圓形殼體的壁厚測量裝置的制造方法
專利名稱:圓形殼體的壁厚測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種圓形殼體的壁厚測量裝置，包括基座；位于基座上的用于承載被測殼體的旋轉(zhuǎn)臺，該旋轉(zhuǎn)臺被設(shè)置成可繞其中軸線旋轉(zhuǎn)；位于基座上的立柱，該立柱被設(shè)置成在一第一安裝位置可轉(zhuǎn)動地連接到基座；角度調(diào)整機構(gòu)，被設(shè)置用于調(diào)節(jié)立柱相對于基座的角度，該角度調(diào)整機構(gòu)的一端連接在立柱上，另一端在一第二安裝位置連接到基座；立柱上還設(shè)置有可沿著立柱縱長方向移動的第一測量臂和第二測量臂，第一測量臂與第二測量臂等長并且設(shè)置兩個測距模塊，采用間接測量法測量壁厚。本實用新型的壁厚測量裝置可以使圓形殼體的壁厚檢測自動化，具有更高的測量準(zhǔn)確度和測量效率，且可以有效減少測量盲區(qū)。
【專利說明】
圓形亮體的壁厚測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言設(shè)及一種外形為圓柱形或圓錐形殼 體的壁厚測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在航天、機械等制造領(lǐng)域，圓形殼體的加工制造較為廣泛，設(shè)及鑄造、飯金和精加 工等工藝流程。為使殼體具有較強的剛度、較輕的重量及良好的可加工性，需要測量殼體的 壁厚值，將其控制在一定的公差范圍內(nèi)。
[0003] 目前，操作人員主要使用超聲波測厚儀逐點測量殼體壁厚值。在測量過程中，需要 不斷薩涂禪合劑，測量效率低下，而且不同人員測量結(jié)果差異較大；同時由于人工測量點數(shù) 較為有限，難W覆蓋殼體的全部表面，容易存在檢測盲區(qū)。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中超聲波測厚儀測量殼體壁厚值效率低下、存在檢測盲區(qū)的問題， 本實用新型旨在提出一種壁厚測量裝置，采用非接觸式掃描法實現(xiàn)殼體壁厚的自動化快速 測量。
[0005] 本實用新型的上述目的通過獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征實現(xiàn)，從屬權(quán)利要求W另選 或有利的方式發(fā)展獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征。
[0006] 為達(dá)成上述目的，本實用新型提出一種圓形殼體的壁厚測量裝置，包括：
[0007] 基座；
[0008] 位于基座上的用于承載被測殼體的旋轉(zhuǎn)臺，該旋轉(zhuǎn)臺被設(shè)置成可繞其中軸線旋 轉(zhuǎn)；
[0009] 位于基座上的立柱，該立柱被設(shè)置成在一第一安裝位置可轉(zhuǎn)動地連接到所述基 座；
[0010] 角度調(diào)整機構(gòu)，被設(shè)置用于調(diào)節(jié)立柱相對于基座的角度，該角度調(diào)整機構(gòu)的一端 連接在所述立柱上，另一端在一第二安裝位置連接到所述基座；
[0011] 其中，所述立柱上還設(shè)置有可沿著立柱縱長方向移動的第一測量臂和第二測量 臂，第一測量臂與第二測量臂等長，并且在第一測量臂臨近基座的一端設(shè)置第一測距模塊， 在第二測量臂臨近基座的一端設(shè)置第二測距模塊。
[0012] 進(jìn)一步的實施例中，所述角度調(diào)整機構(gòu)包括較接到立柱的第一螺桿、較接到基座 的第二螺桿、套裝在第一螺桿、第二螺桿上的螺套W及操作手柄，該操作手柄被設(shè)置成供操 作驅(qū)動第一螺桿和/或第二螺桿的運動W調(diào)整立柱的傾斜角度。
[0013] 進(jìn)一步的實施例中，所述角度調(diào)整機構(gòu)包括較接到立柱的第一連桿、較接到基座 的第二連桿、驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿的電機W及用于控制電機運行的控制開關(guān)，所述 電機被設(shè)置成受控制開關(guān)的操作控制驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿運動W調(diào)整立柱的傾斜 角度。
[0014] 進(jìn)一步的實施例中，所述旋轉(zhuǎn)臺包括圓盤形本體W及在圓盤形本體徑向上設(shè)置的 多個支撐架，所述支撐架的外端延伸超出圓盤形本體的外周邊緣。
[0015] 由W上技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的殼體壁厚測量裝置，基于測 距傳感器例如激光測距模塊、超聲測距模塊，使用伺服控制技術(shù)，采用非接觸掃描法實現(xiàn)殼 體壁厚值的高精度快速自動化測量。在殼體內(nèi)外，兩個安裝于殼體法線方向上的傳感器同 時測量出自身到殼體表面的距離，與兩傳感器距離之差即為該點處殼體的壁厚值;還可分 別控制實現(xiàn)測距傳感器在殼體母線方向上的直線運動和殼體沿自身中軸的回轉(zhuǎn)運動，即可 實現(xiàn)對殼體壁厚值的自動化測量W及全面評價。
[0016] 應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思W及在下面更加詳細(xì)地描述的額外構(gòu)思的所有組合只要在運 樣的構(gòu)思不相互矛盾的情況下都可W被視為本公開的實用新型主題的一部分。另外，所要 求保護(hù)的主題的所有組合都被視為本公開的實用新型主題的一部分。
