本发明涉及测量设备技术领域，特别是涉及一种定位装置及定位方法。
背景技术：
风能作为清洁能源，人们一直在尝试制造各种风能利用装置。随着科技的发展，近现代社会，人们制造出风力发电机，以对风能进行开发利用。风力发电机是将风能转化为电能的装置，主要包括机舱、轮毂、塔筒和叶片等部件。风力发电机一般安装比较空旷的环境中，以提高对风能的利用率。风力发电机从完成安装后，需要在一定时间内对其进行检修维护。塔筒作为重要的承载部件，支撑着整个风力发电机的重量以及作用在风力发电机上的风产生的应力。在风力发电机安装之前或长期运转后，需要对塔筒进行检测。
现有技术中，基于风力发电机塔筒载荷测试的需求，需要在塔筒底部的圆周上均匀选定多个检测点。为保证后续测试的准确度，检测点的位置是沿塔筒底部的周向均匀分布。然而，目前取点的主要手段是由人工拉皮尺测量出塔筒底部的周长，然后再取等分点，从而确定出相应的测点。这种确定测点的方式效率较低，精确度不够。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种定位装置，能够快速地在待测构件上定位出满足位置要求的测点，定位精度高，定位工作效率高。
一方面，本发明实施例一方面提出了一种定位装置，包括：定位部件，包括相对的固定端及定位端；
支承主体，包括第一构件和第二构件，第一构件与第二构件相交且固定设置，第二构件包括相对的第一端部和第二端部，其中第一端部的顶部设置基准定位部，第二端部设置有定位部件，第一构件包括主体部及两个延伸端部，两个延伸端部弯向第二端部且呈散射状延伸，两个延伸端部也分别设置有定位部件；
其中，定位部件通过固定端连接于第一构件与第二构件，基准定位部包括基准定位端，第一构件的两个延伸端部设置的定位部件的中心轴线的延长线相交于基准定位部的基准定位端，且基准定位部的基准定位端与第二构件的第二端部设置的定位部件的中心轴线的连接线与延长线之间成预定角度相交。
根据本发明实施例的一个方面，第二构件的第二端部和第一构件的两个延伸端部均设置有开口位于各个端部的自由端面的安装孔，第二构件的第二端部上设置的安装孔的中心线与连接线重合，第一构件的两个延伸端部上设置的安装孔的中心线分别与延长线重合。
根据本发明实施例的一个方面，预定角度为锐角。
根据本发明实施例的一个方面，预定角度为45°。
根据本发明实施例的一个方面，定位装置进一步包括位置调整部件，位置调整部件包括滑移块，第二构件进一步包括导向部，连接于第二构件的相对的第一端部和第二端部之间，滑移块与导向部滑动配合，滑移块沿靠近或远离基准定位部的方向移动。
根据本发明实施例的一个方面，位置调整部件还包括至少两个支撑杆，至少两个支撑杆的一端均与滑移块通过转轴转动连接，至少两个支撑杆分别包括自由端，至少两个支撑杆的自由端与基准定位部位于滑移块的同一侧。
根据本发明实施例的一个方面，位置调整部件还包括摆动杆，摆动杆的一端与第二构件铰接，另一端与支撑杆铰接。
根据本发明实施例的一个方面，第二构件上设置有固定部，固定部位于滑移块的移动路径上，位置调整部件还包括设置在固定部与滑移块之间的弹性件。
根据本发明实施例的一个方面，定位装置进一步包括安装支架，安装支架与支承主体相连接。
根据本发明实施例的一个方面，定位装置进一步包括倾角仪，倾角仪与支承主体相连接。
根据本发明实施例的一个方面，倾角仪读取待测构件的倾斜角度和倾斜方向，两个延伸端部分别设置的定位部件为第一激光传感器和第二激光传感器，第二端部设置的定位部件为激光发射器，当倾角仪的读数分别与预先测定的待测构件的倾斜角度和倾斜方向相等时，第一激光传感器、第二激光传感器和激光发射器分别在待测构件的内壁上定位出第一参考点、第二参考点和第三参考点。
根据本发明实施例的一个方面，定位装置还包括：信号接收模块，接收第一激光传感器测得的第一激光传感器到第一参考点的第一测距值和第二激光传感器测得的第二激光传感器到第二参考点的第二测距值；比较模块，比较第一测距值和第二测距值；判定模块，根据比较结果判定第一参考点、第二参考点、第三参考点和基准定位端在待测构件的内壁上定位出的基准点是否为与待测构件的轴线垂直的平面上的圆周四等分点。
根据本发明实施例提供的定位装置，其包括定位部件和支承主体，定位部件用于快速且准确地定位出测点。支承主体支承定位部件以方便操作者对定位部件进行定位操作。定位部件的定位端和基准定位部的基准定位端共同配合以能够快速且准确地完成定位工作，定位精度高，定位工作效率高。
在该定位装置中，位于第一构件两个延伸端部的定位部件可以是激光传感器，位于第二构件另一端的定位部件可以是激光发射器，通过比较两个激光传感器分别获取的激光测距数值是否相等，来判断该定位装置定位出的四个测点是否是与待测构件的轴线垂直的平面上的圆周四等分点，以提高定位装置的可靠性和测点定位的精度。
另一个方面，本发明实施例还提供一种用于在中空状待测构件的内壁上取点的定位方法，包括：将定位装置的基准定位部抵靠在待测构件的内壁上以定位出基准点；通过定位装置的定位部件在待测构件的内壁上定位出参考点；基准点与参考点位于同一平面上，且平面与待测构件的轴线垂直，基准点与参考点将待测构件的横截面的内壁的轮廓线等分。
根据本发明实施例的另一个方面，预先测定用于确定待测构件的倾斜角度的第一预定角度以及用于确定待测构件的倾斜方向的第二预定角度；将定位装置的基准定位部抵靠在待测构件的内壁上以定位出基准点，操作定位装置以使倾角仪的读数分别与第一预定角度和第二预定角度相等时，定位装置的定位部件在待测构件的内壁上定位出参考点。
