一种非接触式钢管桩曲率半径测量系统的制作方法

本发明涉及非接触式钢管桩曲率半径测量系统。

背景技术：

大口径钢管桩是建筑业的重要组成部分，广泛应用于远海风力发电等项目，因此钢管桩之间的焊接安全就成为了保证生产和使用安全的重要因素，所以对钢管桩的几何参数进行精确测量就成为了国内外研究的重点。国内大多数钢管厂采用的是接触式测量方法，即用卡尺、杆规等测量工具得到钢管的曲率半径，用皮尺测量钢管桩的周长等钢管桩的几何参数信息。这种测量方法受人为因素和量具误差影响大，同时测量精度和效率低、测量过程劳动强度大，信息反馈慢，不能满足企业“保质、保量、高速”的实时精确测量与数据自动存储及输出的测量要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种非接触式钢管桩曲率半径测量系统，能够实时得出钢管桩实际的曲率半径，对钢管桩加工厂卷板的过程控制有关键作用。

实现上述目的的技术方案是：

一种非接触式钢管桩曲率半径测量系统，包括将钢板卷成圆柱体的卷板机，还包括：至少一个线性导轨、plc(可编程逻辑控制器)、触摸屏以及滑动连接在每个所述线性导轨的三个激光测距传感器；

所述激光测距传感器射出的激光的走向垂直于所述线性导轨的走向；

所述激光测距传感器射出的激光的走向作为x轴；

所述线性导轨的走向作为y轴；

所述x轴与所述y轴构成的坐标系位于所述卷板机的一个横截面；

三个所述激光测距传感器测得各自与所述卷板机表面的被测钢板之间的距离值模拟量；

所述plc将三个距离值模拟量转换为距离数值，结合预先设定的三个所述激光测距传感器所处的y轴坐标，得到被测钢板表面三个点的坐标，计算得到曲率半径值；

所述plc将曲率半径值发送至所述触摸屏进行显示。

优选的，所述线性导轨的数量为3个，且平行处于同一平面。

优选的，所述线性导轨两侧开有凹槽；所述线性导轨滑动连接有三个滑块，每个滑块两侧延伸有契合所述凹槽的凸块；

所述滑块顶部固定有用于安装所述激光测距传感器的安装装置。

优选的，所述plc得到的被测钢板表面三个点的坐标分别记为：(a，a1)、(b，b1)、(c，c1)，

所述plc通过以下公式计算：

a＝2c-2b，b＝2c1-2b1，c＝c²-b²+c1²-b1²，e＝2b-2a，f＝2b1-2a1；

g＝b²-a²+b1²-a1²；x1＝(gb-cf)/(eb-af)，y1＝(ag-ce)/(af-be)；

r＝(x1-a)-(y1-a1)2；

其中，a、b、c、e、f、g、x1、y1均表示过渡值；

得到曲率半径r的值。

本发明的有益效果是：本发明通过滑块在线性导轨上调整位置来控制传感器之间的距离，从而测得距钢板的距离，可实时测量卷板机卷板曲率半径。同时可根据不同要求测量不同口径钢管桩曲率半径，具有良好的经济性；亦可适用于隧道及一系列拱形设施。

附图说明

图1是本发明的非接触式钢管桩曲率半径测量系统的主视图；

图2是本发明的非接触式钢管桩曲率半径测量系统的立体图；

图3是本发明中线性导轨和激光测距传感器的安装结构主视图；

图4是本发明中线性导轨和激光测距传感器的安装结构俯视图；

图5是本发明中线性导轨和激光测距传感器的安装结构立体图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1-5，本发明的非接触式钢管桩曲率半径测量系统，包括将钢板卷成圆柱体的卷板机1、至少一个线性导轨2、plc(图中未示)、触摸屏(图中未示)以及滑动连接在每个线性导轨2的三个激光测距传感器3。

具体地，线性导轨2两侧开有凹槽；线性导轨2滑动连接有三个滑块4，每个滑块4两侧延伸有契合凹槽的凸块；

滑块4顶部固定有用于安装激光测距传感器3的安装装置5。

激光测距传感器3射出的激光的走向垂直于线性导轨2的走向。

激光测距传感器3射出的激光的走向作为x轴；线性导轨2的走向作为y轴。

x轴与y轴构成的坐标系位于卷板机1的一个横截面上。线性导轨2和激光测距传感器3都能够微调角度，提高结果准确率。

三个激光测距传感器3测得各自与卷板机1表面的被测钢板之间的距离值模拟量，并传输给plc；plc将三个距离值模拟量转换为距离数值，结合预先设定的三个激光测距传感器3所处的y轴坐标，得到被测钢板表面三个点的坐标，计算得到曲率半径值。plc将曲率半径值发送至触摸屏进行显示。