[0017] 結(jié)合附圖從下面的描述中可W更加全面地理解本實用新型教導(dǎo)的前述和其他方 面、實施例和特征。本實用新型的其他附加方面例如示例性實施方式的特征和/或有益效果 將在下面的描述中顯見，或通過根據(jù)本實用新型教導(dǎo)的【具體實施方式】的實踐中得知。
【附圖說明】
[0018] 附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同或近似相同的組 成部分可W用相同的標(biāo)號表示。為了清晰起見，在每個圖中，并非每個組成部分均被標(biāo)記。 現(xiàn)在，將通過例子并參考附圖來描述本實用新型的各個方面的實施例，其中：
[0019] 圖1是根據(jù)本實用新型某些實施例的圓形殼體壁厚測量原理示意圖。
[0020] 圖2是根據(jù)本實用新型某些實施例的圓形殼體壁厚測量裝置的示意圖。
[0021] 圖3是根據(jù)本實用新型某些實施例的角度調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖4是根據(jù)本實用新型某些實施例的旋轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖5是根據(jù)本實用新型某些實施例的圓形殼體壁厚測量裝置測量圓柱形殼體時的 示意圖。
[0024] 圖6是根據(jù)本實用新型某些實施例的圓形殼體壁厚測量裝置測量圓錐形殼體時的 示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 為了更了解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。
[0026] 在本公開中參照附圖來描述本實用新型的各方面，附圖中示出了許多說明的實施 例。本公開的實施例不必定意在包括本實用新型的所有方面。應(yīng)當(dāng)理解，上面介紹的多種構(gòu) 思和實施例，W及下面更加詳細(xì)地描述的那些構(gòu)思和實施方式可WW很多方式中任意一種 來實施，運是因為本實用新型所公開的構(gòu)思和實施例并不限于任何實施方式。另外，本實用 新型公開的一些方面可W單獨使用，或者與本實用新型公開的其他方面的任何適當(dāng)組合來 使用。
[0027] 結(jié)合圖1所示，根據(jù)本實用新型的實施例，一種采用間接測量法的圓形殼體的壁厚 測量裝置，使用兩個傳感器例如激光測距模塊、超聲測距模塊同時測量傳感器自身到圓形 殼體的內(nèi)外表面的距離，并基于下述公式(1)計算得出殼體壁厚值。
[0028] 圖I中，標(biāo)號A為第一個傳感器，標(biāo)號B為第二個傳感器，標(biāo)號C為被測圓形殼體。
[0029] h = l-h-l2 (1)
[0030] 式中，h-殼體壁厚值；
[0031] ^兩傳感器之間的距離；
[0032] h、12-兩個傳感器到殼體內(nèi)外表面的距離。
[0033] 在使用激光測距模塊作為傳感器時，基于激光=角法測距原理，為非接觸式測量， 測量精度可達(dá)到微米級，容易實現(xiàn)自動快速精密測量。
[0034] 前述公式中，兩傳感器之間的距離1可W通過事先標(biāo)定的方式確定，可W認(rèn)為是一 個已知的量，因此我們在測量時僅需要測得兩個傳感器與殼體內(nèi)外表面的距離即可。
[0035] 結(jié)合圖2、圖3和圖4的測量裝置的示例，壁厚測量裝置具有一基座1、旋轉(zhuǎn)臺2、立柱 3、角度調(diào)整機構(gòu)4。
[0036] 旋轉(zhuǎn)臺2位于基座上，用于承載被測殼體100,該旋轉(zhuǎn)臺2被設(shè)置成可繞其中軸線旋 轉(zhuǎn)。
[0037] 立柱3安裝在基座上的，該立柱3被設(shè)置成在基座上的第一安裝位置1-1可轉(zhuǎn)動地 連接到所述基座1。
[0038] 角度調(diào)整機構(gòu)4,被設(shè)置用于調(diào)節(jié)立柱3相對于基座1的角度，該角度調(diào)整機構(gòu)3的 一端連接在所述立柱3上，另一端在基座的第二安裝位置1-2連接到所述基座1。
[0039] 如圖2所示，立柱3上還設(shè)置有可沿著立柱縱長方向移動的第一測量臂6和第二測 量臂8,第一測量臂6與第二測量臂8等長，并且在第一測量臂6臨近基座1的一端設(shè)置第一 測距模塊7,在第二測量臂8臨近基座1的一端設(shè)置第二測距模塊9。
[0040] 結(jié)合圖5、圖6,通過第一測距模塊7和第二測距模塊9測得的各自到被測殼體的距 離，利用前述公式(1)即可得到被測殼體的壁厚。
[0041] 在一些實施例中，第一測距模塊7、第二測距模塊9均采用激光測距模塊、超聲測距 模塊中的一種。為方便說明，在本公開的下述實施例中將W激光測距模塊進(jìn)行說明。
[0042] 如此，結(jié)合圖1、圖2所示，基于前述測量裝置的圓形殼體壁厚測量方式，其大致通 過下述過程來實現(xiàn)壁厚的測量:在被測殼體放置在旋轉(zhuǎn)臺上之后，即可根據(jù)被測殼體的類 型控制角度調(diào)整機構(gòu)來調(diào)整立柱相對基座的角度;然后，使所述第一測量臂和第二測量臂 中的一者伸入到被測殼體的內(nèi)部，另一者位于被測殼體的外部相對的位置;再控制所述旋 轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，所述第一測距模塊與第二測距模塊分別測量其到被測殼體表面的距離，并將測 量數(shù)據(jù)傳輸至一處理終端;處理終端基于第一測距模塊與第二測距模塊的距離W及第一測 距模塊與第二測距模塊傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)進(jìn)行做差處理，得到被測殼體的一橫截面的壁厚。