根据本发明实施例的另一个方面，倾角仪为单轴倾角仪或双轴倾角仪。
根据本发明实施例的另一个方面，定位部件在待测构件的内壁上定位出参考点的步骤包括：通过分别设置在两个延伸端部的定位部件在待测构件的内壁上分别定位出第一参考点和第二参考点，定位部件分别为第一激光传感器和第二激光传感器；通过设置在第二端部的定位部件在待测构件的内壁上定位出第三参考点，定位部件为激光发射器。
具体地，接收第一激光传感器测得的第一激光传感器到第一参考点的第一测距值和第二激光传感器测得的第二激光传感器到第二参考点的第二测距值；比较第一测距值和第二测距值；根据比较结果判定第一参考点、第二参考点、第三参考点和基准定位端在待测构件的内壁上定位出的基准点是否为与待测构件的轴线垂直的平面上的圆周四等分点。
根据本发明实施例提供的定位方法，定位部件的定位端和基准定位部的基准定位端共同配合以能够快速且准确地完成定位工作。具体地，首先定位出基准点作为一个测点，接着定位装置的定位部件通过发射的激光射线定位出相应的测点。
进一步地，获取分别位于两个延伸端部的激光传感器发射的激光射线分别返回激光测距值，将两个激光测距值进行比较，根据比较结果判定通过定位装置定位出的四个测点是否为平面的圆周四等分测点，为评价定位装置是否精确以及对定位结果进行调整提供了数据基础。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本发明实施例的定位装置的整体结构示意图。
图2是本发明实施例的支承主体的结构示意图。
图3是本发明实施例的定位装置的俯视结构示意图。
图4是本发明实施例的定位装置在筒状构件内使用状态示意图。
图5是图4的俯视结构示意图。
图6是本发明实施例的待测构件竖直放置在三维坐标系中的状态示意图。
图7是本发明实施例的待测构件任意放置在三维坐标系中的状态示意图。
图8是本发明另一实施例的定位装置的示意性框图。
图9是本发明再一实施例提供的定位装置的示意性框图。
图10是示出了本发明一实施例的定位方法的流程图。
图11是示出能够实现根据本发明实施例的定位装置和方法的计算设备的示例性硬件架构的结构图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
标记说明：
1、支承主体；10、定位装置；
2、第一构件；21、主体部；22、延伸端部；
3、第二构件；31、第一端部；311、基准定位部；32、第一连接部；33、导向部；34、第二连接部；35、第二端部；36、固定部；37、限位板；
4、定位部件；41、固定端；42、定位端；
5、位置调整部件；51、滑移块；52、支撑杆；53、摆动杆；54、弹性件；
6、倾角仪；
7、安装支架；71、固定座；72、万向节；73、连接杆；
8、延长线；
9、中心轴线；99、筒状构件；991、轴线；
100、平面；
α、延长线与连接线夹角；
β、第一预定角度；
γ、第二预定角度；
110、第一激光传感器；120、第二激光传感器；130、信号接收模块；140、比较模块；150、判定模块；160、报警模块；
200、计算设备；201、输入设备；202、输入接口；203、中央处理器；204、存储器；205、输出接口；206、输出设备；210、总线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在筒状构件99使用一定时间后，需要对其进行载荷测试，以防止筒状构件99因载荷能力下降不再满足使用需求而导致失效。尤其是在风力发电领域，风力发电机包括塔筒和叶片等筒状构件99。风力发电机的塔筒用于承载整个风力发电机的重量，因此对风力发电机的塔筒进行载荷测试有助于保证塔筒的正常使用，避免塔筒因承载能力不足而存在安全隐患。风力发电机的叶片主要用于承受风力载荷，因此在安装叶片之前需要对其进行载荷性能的检测，及时记录叶片承载能力数据，为后续安装、维护或维修提供参考。对塔筒或叶片进行载荷测试时，首先需要在塔筒或叶片的内壁的圆周上选出测点，通常是选出多个测点，一般为四个。多个测点在同一个平面上，并且该平面与塔筒或者叶片根部的中心轴线垂直。在确定出多个测点后，对塔筒或叶片进行载荷测试。
如图1、图2所示，本发明实施例的定位装置10包括支承主体1、定位部件4以及位置调整部件5。当使用本发明实施例的定位装置10在筒状构件99内壁表面上进行测定定位工作时，支承主体1、定位部件4以及位置调整部件5需要协同配合使用以快速地在筒状构件99的内壁上定位出所需的测点。本发明实施例的定位装置10操作简便，定位测点精度高，定位工作效率高。
如图1所示，本实施例的支承主体1包括第一构件2和第二构件3。本实施例的第一构件2为一横梁，其包括主体部21以及两个弯曲的延伸端部22。两个弯曲的延伸端部22位于主体部21的同一侧。两个弯曲的延伸端部22从主体部21的相对的两端散射状延伸。两个弯曲的延伸端部22端面的相同位置上均设置有第一安装孔(图中未示出)。两个第一安装孔的中心线的延长线相交于一点。本实施例的第二构件3包括与主体部21垂直连接的第一端部31、以及与第一端部31和主体部21均垂直的第一连接部32、与第一连接部32垂直连接且与第一端部31反向平行延伸的导向部33、与导向部33垂直连接并与第一连接部32平行同向延伸的第二连接部34，以及与第二连接部34垂直连接并与导向部33反向平行延伸的第二端部35。
