成整体，搬运到管线加工平台上，测量两个法兰的位置关系后工人凭借自己的经验确定大概的直管长度和弯管角度以及弯管的数量，待直管和弯管加工好之后开始和两个法兰进行装配，在装配时不断地根据实际情况对直管和弯管进行切割或者更换，直到各连接处配合合适才开始正式的焊接。现场焊接法是指事先绘制合拢处的局部草图，然后做出较局部草图稍长的管材，在安装现场切割然后焊接的方法。这种方法只适合需合拢的两个管子的法兰空间位置相对简单的情况。这两种方法存在以下缺点:
[0004](1)精度低，导致合格率降低；
[0005](2)作业时间长，安全隐患多；
[0006](3)材料浪费严重，导致成本提高；
[0007](4)船内焊接、切割等操作存在火灾隐患；
[0008](5)需要技术熟练、经验丰富的专业技工才能完成。
[0009]在管道制作中最困难的是“保证成品良好的精度”。但是采用上面两种方法经常会出现制造出的合拢管法兰螺栓空位置不正确，导致无法安装的情况发生。这两种方法存在效率低、材料浪费严重、加工精度低及存在安全隐患等缺点。因此一种更为简单、测量精度更高和安全高效的基于合拢管测距装置及方法对设备制造企业具有重要的实际意义。
【发明内容】
[0010]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于合拢管的测距装置及测量方法，可实现高效、精确、经济、安全地测出待合拢管第一法兰和第二法兰的空间位置关系。
[0011]技术方案:为实现上述目的，本发明的一种基于合拢管的测距装置，包括第一法兰，第一法兰的内孔边缘设有一圆形磁铁，磁铁上吸附一圆形导轨，在圆形导轨的上方安装有传感装置，传感装置上设有可伸缩式的拉绳，拉绳的一端固定在磁块上，磁块吸附在第二法兰的侧表面。
[0012]作为优选，所述传感装置包括位移传感器与角度传感器，位移传感器用于测量磁块与拉绳的交点距传感装置的距离，角度传感器用于测量拉绳与圆形导轨所在平面之间的角度，传感装置上设有启动与复位按钮。
[0013]作为优选，所述拉绳由多股细钢丝拧制而成，直径为2?5_。
[0014]作为优选，所述磁块为圆形，直径为5?10_。
[0015]一种利用上述基于合拢管的测距装置的测量方法，包括以下步骤:
[0016](1)根据第一法兰内孔大小选取合适大小的圆形磁铁，将磁铁吸附在第一法兰内孔边缘，选择合适的导轨固定在圆形磁铁上，将传感装置安装在导轨内；
[0017](2)将传感装置上的拉绳拉出，使拉绳一端的圆形磁块吸附于第二法兰的侧表面上;
[0018](3)按下传感装置上的启动按钮，传感装置内的位移传感器记录下磁块与拉绳的交点距传感装置的距离数据，角度传感器记录下拉绳与圆形导轨所在平面之间的角度数据，推动传感装置至另一位置，此时传感装置依靠其下方卡在圆形导轨的燕尾槽内的滚轮开始行走，按照上述步骤记录下另一组数据，按照此方法记录下多组数据，将两个传感装置内的数据导入PC机中，通过Matlab数值分析软件计算出磁块与拉绳的交点距圆形导轨平面的距离平均值；
[0019](4)继续将圆形磁块吸附在第二法兰侧表面的其他点上，重复步骤(3)测得3组以上的数据，在将利用这些数据算出的磁块与拉绳的交点距圆形导轨平面的距离值求平均数，最终确定第一法兰与第二法兰两个平面之间的距离。
[0020]有益效果:本发明具有以下优点:
[0021](1)本发明的基于合拢管的测距装置通过传感装置获得多组数据，借助曲面拟合软件测出两个法兰空间相对距离，精度高，可依据性高；
[0022](2)本发明的基于合拢管的测距装置便于操作，测量时间短，有效提高生产效率；
[0023](3)本发明的基于合拢管的测距装置安全可靠，能够有效避免安全事故的发生；
[0024](4)本发明的基于合拢管的测距装置设计合理，结构简单，制造成本低，使用寿命长，便于大规模生产应用。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的结构示意图。
[0026]图2为本发明另一角度的结构示意图。
[0027]图3为本发明测距的原理示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0029]如图1所示，一种基于合拢管的测距装置，由拉绳1、第一法兰2、圆形磁铁3、圆形导轨4、传感装置5、第二法兰6、磁块7组成。所述第一法兰2的内孔边缘设有一圆形磁铁3，磁铁3上吸附一圆形导轨4，在圆形导轨4的上方安装有传感装置5，传感装置上有两个滚轮，正好卡在圆形导轨的燕尾槽内，传感装置5上设有可伸缩式的拉绳1，拉绳1的一端固定在磁块7上，磁块7吸附在第二法兰6的侧表面。