[0043] 結(jié)合圖2,立柱3上設(shè)置有沿著縱長方向的豎直導(dǎo)軌3-1，第一測量臂6與第二測量 臂8可沿該豎直導(dǎo)軌3-1在豎直方向移動，如此帶動第一測距模塊7與第二測距模塊9在豎直 方向移動，在W下的內(nèi)容將更加詳細(xì)描述的，通過第一測距模塊7與第二測距模塊9的豎直 方向的移動，一方面便于在測量前將被測殼體100移動到測量范圍內(nèi)，另一方面可在測量時 進(jìn)行連續(xù)的測量，獲得殼體的不同橫截面的厚度數(shù)據(jù)。
[0044] 利用第二測量臂上測距模塊的數(shù)據(jù)來計算殼體的各個截面的圓度值，圓度的評定 可W采用最小區(qū)域圓法、最小二乘圓法、最小外接圓法和最大內(nèi)切圓法四種，具體可采用現(xiàn) 有技術(shù)中已有的計算流程實現(xiàn)。
[0045] 結(jié)合圖2所示，為了減少整個測量過程的系統(tǒng)誤差，同時便于同步控制，第一測量 臂6與第二測量臂6之間通過梁連接固定，如此使得二者共梁，并且可通過一套伺服電機控 制來保持同步的運動。
[0046] 結(jié)合圖2、圖5所示，立柱3被設(shè)置成通過較鏈10連接到所述基座1上，該較鏈位于所 述第一安裝位置1-1。如此，立柱3在經(jīng)由角度調(diào)整機構(gòu)4調(diào)整其傾斜角度時，例如通過角度 調(diào)整機構(gòu)4整體長度的伸縮，可靈活地調(diào)整立柱3相對于基座1的角度。
[0047] 結(jié)合圖6所示，對于圓錐形殼體的厚度測量，立柱3的角度需要進(jìn)行調(diào)整，通過角度 調(diào)整機構(gòu)4使立柱3與被測殼體的母線方向平行即可開始測量。
[004引結(jié)合圖2,在圖3所示的示例中，角度調(diào)整機構(gòu)4包括較接到立柱3的第一螺桿4-1、 較接到基座1的第二螺桿4-2、套裝在第一螺桿4-1和第二螺桿4-2上的螺套4-3W及操作手 柄4-4,該操作手柄4-4被設(shè)置成供用戶操作W驅(qū)動第一螺桿4-1和/或第二螺桿4-2的運動 W調(diào)整立柱3的傾斜角度。例如，操作人員/用戶通過轉(zhuǎn)動操作手柄4-4,使兩根螺桿(4-U4- 2)同時旋進(jìn)或旋出螺套4-3,實現(xiàn)角度調(diào)整機構(gòu)4整體長度的伸縮，進(jìn)而實現(xiàn)立柱3傾斜角度 的調(diào)整。
[0049] 在另一些實施例中，角度調(diào)整機構(gòu)4還可W通過電機驅(qū)動的方式來實現(xiàn)對立柱3角 度的調(diào)整。在一些示例中，角度調(diào)整機構(gòu)4包括較接到立柱的第一連桿、較接到基座的第二 連桿、驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿的電機W及用于控制電機運行的控制開關(guān)，該電機被設(shè) 置成受控制開關(guān)的操作控制驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿運動W調(diào)整立柱的傾斜角度。
[0050] 在圖4的示例中，旋轉(zhuǎn)臺2包括圓盤形本體2-1W及在圓盤形本體2-1徑向上設(shè)置的 多個支撐架2-2,所述支撐架2-2的外端延伸超出圓盤形本體2-1的外周邊緣。如此，通過旋 轉(zhuǎn)臺上安裝的伸出本體的支撐架，W適應(yīng)不同尺寸大小的被測殼體的壁厚檢測。
[0051] 在另一些實施例中，旋轉(zhuǎn)臺2上還可W可安裝不同規(guī)格的支撐架2-2, W適應(yīng)不同 直徑尺寸的殼體。
[0052] 結(jié)合圖2,優(yōu)選地，基座1上還設(shè)置有水平導(dǎo)軌1-3,所述旋轉(zhuǎn)臺2被設(shè)置成可在該水 平導(dǎo)軌內(nèi)沿基座縱長方向水平移動。
[0053] 結(jié)合圖2、圖5、圖6所示，在優(yōu)選的例子中，立柱3與基座1上分別安裝了水平導(dǎo)軌和 豎直導(dǎo)軌，立柱3與基座1二者通過較鏈連接在一起。角度調(diào)整機構(gòu)4通過較鏈與立柱與基座 連接，W實現(xiàn)立柱的傾斜角度調(diào)整。
[0054] 水平導(dǎo)軌1-3、豎直導(dǎo)軌3-1與旋轉(zhuǎn)臺2均采用伺服電機進(jìn)行自動控制，可W設(shè)計自 動控制和電路按鍵控制兩種模式。在一些實施例中，通過伺服電機的運動參數(shù)還可W計算 獲得水平導(dǎo)軌、豎直導(dǎo)軌W及旋轉(zhuǎn)臺的實時位置。
[0055] 在另一些實施例中，水平導(dǎo)軌、豎直導(dǎo)軌W及旋轉(zhuǎn)臺的運動位置，還可W通過加裝 球柵尺或者角度編碼器的方式來進(jìn)行位置信息的獲取。
[0056] 如圖5、圖6所示，結(jié)合前述內(nèi)容公開的測量裝置的描述，在進(jìn)行圓柱形殼體、圓錐 形殼體的壁厚測量時，將第一測量臂6與第二測量臂8移動到最高處（即將兩個傳感器向上 移動W讓開移動空間容許被測殼體100吊裝到旋轉(zhuǎn)臺2 )，旋轉(zhuǎn)臺2沿著水平導(dǎo)軌移動到最外 端，將被測殼體吊裝到旋轉(zhuǎn)臺上后，移動旋轉(zhuǎn)臺使殼體處于兩個傳感器的測量范圍內(nèi)；如果 是圓柱形殼體的測量，將第一測量臂6與第二測量臂8下移使兩個傳感器伸入到殼體的內(nèi)外 表面，可W直接開始測量;如果是圓錐形殼體的測量，則通過角度調(diào)整機構(gòu)4調(diào)節(jié)立柱3的傾 斜角度，使立柱3與被測殼體的母線方向平行即可開始測量。