第一端部31的顶部设置有基准定位部311。基准定位部311包括基准定位端。基准定位端用于在筒状构件99上定位出基准点。本实施例的基准定位端为圆锥状。第二端部35的端面上设置有第二安装孔(图中未示出)。基准定位端(例如上述的锥尖)位于第二安装孔的中心线延长线上。第二端部35与第二连接部34相交的表面上设置有第三安装孔(图中未示出)。
在第一连接部32上相对的两侧各自设置有枢接架。两个枢接架相对于导向部33对称设置。本实施例的枢接架包括与第一连接部32相连接的凸台，以及设置在凸台朝向第一端部31的枢轴。第一连接部32朝向第二连接部34的表面上设置有固定部36。本实施例的固定部36是与第一连接部32相连接的环状部件。
本实施例的第一构件2的两个弯曲的延伸端部22从主体部21的相对的两端朝向第二构件3的第二端部35散射状延伸。本实施例的第一构件2和第二构件3的横截面的外轮廓线是方形，但也可以是封闭的平滑曲线或其他多边形。本实施例的支承主体1的结构简单，有效降低自身重量，便于搬运。本实施例的第一构件2的两个弯曲的延伸端部22与第二构件3的第二连接部34均位于第一构件2的主体部21的同一侧。本实施例的支承主体1可以采用树脂、尼龙、工程塑料或者铝合金材料一体成型加工制造，也可以单独加工制造再进行组装。
第一构件2的主体部21和第二构件3的第一端部31相交的区域上设置有两个沿第一端部31的轴向延伸的限位板37。两个限位板37平行设置。在两个平行的限位板37之间夹装有倾角仪6(如图1所示)。本实施例的倾角仪6是双轴倾角仪。通过倾角仪6，操作者可以更方便地判断定位装置10的位置，并根据倾角仪6的数据来进行固定或调整工作，从而提高定位测点的工作效率。
如图1、图3所示，第一构件2的两个第一安装孔以及第二构件3的第二安装孔中各自安装固定有定位部件4。定位部件4包括相对的固定端41和定位端42。
基准定位部311的基准定位端位于第一构件2的两个延伸端部22设置的定位部件4的中心轴线的延长线8上。基准定位部311的基准定位端位于第二构件3设置的定位部件4的定位端42与基准定位部311的基准定位端之间的连接线9上。
定位部件4通过固定端41分别与第一安装孔或第二安装孔固定连接。定位端42用于在筒状构件99内壁上定位出参考点。两个第一安装孔中的定位部件4的中心轴线朝向基准定位部311延长的延长线8，以及第二安装孔中的定位部件4的定位端42与基准定位部311之间的连接线9相交，且基准定位部311的基准定位端位于交点处。两条延长线8和连接线9位于同一平面内。本实施例中，设置于第一安装孔的定位部件4的中心轴线与延长线8重合，设置于第二安装孔的定位部件4的中心轴线与连接线9重合。
如图3所示，两条延长线8和连接线9之间形成预定角度α。两条延长线8各自与连接线9之间的预定角度α相同。本实施例的预定角度α为锐角，优选地，预定角度α为45°。本实施例的筒状构件99的横截面内壁轮廓线为圆形，预定角度α为45°时，基准定位部311定位出的基准点、三个定位部件4定位出的参考点能够将待测的筒状构件99的横截面的圆形轮廓线四等分。
本实施例的定位部件4是激光发射器。激光发射器产生的激光具有直线性好，穿透能力强，便于识别等特点，方便在筒状构件99上定位出参考点，进而节约定位工作时间，提高定位工作效率。在将定位装置10安置到待测的筒状构件99的内部并定位出基准点后，启动第一安装孔和第二安装孔中的激光发射器，激光发射器发出的激光会照射到筒状构件99的内壁上，操作者再根据照射点位置在筒状构件99的内壁上做出测点标记。各条激光与自身出射方向相反的延长线均与基准点相交。
如图2所示，本实施例的位置调整部件5包括滑移块51、支撑杆52、摆动杆53以及弹性件54。滑移块51与支承主体1的导向部33滑动配合，驱动滑移块51时，滑移块51能够在第一连接部32和第二连接部34之间的导向部33上移动，以靠近或远离第二构件3的基准定位部311。本实施例的滑移块51为中空的环状部件，滑移块51套接到导向部33上以实现两者之间的滑动配合。滑移块51的外周向表面上设置有转轴511。转轴511的轴线与第一连接部32的轴线平行。转轴511位于第一连接部32和第二连接部34之间。支撑杆52包括连接端和自由端。连接端上设置有枢接孔。自由端为尖状。支撑杆52通过枢接孔与滑移块51上的转轴511枢接，自由端朝向基准定位部311。本实施例中支撑杆52的数量为两个。两个支撑杆52对称地设置在导向部33的两侧。两个支撑杆52同时与滑移块51上的转轴511枢接，从而两个支撑杆52均可以朝靠近或远离导向部33的方向摆动。支撑杆52朝向导向部33的表面上设置有长条状凹槽。凹槽的一个侧壁上设置有与凹槽相连通的孔，孔内安装有销钉。另一实施例中，支撑杆52的数量可以是两个以上。
本实施例的摆动杆53的一端枢接到支撑杆52上的销钉上，另一端枢接到第二构件3上的枢轴上。支撑杆52会围绕滑移块51上的转轴511转动以朝靠近或远离导向部33的方向摆动，同时支撑杆52能够驱动摆动杆53围绕枢轴摆动，使得支撑杆52的自由端和第二构件3上的基准定位部311共同抵靠在待测筒状构件99上。另一个实施例中，摆动杆53的两端分别与导向部33以及支撑杆52球铰接。