[0030]在本发明中所述传感装置包括位移传感器与角度传感器，位移传感器用于测量磁块与拉绳的交点A距传感装置的距离AB，角度传感器用于测量拉绳与圆形导轨所在平面之间的角度α，传感装置上设有启动与复位按钮。位移传感器型号为WDP101D，角度传感器型号为 DWQT-A。
[0031]在本发明中所述拉绳由多股细钢丝拧制而成，直径为2?5mm。
[0032]在本发明中所述磁块为圆形，直径为5?10mm。
[0033]一种利用上述基于合拢管的测距装置的测量方法，包括以下步骤:
[0034](1)根据第一法兰内孔大小选取合适大小的圆形磁铁，将磁铁吸附在第一法兰内孔边缘，选择合适的导轨固定在圆形磁铁上，将传感装置安装在导轨内；
[0035](2)将传感装置上的拉绳拉出，使拉绳一端的圆形磁块吸附于第二法兰的侧表面上;
[0036](3)按下传感装置上的启动按钮，传感装置内的位移传感器记录下磁块与拉绳的交点A距传感装置的距离AB，角度传感器记录下拉绳与圆形导轨所在平面之间的角度α，推动传感装置至另一位置，此时传感装置依靠其下方卡在圆形导轨的燕尾槽内的滚轮开始行走，按照上述步骤记录下另一组数据，按照此方法记录下多组数据，将两个传感装置内的数据导入PC机中，通过Matlab数值分析软件计算出磁块与拉绳的交点距圆形导轨平面的距离平均值A0，计算公式为:
[0037]AO = AB.sin α ；
[0038](4)继续将圆形磁块吸附在第二法兰侧表面的其他点上，重复步骤(3)测得3组以上的数据，在将利用这些数据算出的磁块与拉绳的交点距圆形导轨平面的距离值求平均数，最终确定第一法兰与第二法兰两个平面之间的距离。第一法兰跟第二法兰都可以视为一个平面，我们要测的数值是第二法兰侧面上的一个点距第一法兰这个面的距离，另外在第二法兰侧面上再取其他两个点就能确定第二法兰侧面这个平面(利用的是三点确定一个平面的原理)，这样就能测得面与面之间的距离，为了保证精度，我们可以在第二法兰侧面上多取一些点。
[0039]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于合拢管的测距装置，两根合拢管的两端分别为第一法兰和第二法兰，其特征在于:所述第一法兰的内孔边缘设有磁铁，磁铁上吸附圆形导轨，在圆形导轨的上方安装有绕圆形导轨运动的传感装置，传感装置与可伸缩式的拉绳的一端连接，拉绳的另一端固定在磁块上，磁块吸附在第二法兰的侧表面。2.根据权利要求1所述的基于合拢管的测距装置，其特征在于:所述传感装置包括位移传感器与角度传感器，角度传感装置上设有启动与复位按钮。3.根据权利要求1所述的基于合拢管的测距装置，其特征在于:所述拉绳由多股细钢丝抒制而成，拉绳直径为2?5mm。4.根据权利要求1所述的基于合拢管的测距装置，其特征在于:所述磁块为圆形，直径为5?10mm η5.一种利用权利要求1至4任一项所述的基于合拢管的测距装置的测量方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)根据第一法兰内孔大小选取合适大小的圆形磁铁，将磁铁吸附在第一法兰内孔边缘，选择合适的导轨固定在圆形磁铁上，将传感装置安装在导轨内； (2)将传感装置上的拉绳拉出，使拉绳一端的圆形磁块吸附于第二法兰的侧表面上； (3)按下传感装置上的启动按钮，传感装置内的位移传感器记录下磁块与拉绳的交点距传感装置的距离数据，角度传感器记录下拉绳与圆形导轨所在平面之间的角度数据，推动传感装置至另一位置，此时传感装置依靠其下方卡在圆形导轨的燕尾槽内的滚轮开始行走，按照上述步骤记录下另一组数据，按照此方法记录下多组数据，将两个传感装置内的数据导入PC机中，通过Matlab数值分析软件计算出磁块与拉绳的交点距圆形导轨平面的距尚平均值； (4)继续将圆形磁块吸附在第二法兰侧表面的其他点上，重复步骤(3)测得多组数据，将这些数据导入PC电脑中，通过数据处理软件计算得出待测合拢管第一法兰和第二法兰的空间位置关系。
【专利摘要】本发明公开了一种基于合拢管的测距装置及测量方法，两根合拢管的两端分别为第一法兰和第二法兰，所述第一法兰的内孔边缘设有磁铁，磁铁上吸附圆形导轨，在圆形导轨的上方安装有绕圆形导轨运动的传感装置，传感装置与可伸缩式的拉绳的一端连接，拉绳的另一端固定在磁块上，磁块吸附在第二法兰的侧表面。本发明的基于合拢管的测距装置，利用传感装置测量多组磁块到圆形导轨的距离，根据多组测量数据计算出第一法兰与第二法兰的空间距离，作为连接管设计的依据，测量精度高，提高了生产效率。
【IPC分类】G01B21/16
【公开号】CN105387834
【申请号】CN201511022834
【发明人】邹家生, 汪鸿, 许祥平, 杨骏, 严铿
【申请人】江苏阳明船舶装备制造技术有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月30日