[0057] 在進(jìn)行測量時，可W控制第一測量臂6和第二測量臂8沿著立柱3的豎直方向移動 使得兩個測距模塊向下移動到另一橫截面，利用前述方式得到被測殼體的另一橫截面的壁 厚。
[0058] 前述測量過程可W是W第一測距模塊與第二測距模塊移動到被測殼體上端后開 始第一次測量，建立W被測殼體上端面為原點的柱坐標(biāo)系。如此，W獲得整個被測殼體的不 同橫截面的全部壁厚數(shù)據(jù)，利于后續(xù)的分析與處理。如下表格為柱坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)示意，Th值 表示壁厚值。
[0化9]
[0060] 在一些實施例中，例如，W被測殼體的上端面為原點，設(shè)置被測殼體的所有待測截 面的高度值和每個截面的測量點數(shù)后，利于本實用新型的壁厚測量裝置即可自動完成該被 測殼體所有截面的壁厚值測量。第一測量臂6和第二測量臂8移動到待測高度截面后停止， 旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一圈，該截面測量完成;第一測量臂6和第二測量臂8繼續(xù)移動到下一個截面測 量，直至測量完畢。
[0061] 綜上所述，結(jié)合W上公開內(nèi)容的壁厚測量裝置，相對于現(xiàn)有的測厚儀來說，本實用 新型所設(shè)計的壁厚測量裝置，可W使圓形殼體的壁厚檢測實現(xiàn)機械自動化，具有更高的測 量準(zhǔn)確度和超高的測量效率，且可W有效減少測量盲區(qū)。
[0062] 雖然本實用新型已W較佳實施例掲露如上，然其并非用W限定本實用新型。本實 用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各 種的更動與潤飾。因此，本實用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，該壁厚測量裝置包括： 基座； 位于基座上的用于承載被測殼體的旋轉(zhuǎn)臺，該旋轉(zhuǎn)臺被設(shè)置成可繞其中軸線旋轉(zhuǎn)； 位于基座上的立柱，該立柱被設(shè)置成在一第一安裝位置可轉(zhuǎn)動地連接到所述基座； 角度調(diào)整機構(gòu)，被設(shè)置用于調(diào)節(jié)立柱相對于基座的角度，該角度調(diào)整機構(gòu)的一端連接 在所述立柱上，另一端在一第二安裝位置連接到所述基座； 其中，所述立柱上還設(shè)置有可沿立柱縱長方向移動的第一測量臂和第二測量臂，第一 測量臂與第二測量臂等長，并且在第一測量臂臨近基座的一端設(shè)置第一測距模塊，在第二 測量臂臨近基座的一端設(shè)置第二測距模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述立柱上設(shè)置有沿 著縱長方向的豎直導(dǎo)軌，第一測量臂與第二測量臂可沿該豎直導(dǎo)軌在豎直方向移動。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述第一測量臂與第 二測量臂之間通過梁連接固定。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述第一測距模塊、 第二測距模塊均采用激光測距模塊、超聲測距模塊中的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述立 柱被設(shè)置成通過鉸鏈連接到所述基座上，該鉸鏈位于所述第一安裝位置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述角度調(diào)整機構(gòu)包 括鉸接到立柱的第一螺桿、鉸接到基座的第二螺桿、套裝在第一螺桿、第二螺桿上的螺套以 及操作手柄，該操作手柄被設(shè)置成供操作驅(qū)動第一螺桿和/或第二螺桿的運動以調(diào)整立柱 的傾斜角度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述角度調(diào)整機構(gòu)包 括鉸接到立柱的第一連桿、鉸接到基座的第二連桿、驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿的電機以 及用于控制電機運行的控制開關(guān)，所述電機被設(shè)置成受控制開關(guān)的操作控制驅(qū)動第一連桿 和/或第一連桿運動以調(diào)整立柱的傾斜角度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臺包括圓盤 形本體以及在圓盤形本體徑向上設(shè)置的多個支撐架，所述支撐架的外端延伸超出圓盤形本 體的外周邊緣。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述基座上還設(shè)置有 水平導(dǎo)軌，所述旋轉(zhuǎn)臺被設(shè)置成可在該水平導(dǎo)軌內(nèi)沿基座縱長方向水平移動。
【文檔編號】G01B17/02GK205718857SQ201620347558
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】繆建國, 唐松, 何光武, 張春富, 何光文
【申請人】南京晨光集團(tuán)有限責(zé)任公司