本实施例的第二构件3的第一连接部32上设置的固定部36与滑移块51之间设置有弹性件54。固定部36位于滑移块51的移动路径上。弹性件54的一端与固定部36相连接，另一端与滑移块51上的转轴511相连接。当调整支撑杆52开合以使得支撑杆52的自由端和第二构件3上的基准定位部311共同抵靠在待测筒状构件99上时，支撑杆52能够驱动滑移块51沿导向部33移动。在滑移块51沿导向部33移动时，弹性件54会受到滑移块51的牵拉或压缩作用，从而蓄积弹性势能。在使用定位装置10完成定位后，支撑杆52脱离与待测筒状构件99的内壁抵靠状态，弹性件54会释放蓄积的弹性势能，使得滑移块51回复到初始位置。本实施例的弹性件54是螺旋弹簧，也可以是皮筋。
如图1所示，本实施例的定位装置10还包括安装支架7。安装支架7包括固定座71、万向节72以及连接杆73。固定座71可以是磁性座，也可以是空气吸附式底座。磁性的固定座71适用于导磁材料加工制造的待测筒状构件99，空气吸附式底座适用于导磁材料或非导磁材料加工制造的待测筒状构件99。固定座71和万向节72之间通过连接杆73相连接，万向节72与第二构件3的第三安装孔也通过连接杆73相连接。固定座71能够将本发明实施例的定位装置10固定在待测筒状构件99的内壁上，方便使用者调整定位装置10的位置。万向节72使得定位装置10的位置调整过程更加灵活，调整范围更大。
本发明还涉及一种在中空状的待测构件的内壁上定位出测点的定位方法，参考如图4、图5所示的使用状态，本发明实施例的定位方法如下：
首先将本发明实施例的定位装置10的基准定位部311抵靠在待测构件的内壁上以在待测构件的内壁上定位出基准点。
然后通过定位部件4在待测构件的内壁上定位出参考点。
基准点和参考点位于同一平面100上，且该平面100与待测构件的轴线991垂直。基准点和参考点将待测构件的横截面的内壁的轮廓线等分。在待测构件的内壁上标记出上述基准点以及参考点，以作为满足要求的测点供后续进行检测工作。这里的中空状的待测构件可以是风力发电机组的塔筒或叶片，也可以是管道或者烟囱等其他中空的筒状构件。
进一步地，在上述定位方法中，定位装置10还包括倾角仪6。预先测定用于确定待测构件的倾斜角度的第一预定角度β以及用于确定待测构件的倾斜方向的第二预定角度γ。将定位装置10的基准定位部311抵靠在待测构件的表面上以定位出基准点。然后操作定位装置10以使倾角仪6的读数分别与第一预定角度β和第二预定角度γ相等时，定位装置10的定位部件4在待测构件的表面上定位出参考点。
本实施例的倾角仪6可以是单轴倾角仪，也可以是双轴倾角仪。当倾角仪6是单轴倾角仪时，操作定位装置10并观察单轴倾角仪的读数，使用单轴倾角仪的读数与第一预定角度β相同时，定位装置10可以定位出与基准点相对的一个参考点，且基准点与该参考点的连线与待测构件的轴线垂直相交。然后再将单轴倾角仪在同一平面上旋转90°，从而与自身的上一位置垂直。即围绕基准点与该参考点的连线旋转定位装置10，当单轴倾角仪的读数与第二预定角度γ相同时，定位装置10定位出其他的参考点。当倾角仪6是双轴倾角仪时，定位装置10的操作过程与上述单轴倾角仪的使用过程相似，区别在于，不需要调整双轴倾角仪的位置，即可读取两个角度值。
为了进一步说明本实施例的定位方法，结合图6、图7描述本实施例的定位方法，该实施例是使用本发明实施例的定位装置10对圆柱形筒状构件99(例如风力发电机组的塔筒或叶片)内壁上进行定位的过程，本实施例的定位装置10具有双轴倾角仪和激光发射器。其中，双轴倾角仪自身的X轴平行于定位装置10的基准定位部311与第二安装孔上安装的激光发射器的发射中心的连线。本实施例的双轴倾角仪自身的Y轴平行于定位装置10的主体部21的轴线。
该实施例并不限定本发明的保护范围，描述如下：
实施例一：
图6示出了设定的三维坐标系，圆柱形筒状构件99的位置以该三维坐标系作参照。该三维坐标系的XOY平面平行于水平面，Z轴与水平面垂直。
本实施例的圆柱形筒状构件99的第一预定角度β为与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100(该平面100为虚拟的平面)与XOY平面之间的夹角。第二预定角度γ为圆柱形筒状构件99的轴线991与XOZ平面之间的夹角。圆柱形筒状构件99的轴线991过三维坐标系的原点。
如图6所示，圆柱形筒状构件99竖直放置，即圆柱形筒状构件99的轴线991垂直XOY平面。此时，与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100与XOY平面平行，圆柱形筒状构件99的轴线991与XOZ平面平行，第一预定角度β和第二预定角度γ均为零度。第一预定角度β与第二预定角度γ为在建立的三维坐标系中预先测量记录值。
然后将本实施例的定位装置10放置到圆柱形筒状构件99内部，并将安装支架7的固定座71吸附在圆柱形筒状构件99的内壁上。手动调整支承主体1，以使得第二构件3的基准定位部311以及支撑杆52的自由端均抵靠到圆柱形筒状构件99的内壁上。本实施例中，在三维坐标系中，基准定位部311与第二安装孔上安装的激光发射器的发射中心的连线与XOY平面平行。
