CN100425947C - 冲孔定位工具和利用冲孔在储藏罐一面的壁上标记预定参考点的测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明装置用于在二维参考系内测定预定参考点(M，N)，从而预备储藏罐(1)内的绝热面板(106)的安装装置(107，108)。本发明装置包括冲孔定位工具(10)和光发射器-接收器组件，所述冲孔定位工具(10)可以在储藏罐的壁上移动或保持静止，所述光发射器-接收器组件设置为，使得可以检测所述工具(10)相对于任何预定参考点的位置。本发明装置的特征在于，所述光发射器-接收器组件是电子准距仪(20)，所述工具(10)设置有与准距仪相配合的光反射器(12)，从而可以在三维参考系内确定每个参考点(M)的测定坐标(X_M，Y_M，Z_M)。

Description

冲孔定位工具和利用冲孔在储藏罐一面的壁上标记预定参考点的测定装置

技术领域

本发明涉及一种装置，其利用冲孔进行标记而在储藏罐基本平的一面的壁上的二维参考系中测定预定参考点，以预备用于安装储藏罐的绝热面板的安装装置，所述面板将粘接到壁上。

背景技术

在常规方法中，预定参考点的测定装置包括冲孔定位工具以及光发射器-接收器组件，其中冲孔定位工具包括能够在壁上移动或者保持静止的支座，光发射器-接收器组件用于检查所述工具相对于任何一个预定参考点的位置。

下文中，术语“测定参考点”是指利用冲孔在金属壁上的一点进行标记的操作，所述点包括在二维参考系中的所述预定参考点。该操作也可指测定一点。在现有技术中，所述测定装置的光发射器-接收器组件常规地包括激光发射器***，该***安装在将要测定的、基本为平面的储藏罐一面的壁的边缘处。图1图解示意了该常规装置。激光发射器***101在垂直于壁100的平面上的一定角度范围扫描激光束102，从而在壁上定义保持平行于指定参考线103的线。当被测定的壁垂直设置时，将该参考线设计为基本水平。通过设置激光发射器***101在壁上的安装高度，可以调节由激光束102在壁上扫描出的线与参考线103之间的距离D_y，从而可以测定一组点M，这组点在参考系中对应于同一预定纵坐标，所述参考系的Y轴垂直参考线。

然后可以以规则的间隔在不同的高度定位激光发射器***101，所述高度相应于将要测定的点M的不同纵坐标。图1中以交叉号示出了所述点M，所示的点显示了将要在储藏罐的矩形壁上测定的栅格，然而，应该理解，在进行测定之前，这些点并不是在壁上物理存在和编号的。通常由在脚手架上移动的操作员在壁上移动冲孔定位工具110。操作员定位冲孔导杆111到达所述纵坐标，通过将所述工具上的用于对准的参考点与激光束102对准而进行调节。

冲孔在横坐标方向的位置由测距仪105确定，所述仪器设置有瞄准工具110的反射区域的光发射器-接收器***，该***用于处理提供到该仪器上的反射光信号，使得可以测量所述工具与光发射器-接收器之间的距离。在与工具110基本相同的纵坐标位置将测距仪105紧固在壁100上，从而间接给出冲孔在与水平参考线103一致的X轴上的横坐标位置。相对于定位工具精细调节冲孔导杆，使得导杆111能够沿激光束102扫描的水平线移动，直至测距仪测量的结果对应于将在壁上将要测定的点的预定横坐标值为止。一旦通过打孔测定该点，则将冲孔定位工具水平移动至下一个将要标记的点所在的区域，例如在虚线箭头的方向朝参考点M移动。反复进行上述操作，直至测定出所有具有相同纵坐标值的点。接着，再次将激光发射器***101和测距仪105定位在另一个预定的纵坐标值处，以同样的方法测定出该纵坐标上的所有预定点。