【專利摘要】本實用新型提供一種圓形殼體的壁厚測量裝置，包括基座；位于基座上的用于承載被測殼體的旋轉(zhuǎn)臺，該旋轉(zhuǎn)臺被設(shè)置成可繞其中軸線旋轉(zhuǎn)；位于基座上的立柱，該立柱被設(shè)置成在一第一安裝位置可轉(zhuǎn)動地連接到基座；角度調(diào)整機構(gòu)，被設(shè)置用于調(diào)節(jié)立柱相對于基座的角度，該角度調(diào)整機構(gòu)的一端連接在立柱上，另一端在一第二安裝位置連接到基座；立柱上還設(shè)置有可沿著立柱縱長方向移動的第一測量臂和第二測量臂，第一測量臂與第二測量臂等長并且設(shè)置兩個測距模塊，采用間接測量法測量壁厚。本實用新型的壁厚測量裝置可以使圓形殼體的壁厚檢測自動化，具有更高的測量準(zhǔn)確度和測量效率，且可以有效減少測量盲區(qū)。
【專利說明】
圓形亮體的壁厚測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言設(shè)及一種外形為圓柱形或圓錐形殼 體的壁厚測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在航天、機械等制造領(lǐng)域，圓形殼體的加工制造較為廣泛，設(shè)及鑄造、飯金和精加 工等工藝流程。為使殼體具有較強的剛度、較輕的重量及良好的可加工性，需要測量殼體的 壁厚值，將其控制在一定的公差范圍內(nèi)。
[0003] 目前，操作人員主要使用超聲波測厚儀逐點測量殼體壁厚值。在測量過程中，需要 不斷薩涂禪合劑，測量效率低下，而且不同人員測量結(jié)果差異較大；同時由于人工測量點數(shù) 較為有限，難W覆蓋殼體的全部表面，容易存在檢測盲區(qū)。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中超聲波測厚儀測量殼體壁厚值效率低下、存在檢測盲區(qū)的問題， 本實用新型旨在提出一種壁厚測量裝置，采用非接觸式掃描法實現(xiàn)殼體壁厚的自動化快速 測量。
[0005] 本實用新型的上述目的通過獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征實現(xiàn)，從屬權(quán)利要求W另選 或有利的方式發(fā)展獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征。
[0006] 為達(dá)成上述目的，本實用新型提出一種圓形殼體的壁厚測量裝置，包括：
[0007] 基座；
[0008] 位于基座上的用于承載被測殼體的旋轉(zhuǎn)臺，該旋轉(zhuǎn)臺被設(shè)置成可繞其中軸線旋 轉(zhuǎn)；
[0009] 位于基座上的立柱，該立柱被設(shè)置成在一第一安裝位置可轉(zhuǎn)動地連接到所述基 座；
[0010] 角度調(diào)整機構(gòu)，被設(shè)置用于調(diào)節(jié)立柱相對于基座的角度，該角度調(diào)整機構(gòu)的一端 連接在所述立柱上，另一端在一第二安裝位置連接到所述基座；
[0011] 其中，所述立柱上還設(shè)置有可沿著立柱縱長方向移動的第一測量臂和第二測量 臂，第一測量臂與第二測量臂等長，并且在第一測量臂臨近基座的一端設(shè)置第一測距模塊， 在第二測量臂臨近基座的一端設(shè)置第二測距模塊。
[0012] 進(jìn)一步的實施例中，所述角度調(diào)整機構(gòu)包括較接到立柱的第一螺桿、較接到基座 的第二螺桿、套裝在第一螺桿、第二螺桿上的螺套W及操作手柄，該操作手柄被設(shè)置成供操 作驅(qū)動第一螺桿和/或第二螺桿的運動W調(diào)整立柱的傾斜角度。
[0013] 進(jìn)一步的實施例中，所述角度調(diào)整機構(gòu)包括較接到立柱的第一連桿、較接到基座 的第二連桿、驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿的電機W及用于控制電機運行的控制開關(guān)，所述 電機被設(shè)置成受控制開關(guān)的操作控制驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿運動W調(diào)整立柱的傾斜 角度。
[0014] 進(jìn)一步的實施例中，所述旋轉(zhuǎn)臺包括圓盤形本體W及在圓盤形本體徑向上設(shè)置的 多個支撐架，所述支撐架的外端延伸超出圓盤形本體的外周邊緣。
[0015] 由W上技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的殼體壁厚測量裝置，基于測 距傳感器例如激光測距模塊、超聲測距模塊，使用伺服控制技術(shù)，采用非接觸掃描法實現(xiàn)殼 體壁厚值的高精度快速自動化測量。在殼體內(nèi)外，兩個安裝于殼體法線方向上的傳感器同 時測量出自身到殼體表面的距離，與兩傳感器距離之差即為該點處殼體的壁厚值;還可分 別控制實現(xiàn)測距傳感器在殼體母線方向上的直線運動和殼體沿自身中軸的回轉(zhuǎn)運動，即可 實現(xiàn)對殼體壁厚值的自動化測量W及全面評價。
[0016] 應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思W及在下面更加詳細(xì)地描述的額外構(gòu)思的所有組合只要在運 樣的構(gòu)思不相互矛盾的情況下都可W被視為本公開的實用新型主題的一部分。另外，所要 求保護(hù)的主題的所有組合都被視為本公開的實用新型主題的一部分。