然后再观察双轴倾角仪的读数，当双轴倾角仪的X轴倾角数值为零时，第二安装孔上安装的激光发射器发射的激光会沿与XOY平面平行的方向照射到筒状构件99的内壁上。定位装置10的第二端部35上的激光发射器发射的激光束与XOY平面平行，此时，基准定位部311与第二安装孔上安装的激光发射器的发射中心的连线也与XOY平面平行，激光束在与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内，该激光束在圆柱形筒状构件99内壁上的照射点为定位出的一个参考点，该参考点在与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内。
然后再观察双轴倾角仪的读数，当双轴倾角仪的Y轴倾角数值为零时，第一构件2的主体部21的轴线与XOY平面平行。此时，主体部21的两个延伸部22上的激光发射器发出的两束激光束均与XOY面平行，且也在上述与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内。从而这两束激光束在圆柱形筒状构件99内壁上的照射点分别定位出另两个参考点，这两个参考点在与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内。
基准定位部311定位出的基准点与三个参考点处于与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内，从而基准点与三个参考点将圆柱形筒状构件99的内壁四等分。假设基准定位部311定位出的基准点为为圆柱形筒状构件99内壁圆周上的0°，上述定位出的三个参考点分别处于90°、180°以及270°的位置。
在圆柱形筒状构件99的内壁上将基准点以及三个参考点定位出的位置做上标记，方便在移走定位装置10后根据标记出的测点进行后续的检测工作。
实施例二：
图7示出了设定的三维坐标系XYZ。其中XOY平面与水平面平行，Z轴与XOY平面垂直。圆柱形筒状构件99的位置以该三维坐标系作参照。本实施例的圆柱形筒状构件99的第一预定角度β为与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100与XOY平面之间的夹角。第二预定角度γ为圆柱形筒状构件99的轴线991与XOZ平面之间的夹角。圆柱形筒状构件99的轴线991过三维坐标系的原点。
如图7所示，圆柱形筒状构件99在三维坐标系中任意位置放置，此时，与圆柱形筒状构件99的轴向垂直的平面100与XOY平面形成第一预定角度β，圆柱形筒状构件99的轴线991与XOZ平面形成第二预定角度γ。第一预定角度β与第二预定角度γ为在建立的三维坐标系中预先测量记录值。
然后将本实施例的定位装置10放置到圆柱形筒状构件99内部，并将安装支架7的固定座71吸附在圆柱形筒状构件99的内壁上。手动调整支承主体1，以使得第二构件3的基准定位部311以及支撑杆52的自由端均抵靠到圆柱形筒状构件99的内壁上。
然后再观察双轴倾角仪的读数，当双轴倾角仪的X轴倾角数值与第一预定角度β相等时，第二安装孔上安装的激光发射器发射的激光会沿与XOY平面呈与第一预定角度β相等的角度的方向照射到筒状构件99的内壁上。定位装置10的第二端部35上的激光发射器发射的激光束与X轴呈与第一预定角度β相等的角度。此时，基准定位部311与第二安装孔上安装的激光发射器的发射中心的连线也与X轴呈与第一预定角度β相等的角度。第二端部35上的激光发射器发射的激光束在与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内，该激光束在圆柱形筒状构件99内壁上的照射点为定位出的一个参考点。
然后再观察双轴倾角仪的读数，当双轴倾角仪的Y轴倾角数值与第二预定角度γ相等时，第一构件2的主体部21的轴线与Y轴呈与第二预定角度γ相等的角度，此时，主体部21的两个延伸部22上的激光发射器发出的两束激光束都处于上述与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内，从而这两束激光束在圆柱形筒状构件99内壁上的照射点分别定位出另两个参考点，这两个参考点在与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内。
基准定位部311定位出的基准点与三个参考点处于与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内，从而基准点与三个参考点将圆柱形筒状构件99的内壁四等分。即假设基准定位部311定位出的基准点为圆柱形筒状构件99内壁圆周上的0°，上述定位出的三个参考点分别处于90°、180°以及270°的位置。
在圆柱形筒状构件99的内壁上将基准点以及三个参考点定位出的位置做上标记，方便在移走定位装置10后根据标记出的测点进行后续的检测工作。
当圆柱形筒状构件99处于本实施例的三维坐标系中任意位置时，预先在三维坐标系参照下测量出第一预定角度β和第二预定角度γ都可以使用实施例二的定位方法，通过定位装置定位出处于与圆柱形筒状构件99的轴线991垂直的平面100内的基准点和三个参考点，基准点和三个参考点能够将圆柱形筒状构件99的内壁四等分的基准点和三个参考点。
使用上述本发明实施例的定位方法可以在中空状的待测构件的横截面的内轮廓线上快速且准确地定位出满足需要的测点，提高测点精度以及测点工作效率。
需要说明的是，本发明实施例提供的定位装置10可以在呈现任意倾斜角度的筒状构件99的内壁上实现定位，该筒状构件99可以为圆柱形或者圆锥形，甚至为任意弯曲的形状。只要能够预先获得筒状构件99待定位的局部的第一角度和第二角度，即可采用定位装置10在该局部内壁上定位四个测点。