当测定出在壁上的二维参考系内的所有预定定位参考点后，需要在每个点的位置处测量所述壁相对于一个与其基本平行的理想平面的水平，从而可以计算出壁的平面度偏差的分布图。上述现有技术的发明和描述还特别涉及用于在液化气储藏罐的内壁上嵌入参考点以定位螺栓的装置。图2示出了这样一种储藏罐，所示储藏罐1的内面将装置低温绝热面板106。螺栓107位于储藏罐上，用于将面板106保持到位，所述面板通过粘性树脂珠108自身紧固到壁100上，所述树脂珠108预先散布在所述面板朝向壁100的面上。有必要将面板保持到位以提供临时定位，而设置树脂是为了提供最终的固定。在面板表面上与螺栓对应的位置处开孔，这样当将面板固定在壁上时可以将其精确定位。只有当测定了储藏罐的所有面，并且在所述测定点上都安装了螺栓，才可以将面板粘接到壁上。

储藏罐的基本平的壁通常为几十米长，不可避免地是，该罐的制造公差允许其面对精确平面度的偏差值大于低温绝热面板达到的偏差值。此外，应该理解，储藏罐金属壁的平面度偏差可能会在预备用于安装绝热面板的装置期间随时间变化，尤其是由于储藏罐受到的机械应力和温度的变化。接着，当在面板面上将树脂珠放置到位时，必须根据所述罐在粘接区域中的壁的平面度偏差而局部改变所述珠的厚度，所述粘接区域将与粘性珠接触，还必须在螺栓上衬垫不同厚度的垫片，以减小所述壁在预定位置的平面度偏差。如果没有消除平面度偏差，则所述面板将不能全部基本位于所述结构的技术规格所容许的同一平面上，并且一组粘接到位的面板将不能够形成容许的基本平的表面。

在上述现有技术中，在每个指定位置测量所述壁相对于一个平面的水平，所述平面可以通过调节激光束的扫描使其基本平行于所述壁来识别，所述激光束的发射器固定在壁上。在图1的装置中，可以通过使激光发射器101绕其纵轴旋转90°进行所述扫描，并且通过增加扫描的角度幅度来覆盖被测定的区域。当测定出壁上所有的点后，操作员必须利用装置重新定位通过打孔而标记的每个点，从而测量出所述点与由激光扫描的平面间的距离。对在X轴和Y轴参考系中的预定坐标上的每个测定参考点，测量和记录其辅助坐标。这样，每个参考点都对应一个在三维正交参考系中的辅助深度坐标，从而可以在随后根据所有参考点进行平滑计算，以绘制所述壁的平面度偏差的分布图。

从而，在现有技术中，当第一个操作员测定壁上的参考点后，至少还需要一个操作员第二次在壁上测量壁的平面度偏差。需要相继使用两个不同的装置来完成上述两项操作，并且，测量储藏罐所有面的平面度所进行的全部操作需要花费较长的时间。此外，测量精度通常很低，而且壁上的平面度偏差的分布图可能具有不确定度，这对于可靠地确定树脂珠的局部厚度、以将绝热面板粘接在壁上来说是不利的。最后，在较短的时间、通常几个小时内监测平面度偏差相对于时间的变化是相当困难的，所述较短时间例如为在预备用于安装绝热面板的装置所需的时间内。因为在所述预备过程中无法识别平面度偏差的任何显著变化，由于在计算树脂珠的局部厚度中的误差，有可能使面板的粘接不合要求。

发明内容

本发明的目的是弥补上述不足，并且可以在测定壁上的参考点的同时测量所述壁的平面度，从而相比于测量平面度的常规方法，可以显著提高精度，并且可以在测量时进行相对于时间的较正。

为此，本发明提供了一种用于测定上述定义的参考点的装置，其特征在于，所述光发射器-接收器组件是电子准距仪，所述冲孔定位工具设置有与所述准距仪相配合的光反射器，以便可以在三维参考系中确定每个参考点的测定坐标。

术语“准距仪”通常指一种结合经纬仪和测距仪的测量仪器，即用于测量水平角度和垂直角度的装置，其还可以用于测量装置的光发射器-光接收器组件与光发射器瞄准的光反射器之间的距离。在电子准距仪中，光发射器产生一列电磁波，其波长不一定在可见光范围内，由光接收器分析经反射器返回的反射波。发射波指通常经过调制的载波。距离测量过程为，在经过一个来回的路径后，比较接收波相对于发射波的相位变化。通常采用立方隅角或者菱形棱镜作为反射器。