[0017] 結(jié)合附圖從下面的描述中可W更加全面地理解本實用新型教導(dǎo)的前述和其他方 面、實施例和特征。本實用新型的其他附加方面例如示例性實施方式的特征和/或有益效果 將在下面的描述中顯見，或通過根據(jù)本實用新型教導(dǎo)的【具體實施方式】的實踐中得知。
【附圖說明】
[0018] 附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同或近似相同的組 成部分可W用相同的標(biāo)號表示。為了清晰起見，在每個圖中，并非每個組成部分均被標(biāo)記。 現(xiàn)在，將通過例子并參考附圖來描述本實用新型的各個方面的實施例，其中：
[0019] 圖1是根據(jù)本實用新型某些實施例的圓形殼體壁厚測量原理示意圖。
[0020] 圖2是根據(jù)本實用新型某些實施例的圓形殼體壁厚測量裝置的示意圖。
[0021] 圖3是根據(jù)本實用新型某些實施例的角度調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖4是根據(jù)本實用新型某些實施例的旋轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖5是根據(jù)本實用新型某些實施例的圓形殼體壁厚測量裝置測量圓柱形殼體時的 示意圖。
[0024] 圖6是根據(jù)本實用新型某些實施例的圓形殼體壁厚測量裝置測量圓錐形殼體時的 示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 為了更了解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。
[0026] 在本公開中參照附圖來描述本實用新型的各方面，附圖中示出了許多說明的實施 例。本公開的實施例不必定意在包括本實用新型的所有方面。應(yīng)當(dāng)理解，上面介紹的多種構(gòu) 思和實施例，W及下面更加詳細(xì)地描述的那些構(gòu)思和實施方式可WW很多方式中任意一種 來實施，運是因為本實用新型所公開的構(gòu)思和實施例并不限于任何實施方式。另外，本實用 新型公開的一些方面可W單獨使用，或者與本實用新型公開的其他方面的任何適當(dāng)組合來 使用。
[0027] 結(jié)合圖1所示，根據(jù)本實用新型的實施例，一種采用間接測量法的圓形殼體的壁厚 測量裝置，使用兩個傳感器例如激光測距模塊、超聲測距模塊同時測量傳感器自身到圓形 殼體的內(nèi)外表面的距離，并基于下述公式(1)計算得出殼體壁厚值。
[0028] 圖I中，標(biāo)號A為第一個傳感器，標(biāo)號B為第二個傳感器，標(biāo)號C為被測圓形殼體。
[0029] h = l-h-l2 (1)
[0030] 式中，h-殼體壁厚值；
[0031] ^兩傳感器之間的距離；
[0032] h、12-兩個傳感器到殼體內(nèi)外表面的距離。
[0033] 在使用激光測距模塊作為傳感器時，基于激光=角法測距原理，為非接觸式測量， 測量精度可達(dá)到微米級，容易實現(xiàn)自動快速精密測量。
[0034] 前述公式中，兩傳感器之間的距離1可W通過事先標(biāo)定的方式確定，可W認(rèn)為是一 個已知的量，因此我們在測量時僅需要測得兩個傳感器與殼體內(nèi)外表面的距離即可。
[0035] 結(jié)合圖2、圖3和圖4的測量裝置的示例，壁厚測量裝置具有一基座1、旋轉(zhuǎn)臺2、立柱 3、角度調(diào)整機構(gòu)4。
[0036] 旋轉(zhuǎn)臺2位于基座上，用于承載被測殼體100,該旋轉(zhuǎn)臺2被設(shè)置成可繞其中軸線旋 轉(zhuǎn)。
[0037] 立柱3安裝在基座上的，該立柱3被設(shè)置成在基座上的第一安裝位置1-1可轉(zhuǎn)動地 連接到所述基座1。
[0038] 角度調(diào)整機構(gòu)4,被設(shè)置用于調(diào)節(jié)立柱3相對于基座1的角度，該角度調(diào)整機構(gòu)3的 一端連接在所述立柱3上，另一端在基座的第二安裝位置1-2連接到所述基座1。
[0039] 如圖2所示，立柱3上還設(shè)置有可沿著立柱縱長方向移動的第一測量臂6和第二測 量臂8,第一測量臂6與第二測量臂8等長，并且在第一測量臂6臨近基座1的一端設(shè)置第一 測距模塊7,在第二測量臂8臨近基座1的一端設(shè)置第二測距模塊9。
[0040] 結(jié)合圖5、圖6,通過第一測距模塊7和第二測距模塊9測得的各自到被測殼體的距 離，利用前述公式(1)即可得到被測殼體的壁厚。
[0041] 在一些實施例中，第一測距模塊7、第二測距模塊9均采用激光測距模塊、超聲測距 模塊中的一種。為方便說明，在本公開的下述實施例中將W激光測距模塊進(jìn)行說明。
[0042] 如此，結(jié)合圖1、圖2所示，基于前述測量裝置的圓形殼體壁厚測量方式，其大致通 過下述過程來實現(xiàn)壁厚的測量:在被測殼體放置在旋轉(zhuǎn)臺上之后，即可根據(jù)被測殼體的類 型控制角度調(diào)整機構(gòu)來調(diào)整立柱相對基座的角度;然后，使所述第一測量臂和第二測量臂 中的一者伸入到被測殼體的內(nèi)部，另一者位于被測殼體的外部相對的位置;再控制所述旋 轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，所述第一測距模塊與第二測距模塊分別測量其到被測殼體表面的距離，并將測 量數(shù)據(jù)傳輸至一處理終端;處理終端基于第一測距模塊與第二測距模塊的距離W及第一測 距模塊與第二測距模塊傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)進(jìn)行做差處理，得到被測殼體的一橫截面的壁厚。