在上述实施例中，定位装置10的机械设计已经能够满足测点定位等分的功能，但是在实际应用时，定位装置10的机械定位始终会有因为一些特殊工况的影响或工装自身材质问题而造成定位精度偏差，从而影响用于确定圆周四等分测点的定位装置10的可靠性。
为了实现对用于圆周四等分测点的定位装置10在测点定位等分时的精度控制以及可靠性验证，下面参考图8，以待测构件为圆柱形筒状构件为例，描述本发明另一实施例中的定位装置10。图8示出了本发明另一实施例的定位装置10的示意性框图。
需要说明的是，在本实施例的定位装置10的示意性框图中，并没有示出定位装置10的机械结构的全部细节，而只是示意性的示出了定位装置10的机械结构中的第一激光传感器110和第二激光传感器120，本实施中的定位装置10未示出部分的机械结构可以参考如图1所示的实施例中所描述的定位装置10。
在本实施例中，定位装置10的倾角仪6(未示出)被设置为读取待测构件的倾斜角度和倾斜方向，两个延伸端部22分别设置的定位部件4为第一激光传感器110和第一激光传感器120，第二端部35设置的定位部件4为激光发射器，第一激光传感器110、第一激光传感器120和激光发射器被设置为在操作定位装置使得倾角仪6的读数分别与预先测定的待测构件的倾斜角度和倾斜方向相等时，分别在待测构件的内壁上定位出第一参考点、第二参考点和第三参考点。
在本发明的前述实施例中，详细描述了待测构件例如圆柱形筒状构件在竖直放置和在三维坐标系中任意位置放置的两种情况下，通过调整定位装置10的支承结构，并观察倾角仪6的读数以找到与该圆柱形筒状构件的轴线相垂直的平面的过程，在此将不再赘述。
在本发明实施例中，可以将找到的与待测构件的轴线相垂直的平面称为定位平面。
在本实施例中，在操作定位装置10使得倾角仪6的读数分别与预先测定的待测构件的倾斜角度和倾斜方向相等时，第一激光传感器110、第二激光传感器120和激光发射器同时或分别向圆柱形筒状构件的内壁发射激光束，相邻的两条激光束之间形成45度的夹角，激光束发出后，与待测构件的接触点分别为第一参考点、第二参考点和第三参考点，并且第一参考点、第二参考点、第三参考点与定位装置10的基准定位端在待测构件的内壁上定位出的基准点在该定位平面内。
如图8所示，本实施例中的定位装置10还可以包括：信号接收模块130，接收第一激光传感器110测得的第一激光传感器110到第一参考点的第一测距值和第一激光传感器120测得的第一激光传感器120到第二参考点的第二测距值；比较模块140，比较第一测距值和第二测距值；判定模块150，根据比较结果判定第一参考点、第二参考点、第三参考点和基准定位端在待测构件的表面上定位出的基准点是否为与待测构件的轴线垂直的定位平面上的圆周四等分点。
具体地，在一些实施例中，判定模块150当比较结果为第一测距值和第二测距值相等时，判定第一参考点、第二参考点、第三参考点和基准点是定位平面上的圆周四等分点。
可选的，判定模块150当比较结果为第一测距值和第二测距值不相等时，判定第一参考点、第二参考点、第三参考点和基准点不是定位平面上的圆周四等分点。
在另一些实施例中，判定结果允许第一测距值和第二测距值不完全相等，即允许第一测距值和第二测距值之间存在一定的误差。
具体地，比较模块140还当第一测距值和第二测距值不相等时，将第一测距值与第二测距值的差值与预设的误差容限值进行比较。
具体地，当比较结果为第一测距值与第二测距值的差值在预设的误差容限值的范围内时，判定第一参考点、第二参考点、第三参考点和基准点是定位平面上的圆周四等分点，当比较结果为差值超出预设的误差容限值的范围时，判定第一参考点、第二参考点、第三参考点和基准点不是定位平面上的圆周四等分点。
图9示出了本发明再一实施例提供的定位装置10的示意性框图。如图9所示，图9与图8中相同的模块或部件采用相同的标号，不同之处在于，定位装置10还可以包括报警模块160，当判定结果为基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点不是定位平面上的圆周四等分点时，发出报警信号。
具体地，报警模块160输入端连接判定模块150，输出端连接报警器，报警器可以是光报警器、声音报警器或声光综合报警器，例如，报警器可以是发光二极管LED。当判定结果为基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点不是定位平面上的圆周四等分点时，发光二极管进行红灯闪烁，且蜂鸣器报警，或扬声器发出语音提示；当判定结果为基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点是定位平面上的圆周四等分点时，发光二极管保持绿灯常亮。
在另一些实施例中，定位装置10还可以包括显示模块，显示模块对第一激光传感器110和第二激光传感器120分别测得的第一测距值和第二测距值进行显示。
具体地，显示模块可以连接判定模块150，对第一测距值和第二测距值以及判定结果进行显示，显示模块可以是显示器或计算机，通过显示模块给予的数据的反馈能够高效指导定位装置10的测点定位。
为了更详细的说明定位装置10如何利用第一激光传感器110和第二激光传感器120的测距值进行定位精度的判定，下面结合附图，以待测构件为塔筒为例，说明本发明另一实施例提供的应用于本发明实施例中定位装置10的定位方法。