优选地是，用于本发明的参考点测定装置中的电子准距仪使目标反射器可以自动定位，然后被动地确定目标。例如，可以通过两个步骤来利用准距仪定位棱镜：粗略获取和精确瞄准获取。对于精确瞄准的方法，优选使用装有电荷耦合装置(CCD)传感器的准距仪，所述电荷耦合装置(CCD)传感器用于提供最初由激光二极管发射的返回信号的强度的数字图像。然而，也可以采用所谓的“主动式”目标，即在冲孔定位工具上提供主动***，所述***向准距仪回发射，从而至少能够粗略地对工具的反射器进行定位。

在本发明的参考点测定装置的一个优选实施例中，准距仪的位置在固定于壁上的基座上，同时准距仪还设置有用于接收测定坐标的无线***。术语“准距仪的位置”通常用于表示准距仪在测量时所在地面或者表面上的一点。在本发明的装置中，有利地提供了可活动地安装在基座上的准距仪，所述基座例如通过焊接固定在壁上。因此，当测量需要被中断一段时间时，不需要将准距仪留在其位置中。而例如在第二天重新开始测量时，可以迅速地将准距仪放回其位置中。经过一段时间的中断，可以将在无线记录***中获得的关于测定坐标的数据传送至中心单元进行平滑计算，以绘制壁的平面度偏差的分布图。当拿走准距仪时，这样的数据传输也可以单独进行。

有利地是，本发明的参考点测定装置包括至少一个适于安装在支座上的辅助光反射器，所述支座设置为可以在壁上定位于至少一个较平点，这样，当由准距仪进行测量时，可以在较平点的位置处监测随时间的任何可能变化。因此，即使在较短的时间、通常为几小时内监测平面度偏差的变化，不再具有很大的难度。单个辅助光反射器可以根据多个较平点，用于进行所谓的位置的“再较平测量”。因此将反射器的支座设计为相继定位在壁上的多个较平点处。因此无需使用固定装置将支座固定在壁上。可以由一个操作员在给定的较平点处在足够的时间内保持住支座，以便另一个控制准距仪的操作员测量所述点的坐标，并且可以在壁上围绕测定区域的其他较平点处以同样的方法继续进行测量。

本发明还提供了一种用于上述参考点测定装置中的冲孔定位工具。

在本发明的所述工具的优选实施例中，该工具包括主支座，在主支座上，光反射器和冲孔导杆一起安装在辅助支座上，所述辅助支座可以通过精细调节螺旋移动，以确保相对于主支座的精确定位。

有利地是，光反射器和冲孔导杆可以相对于辅助支座共同移动，将其共同位移设置为，使得在使用冲孔进行标记时，冲孔导杆位于反射器的先前位置处。这样可以保证进行冲孔以测定预定参考点的操作确实在工具的反射器精确定位的精确位置处进行，从而准距仪的测量在误差的允许范围内与所述参考点一致。反射器和冲孔导杆优选安装在可以沿辅助支座上的导轨平移的板上。

附图说明

下面将参考附图详细描述本发明的特征和优点。

图1和图2，如上所述，分别是利用冲孔进行标记的用于测定参考点的常规装置的示意图，以及可以在一面上设置低温绝热面板的储藏罐的示意图；

图3是根据本发明的参考点测定装置的示意图，该装置设置有适于相继定位在壁上的多个较平点处的辅助光反射器；

图4是图3所示的测定装置中的冲孔定位工具的图解示意图；

图5是用于本发明的测定装置中的冲孔定位工具的详细透视图。

具体实施方式

图3所示的参考点测定装置包括：

电子准距仪20，其设置有用于记录预定参考点的测定坐标的无线***20A，并且电子准距仪20固定在基座21上，基座21紧固在如图2所示的储藏罐的壁100上；

冲孔定位工具10，其可以在壁100上移动或者保持静止，其设置有光反射器12和空心筒形式的冲孔导杆11，其中，光反射器12能够反射来自准距仪的入射光束，从而使得准距仪可以在三维参考系内确定被测定参考点的坐标；以及