[0043] 結(jié)合圖2,立柱3上設(shè)置有沿著縱長方向的豎直導(dǎo)軌3-1，第一測量臂6與第二測量 臂8可沿該豎直導(dǎo)軌3-1在豎直方向移動，如此帶動第一測距模塊7與第二測距模塊9在豎直 方向移動，在W下的內(nèi)容將更加詳細(xì)描述的，通過第一測距模塊7與第二測距模塊9的豎直 方向的移動，一方面便于在測量前將被測殼體100移動到測量范圍內(nèi)，另一方面可在測量時 進(jìn)行連續(xù)的測量，獲得殼體的不同橫截面的厚度數(shù)據(jù)。
[0044] 利用第二測量臂上測距模塊的數(shù)據(jù)來計算殼體的各個截面的圓度值，圓度的評定 可W采用最小區(qū)域圓法、最小二乘圓法、最小外接圓法和最大內(nèi)切圓法四種，具體可采用現(xiàn) 有技術(shù)中已有的計算流程實現(xiàn)。
[0045] 結(jié)合圖2所示，為了減少整個測量過程的系統(tǒng)誤差，同時便于同步控制，第一測量 臂6與第二測量臂6之間通過梁連接固定，如此使得二者共梁，并且可通過一套伺服電機控 制來保持同步的運動。
[0046] 結(jié)合圖2、圖5所示，立柱3被設(shè)置成通過較鏈10連接到所述基座1上，該較鏈位于所 述第一安裝位置1-1。如此，立柱3在經(jīng)由角度調(diào)整機構(gòu)4調(diào)整其傾斜角度時，例如通過角度 調(diào)整機構(gòu)4整體長度的伸縮，可靈活地調(diào)整立柱3相對于基座1的角度。
[0047] 結(jié)合圖6所示，對于圓錐形殼體的厚度測量，立柱3的角度需要進(jìn)行調(diào)整，通過角度 調(diào)整機構(gòu)4使立柱3與被測殼體的母線方向平行即可開始測量。
[004引結(jié)合圖2,在圖3所示的示例中，角度調(diào)整機構(gòu)4包括較接到立柱3的第一螺桿4-1、 較接到基座1的第二螺桿4-2、套裝在第一螺桿4-1和第二螺桿4-2上的螺套4-3W及操作手 柄4-4,該操作手柄4-4被設(shè)置成供用戶操作W驅(qū)動第一螺桿4-1和/或第二螺桿4-2的運動 W調(diào)整立柱3的傾斜角度。例如，操作人員/用戶通過轉(zhuǎn)動操作手柄4-4,使兩根螺桿(4-U4- 2)同時旋進(jìn)或旋出螺套4-3,實現(xiàn)角度調(diào)整機構(gòu)4整體長度的伸縮，進(jìn)而實現(xiàn)立柱3傾斜角度 的調(diào)整。
[0049] 在另一些實施例中，角度調(diào)整機構(gòu)4還可W通過電機驅(qū)動的方式來實現(xiàn)對立柱3角 度的調(diào)整。在一些示例中，角度調(diào)整機構(gòu)4包括較接到立柱的第一連桿、較接到基座的第二 連桿、驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿的電機W及用于控制電機運行的控制開關(guān)，該電機被設(shè) 置成受控制開關(guān)的操作控制驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿運動W調(diào)整立柱的傾斜角度。
[0050] 在圖4的示例中，旋轉(zhuǎn)臺2包括圓盤形本體2-1W及在圓盤形本體2-1徑向上設(shè)置的 多個支撐架2-2,所述支撐架2-2的外端延伸超出圓盤形本體2-1的外周邊緣。如此，通過旋 轉(zhuǎn)臺上安裝的伸出本體的支撐架，W適應(yīng)不同尺寸大小的被測殼體的壁厚檢測。
[0051] 在另一些實施例中，旋轉(zhuǎn)臺2上還可W可安裝不同規(guī)格的支撐架2-2, W適應(yīng)不同 直徑尺寸的殼體。
[0052] 結(jié)合圖2,優(yōu)選地，基座1上還設(shè)置有水平導(dǎo)軌1-3,所述旋轉(zhuǎn)臺2被設(shè)置成可在該水 平導(dǎo)軌內(nèi)沿基座縱長方向水平移動。
[0053] 結(jié)合圖2、圖5、圖6所示，在優(yōu)選的例子中，立柱3與基座1上分別安裝了水平導(dǎo)軌和 豎直導(dǎo)軌，立柱3與基座1二者通過較鏈連接在一起。角度調(diào)整機構(gòu)4通過較鏈與立柱與基座 連接，W實現(xiàn)立柱的傾斜角度調(diào)整。
[0054] 水平導(dǎo)軌1-3、豎直導(dǎo)軌3-1與旋轉(zhuǎn)臺2均采用伺服電機進(jìn)行自動控制，可W設(shè)計自 動控制和電路按鍵控制兩種模式。在一些實施例中，通過伺服電機的運動參數(shù)還可W計算 獲得水平導(dǎo)軌、豎直導(dǎo)軌W及旋轉(zhuǎn)臺的實時位置。
[0055] 在另一些實施例中，水平導(dǎo)軌、豎直導(dǎo)軌W及旋轉(zhuǎn)臺的運動位置，還可W通過加裝 球柵尺或者角度編碼器的方式來進(jìn)行位置信息的獲取。
[0056] 如圖5、圖6所示，結(jié)合前述內(nèi)容公開的測量裝置的描述，在進(jìn)行圓柱形殼體、圓錐 形殼體的壁厚測量時，將第一測量臂6與第二測量臂8移動到最高處（即將兩個傳感器向上 移動W讓開移動空間容許被測殼體100吊裝到旋轉(zhuǎn)臺2 )，旋轉(zhuǎn)臺2沿著水平導(dǎo)軌移動到最外 端，將被測殼體吊裝到旋轉(zhuǎn)臺上后，移動旋轉(zhuǎn)臺使殼體處于兩個傳感器的測量范圍內(nèi)；如果 是圓柱形殼體的測量，將第一測量臂6與第二測量臂8下移使兩個傳感器伸入到殼體的內(nèi)外 表面，可W直接開始測量;如果是圓錐形殼體的測量，則通過角度調(diào)整機構(gòu)4調(diào)節(jié)立柱3的傾 斜角度，使立柱3與被測殼體的母線方向平行即可開始測量。