首先介绍使用第一激光传感器110和第二激光传感器120的测距值的比较结果进行定位装置10的定位精度判定的原理。
在本发明实施例中，定位装置10用于定位与待测构件的轴线垂直的定位平面以及位于定位平面上的圆周四等分测点，定位装置10的定位部件4包括例如：位于定位平面上的激光发射器，第一激光传感器110和第一激光传感器120。
为了保证定位装置10定位出的测点为与塔筒内壁的轴线垂直的定位平面的圆周四等分测点，在定位装置10的基准定位端定位出基准点后，操作定位装置以使倾角仪6的读数分别与第一预定角度和第二预定角度相等，由此找到与待测构件的轴线垂直的定位平面。
激光发射器、第一激光传感器110和第一激光传感器120在定位平面上被布置为使得：激光发射器发射的激光束的第一反方向延长线经由定位平面的中心点，与第一激光传感器110发射的激光束的第二反方向延长线和第一激光传感器120发射的激光束的第三反方向延长线在待测构件的内壁上形成交点，并且上述实施例中描述的第二反方向延长线、第三反方向延长线与第一反方向延长线形成的夹角为45度，第一激光传感器110和第一激光传感器120到交点的距离相等。
结合本发明实施例提供的定位装置10，该交点即为定位装置10的基准定位端定位出的基准点，通过设置在第二构件的第二端部的定位部件即激光发射器在待测构件表面上定位出第三参考点；通过分别设置在两个延伸端部的定位部件在塔筒内壁例如第一激光传感器110和第一激光传感器120，在塔筒内壁分别定位出第一参考点和第二参考点。
第一激光传感器110发射的激光束与塔筒内壁相接触，将该接触点设定为第一参考点，该激光束经第一参考点反射后，部分散射光返回并被第一激光传感器110接收，第一激光传感器110可以记录该激光束从发出到返回所经历的时间，再结合光速，即可测定该激光束从发射点到塔筒内壁上对应的第一参考点的距离S1。
同样的，第一激光传感器120向塔筒内壁发射激光束在塔筒内壁上定位出第二参考点，并且第一激光传感器120可测定该激光束从发射点到塔筒内壁上对应的第二参考点的距离S2。
基于上述实施例中定位部件的布置，可以通过第一激光传感器110、第一激光传感器120和激光发射器分别定位出第一参考点、第二参考点和第三参考点，结合基准定位端定位出的基准点，形成与塔筒轴线垂直，且与塔筒内壁相接触的定位平面上的圆周四等分测点，并且第一激光传感器110的激光束到第一参考点的距离S1与第一激光传感器120的激光束到塔筒内壁上的距离S2是相等的。
因此，可以通过比较第一激光传感器110和第一激光传感器120的测距值是否相等，为定位装置10的定位结果是否在精度范围内提供数据基础和判断依据。
在本发明实施例中，定位装置10的定位部件4在待测构件的内壁上定位出参考点的步骤包括：通过分别设置在两个延伸端部22的定位部件4在待测构件的内壁上分别定位出第一参考点和第二参考点，定位部件4分别为第一激光传感器110和第一激光传感器120；通过设置在另一个端部的定位部件在待测构件的内壁上定位出第三参考点，定位部件4为激光发射器。
图10示出了本发明一实施例的定位方法的流程图。如图10所示，发明的实施例中的定位方法100包括以下步骤：
步骤S110，接收第一激光传感器110测得的第一激光传感器110到第一参考点的第一测距值和第一激光传感器120测得的第一激光传感器120到第二参考点的第二测距值；步骤S120，比较第一测距值和第二测距值；步骤S130，根据比较结果判定第一参考点、第二参考点、第三参考点和基准定位端在待测构件内壁上定位出的基准点是否为与待测构件的轴线垂直的定位平面上的圆周四等分点。
在步骤S110中，第一测距值即为第一激光传感器110发射的第一激光束从第一发射点到塔筒内壁上对应的第一参考点的距离为第一测距值S1，第二测距值即为第一激光传感器120发射的第二激光束从发射点到塔筒内壁上对应的第一参考点的距离为第二测距值S2。
下面参考图6中圆柱形筒状构件的位置所参照的坐标系，结合图6所示的实施例所描述的定位装置10的定位方法，介绍通过第一激光传感器110和第一激光传感器120的测距值，对定位平面的圆周四等分测点的定位精度进行判定的过程。
在图6中，圆柱形筒状构件例如塔筒竖直放置，作为一个示例，如果在定位装置10实际安装过程中或进行圆周测点定位工作时，定位装置10以基准定位部311和第二安装孔上安装的激光发射器的发射中心的连线为中心轴发生旋转，在这种情况下，第一激光传感器110和第一激光传感器120分别定位到的第一参考点和第二参考点将处于不同高度的平面上，由于塔筒本身在不同高度的内径不同，将会导致第一测距值S1和第二测距值S2不相同。
作为另一个示例，如果定位装置10以主体部21的轴线为中心轴发生旋转时，基准点、第一参考点、第二参考点、第三参考点所形成的平面，并不是与塔筒轴线垂直的定位平面，此时获得的第一测距值S1和第二测距值S2虽然相等，但是这四个测点并不是定位平面的圆周四等分测点。
作为一个示例，若定位装置10未发生上述示例中的绕轴旋转，即基准点、第一参考点、第二参考点、第三参考点在定位平面内，且为定位平面与塔筒内壁相交的圆周的四等分测点，则第一测距值S1和第二测距值S2相等。
在本发明实施例中，圆柱形筒状构件例如塔筒竖直放置，定位装置10在安装和使用时，首先通过基准定位端确定基准点，然后操作者可以通过操作定位装置10使倾角仪6读取的倾斜角度和倾斜方向的读数均为零时，找到与塔筒轴线相垂直的定位平面。在找到的定位平面上进行测点定位，能够提高测点定位的精度，并且在发生激光传感器测得的第一测距值和第二测距值相等的情况时，可以排除定位装置10以Y轴为中心轴发生旋转的情况。