具体地，如图1所示，第一个激光测距传感器3到被测钢板距离记为a，高度(激光测距传感器3在y轴上的坐标)记为a1；第二个激光测距传感器3到被测钢板距离记为b，高度记为b1；第三个激光测距传感器3到被测钢板距离记为c，高度记为c1；这样就可得到被测钢板表面三个点的具体坐标(a，a1)、(b，b1)、(c，c1)。其中a1、b1、c1三值可人为在plc中设定。由定义平面上不共线3个点确定一个圆可得到拟合成的圆的半径记为r，圆心(x1，y1)。算法公式如下：

a＝2c-2b，b＝2c1-2b1，c＝c²-b²+c1²-b1²，e＝2b-2a，f＝2b1-2a1；

g＝b²-a²+b1²-a1²；x1＝(gb-cf)/(eb-af)，y1＝(ag-ce)/(af-be)；

r＝(x1-a)-(y1-a1)2；

其中，a、b、c、e、f、g、x1、y1均表示过渡值；

计算得到曲率半径r的值。

线性导轨2的数量设置为3个，且平行处于同一平面，如此三组激光测距传感器3测得是三个位置的半径曲率，通过这个曲率半径就知道钢管桩呈现出哪一种偏移模式，从而可以进行调整。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

技术特征：

1.一种非接触式钢管桩曲率半径测量系统，包括将钢板卷成圆柱体的卷板机，其特征在于，还包括：至少一个线性导轨、plc、触摸屏以及滑动连接在每个所述线性导轨的三个激光测距传感器；

所述激光测距传感器射出的激光的走向垂直于所述线性导轨的走向；

所述激光测距传感器射出的激光的走向作为x轴；

所述线性导轨的走向作为y轴；

所述x轴与所述y轴构成的坐标系位于所述卷板机的一个横截面；

三个所述激光测距传感器测得各自与所述卷板机表面的被测钢板之间的距离值模拟量；

所述plc将三个距离值模拟量转换为距离数值，结合预先设定的三个所述激光测距传感器所处的y轴坐标，得到被测钢板表面三个点的坐标，计算得到曲率半径值；

所述plc将曲率半径值发送至所述触摸屏进行显示。

2.根据权利要求1所述的非接触式钢管桩曲率半径测量系统，其特征在于，所述线性导轨的数量为3个，且平行处于同一平面。

3.根据权利要求1所述的非接触式钢管桩曲率半径测量系统，其特征在于，所述线性导轨两侧开有凹槽；所述线性导轨滑动连接有三个滑块，每个滑块两侧延伸有契合所述凹槽的凸块；

所述滑块顶部固定有用于安装所述激光测距传感器的安装装置。

4.根据权利要求1所述的非接触式钢管桩曲率半径测量系统，其特征在于，所述plc得到的被测钢板表面三个点的坐标分别记为：(a，a1)、(b，b1)、(c，c1)，

所述plc通过以下公式计算：

a＝2c-2b，b＝2c1-2b1，c＝c²-b²+c1²-b1²，e＝2b-2a，f＝2b1-2a1；

g＝b²-a²+b1²-a1²；x1＝(gb-cf)/(eb-af)，y1＝(ag-ce)/(af-be)；

r²＝(x1-a)²-(y1-a1)²；

其中，a、b、c、e、f、g、x1、y1均表示过渡值；

得到曲率半径r的值。

技术总结
本发明公开了一种非接触式钢管桩曲率半径测量系统，包括将钢板卷成圆柱体的卷板机、至少一个线性导轨、PLC、触摸屏以及滑动连接在每个所述线性导轨的三个激光测距传感器；所述激光测距传感器射出的激光的走向作为X轴；所述线性导轨的走向作为Y轴；三个所述激光测距传感器测得各自与所述卷板机表面的被测钢板之间的距离值模拟量；所述PLC将三个距离值模拟量转换为距离数值，结合预先设定的三个所述激光测距传感器所处的Y轴坐标，得到被测钢板表面三个点的坐标，计算得到曲率半径值；所述PLC将曲率半径值发送至所述触摸屏进行显示。能够实时得出钢管桩实际的曲率半径，对钢管桩加工厂卷板的过程控制有关键作用。

技术研发人员：李靖;唐建明;韦奋祥;张继彪;徐坚波;夏月;赵利忠;汪峥
受保护的技术使用者：中交第三航务工程局有限公司;中交三航(南通)海洋工程有限公司
技术研发日：2020.06.08
技术公布日：2020.09.11