[0057] 在進(jìn)行測量時，可W控制第一測量臂6和第二測量臂8沿著立柱3的豎直方向移動 使得兩個測距模塊向下移動到另一橫截面，利用前述方式得到被測殼體的另一橫截面的壁 厚。
[0058] 前述測量過程可W是W第一測距模塊與第二測距模塊移動到被測殼體上端后開 始第一次測量，建立W被測殼體上端面為原點的柱坐標(biāo)系。如此，W獲得整個被測殼體的不 同橫截面的全部壁厚數(shù)據(jù)，利于后續(xù)的分析與處理。如下表格為柱坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)示意，Th值 表示壁厚值。
[0化9]
[0060] 在一些實施例中，例如，W被測殼體的上端面為原點，設(shè)置被測殼體的所有待測截 面的高度值和每個截面的測量點數(shù)后，利于本實用新型的壁厚測量裝置即可自動完成該被 測殼體所有截面的壁厚值測量。第一測量臂6和第二測量臂8移動到待測高度截面后停止， 旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一圈，該截面測量完成;第一測量臂6和第二測量臂8繼續(xù)移動到下一個截面測 量，直至測量完畢。
[0061] 綜上所述，結(jié)合W上公開內(nèi)容的壁厚測量裝置，相對于現(xiàn)有的測厚儀來說，本實用 新型所設(shè)計的壁厚測量裝置，可W使圓形殼體的壁厚檢測實現(xiàn)機械自動化，具有更高的測 量準(zhǔn)確度和超高的測量效率，且可W有效減少測量盲區(qū)。
[0062] 雖然本實用新型已W較佳實施例掲露如上，然其并非用W限定本實用新型。本實 用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各 種的更動與潤飾。因此，本實用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，該壁厚測量裝置包括： 基座； 位于基座上的用于承載被測殼體的旋轉(zhuǎn)臺，該旋轉(zhuǎn)臺被設(shè)置成可繞其中軸線旋轉(zhuǎn)； 位于基座上的立柱，該立柱被設(shè)置成在一第一安裝位置可轉(zhuǎn)動地連接到所述基座； 角度調(diào)整機構(gòu)，被設(shè)置用于調(diào)節(jié)立柱相對于基座的角度，該角度調(diào)整機構(gòu)的一端連接 在所述立柱上，另一端在一第二安裝位置連接到所述基座； 其中，所述立柱上還設(shè)置有可沿立柱縱長方向移動的第一測量臂和第二測量臂，第一 測量臂與第二測量臂等長，并且在第一測量臂臨近基座的一端設(shè)置第一測距模塊，在第二 測量臂臨近基座的一端設(shè)置第二測距模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述立柱上設(shè)置有沿 著縱長方向的豎直導(dǎo)軌，第一測量臂與第二測量臂可沿該豎直導(dǎo)軌在豎直方向移動。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述第一測量臂與第 二測量臂之間通過梁連接固定。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述第一測距模塊、 第二測距模塊均采用激光測距模塊、超聲測距模塊中的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述立 柱被設(shè)置成通過鉸鏈連接到所述基座上，該鉸鏈位于所述第一安裝位置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述角度調(diào)整機構(gòu)包 括鉸接到立柱的第一螺桿、鉸接到基座的第二螺桿、套裝在第一螺桿、第二螺桿上的螺套以 及操作手柄，該操作手柄被設(shè)置成供操作驅(qū)動第一螺桿和/或第二螺桿的運動以調(diào)整立柱 的傾斜角度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述角度調(diào)整機構(gòu)包 括鉸接到立柱的第一連桿、鉸接到基座的第二連桿、驅(qū)動第一連桿和/或第一連桿的電機以 及用于控制電機運行的控制開關(guān)，所述電機被設(shè)置成受控制開關(guān)的操作控制驅(qū)動第一連桿 和/或第一連桿運動以調(diào)整立柱的傾斜角度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臺包括圓盤 形本體以及在圓盤形本體徑向上設(shè)置的多個支撐架，所述支撐架的外端延伸超出圓盤形本 體的外周邊緣。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形殼體的壁厚測量裝置，其特征在于，所述基座上還設(shè)置有 水平導(dǎo)軌，所述旋轉(zhuǎn)臺被設(shè)置成可在該水平導(dǎo)軌內(nèi)沿基座縱長方向水平移動。
【文檔編號】G01B17/02GK205718857SQ201620347558
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】繆建國, 唐松, 何光武, 張春富, 何光文
【申請人】南京晨光集團(tuán)有限責(zé)任公司
相關(guān)技術(shù)
網(wǎng)友詢問留言
已有0條留言
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！
1