综上所述，可以通过第一测距值S1和第二测距值S2是否相等，对基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点是否是定位平面上的圆周四等分点提供判定依据。
具体地，在一些实施例中，步骤S230中，根据比较结果判定基准定位端在待测构件的表面上定位出的基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点是否为与待测构件的轴线垂直的定位平面上的圆周四等分点的步骤还可以包括：
如果比较结果为第一测距值和第二测距值相等，判定基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点是定位平面上的圆周四等分点。
对应的，在一些实施例中，如果比较结果为第一测距值和第二测距值不相等时，判定基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点不是定位平面上的圆周四等分点。
在另一些示例中，判定结果可以允许第一测距值和第二测距值不完全相等，即允许第一测距值和第二测距值之间存在一定的误差。
具体地，如果比较结果为第一测距值和第二测距值不相等，则将第一测距值与第二测距值的差值与预设的误差容限值进行比较。
具体地，步骤S130中，当比较结果为第一测距值与第二测距值的差值在预设的误差容限值的范围内时，判定基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点是定位平面上的圆周四等分点，当比较结果为第一测距值与第二测距值的差值超出预设的误差容限值的范围时，判定基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点不是定位平面上的圆周四等分点。
在一些实施例中，当判定结果为基准点、第一参考点、第二参考点和第三参考点不是定位平面上的圆周四等分点时，发出报警信号。
在一些实施例中，对第一测距值与第二测距值进行数据显示，能够更直观的对定位过程进行指导，提高定位的精度以及避免因为一些特殊工况的影响或定位装置自身材质问题而造成定位精度偏差。
在本发明的另一些实施例中，参照前述实施例中图7所示的三维坐标系，待测构件例如圆柱形筒状构件在三维坐标系中任意位置放置。
在这种情况下，定位装置10在进行定位工作前，预先测定待测构件的倾斜角度以获得第一预定角度以及获得用于确定待测构件的倾斜方向的第二预定角度。在安装定位装置10时，操作并调整定位装置10并使倾角仪6的读数分别与第一预定角度和第二预定角度，以找到与待测构件的轴线垂直的定位平面。
在找到与轴线垂直的定位平面后，通过分别设置在定位装置10的两个延伸端部22的第一激光传感器110和第一激光传感器120在待测构件内壁定位出第一参考点和第二参考点，并获取第一测距值和第二测距值，通过设置在定位装置10的另一个端部的激光发射器在待测构件内壁定位出第三参考点。
此时，对得到的圆周四等分测点的定位精度的评价方法和步骤与待测构件竖直放置时的评价方法和步骤相同，在此将不再赘述。
在本发明的另一些实施例中，定位装置10中的信号接收模块130、比较模块140和判定模块150可以被封装在信号处理模块中，该信号处理模块可以由可拆卸地或者固定地安装在定位装置上的计算设备实现。图11是示出能够实现根据本发明实施例的信号处理模块的方法和装置的计算设备的示例性硬件架构的结构图。如图11所示，计算设备200包括输入设备201、输入接口202、中央处理器203、存储器204、输出接口205、以及输出设备206。其中，输入接口202、中央处理器203、存储器204、以及输出接口205通过总线210相互连接，输入设备201和输出设备206分别通过输入接口202和输出接口205与总线210连接，进而与计算设备200的其他组件连接。具体地，输入设备201接收来自外部(例如，定位装置10上安装的第一激光传感器110和第二激光传感器120)的输入信息，并通过输入接口202将输入信息传送到中央处理器203；中央处理器203基于存储器204中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器204中，然后通过输出接口205将输出信息传送到输出设备206；输出设备206将输出信息输出到计算设备400的外部供用户使用。
也就是说，包含图8或图9中所示的信号接收模块130、比较模块140和判定模块150的信号处理模块也可以被实现为包括：存储有计算机可执行指令的存储器；以及处理器，该处理器在执行计算机可执行指令时可以实现结合图8至图10描述的对待测机构例如塔筒内壁进行圆周测点定位平分的定位装置和方法。这里，处理器例如单片机或数字信号处理器或比较器可以与电池管理系统以及安装在定位装置10上的第一激光传感器110和第一激光传感器120进行通信，从而基于来自第一激光传感器110和第一激光传感器120的相关信息执行计算机可执行指令，从而实现使用结合图8至图10描述的定位装置10对待测机构进行圆周测点定位平分的装置和方法。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。