辅助光反射器6，其安装在支座5上，支座5设计为相继定位于多个较平点上，所述较平点围绕壁上以虚线绘出的测定区域7。

将二维参考系内的预定参考点，例如在测定区域7内的参考点M和N，记录到无线***20A的文件中。在本发明的测定装置的实施例中，通常在壁平面上将所述参考点排成矩形栅格。在绝热面板的面对所述壁的面上的孔自身也通常具有矩形栅格结构，所述壁在紧固面板时容纳螺栓。为了预备在壁100上测定参考点，例如参考点M和N，使用长10米的卷尺和标记线在壁上形成具有栅格结构的初步定线8，以近似标出将要测定的参考点的位置，其具有相当大的不确定度，例如加减5毫米(mm)。从而，在初步定线中的如点P₁和P₂所标记的线的交点，限定了将要测定的参考点的大致位置。由于初步定线8相对不精确性，实际上，将要测定的参考点M和N的精确位置离利用初步定线标出的相应点P₁和P₂有相当大的距离。

有利地是，工具10上的光反射器12与冲孔导杆11一起安装在如图4所示的辅助支座10B上，该辅助支座可以通过精细调节螺旋13和14进行移动，从而确保相对于所述工具的主支座10A的精确定位。因此，为了测定例如图3中M或N的参考点，由一个操作员移动工具10，使反射器12基本定位于相应的标记点如P₁和P₂上。然后，通过准距仪20测量反射器12的位置，并将在壁平面上的参考系内测得的两个坐标分别与预先记录在无线***20A中的两个坐标例如(X_M，Y_M)或者(X_N，Y_N)进行比较。本说明书所述的参考点测定装置设计为由两个操作员操作：准距仪操作员告知工具操作员，在二维参考系的两个方向上，测量出的相对于将要测定的参考点的差值、以及反射器12应该移动的方向，以使所述差值小于给定公差。

因为工具10的主支座10A通过例如永磁铁18保持稳固地静止在壁100上，操作员则调节辅助支座10B的精细定位，以使反射器12向将要测定的参考点的位置移动，并持续该操作，直至准距仪测量出的反射器的位置的差值小于给定的公差。准距仪的测量精度使得可以在二维参考系的每个方向上确定大约是0.5mm的绝对公差值。另外，准距仪在垂直于壁的第三方向上的测量精度大约是±0.2mm。相比于前述现有技术，本发明大大提高了参考点的测定精度，在前述现有技术中，在参考系的每个方向上得到的最好的精度大约在±1mm的数量级。

一旦上述差值小于给定公差，通过例如锁紧螺钉将工具10的辅助支座10B相对于主支座10A固紧。有利地是，将光反射器12和冲孔导杆11安装在板15上，板15可以相对于辅助支座10B平移。反射器12和冲孔导杆11各自的中心之间间隔一定的距离d，从图4中可以看出，设计板15平移的距离等于所述距离d。这样，在平移之后，冲孔导杆11恰好位于反射器12的先前位置，如图中虚线所示。接着，将板15相对于辅助支座10B固紧，这样，工具10的操作员能够将冲孔装置***导杆11中，并且在可接受的公差范围内在将要测定的点的精确位置处在壁上打孔。可以对在壁上由栅格标记的所有点重复进行同样的操作。准距仪的位置可以根据壁上正被测定的区域而移动，以使准距仪能够精确瞄准在区域内所有的参考点处的工具10上的反射器12。

为了监测在图3中由虚线限定的测定区域17的平面度偏差随时间的变化，利用辅助光反射器6通过多个较平点例如C和C’而对所述位置进行再测量。辅助光反射器6在结构上与工具10的反射器12相同。在该情况中，设计反射器6的支座5在壁上相继定位于围绕测定区域的多个较平点，例如所示的围绕区域7的四个点处。实际上，优选利用冲孔标记较平点，并且支座5的中心设置有指针，使得操作员在冲孔的标记孔上测出支座的精确定位。由两个操作员同时测量一个较平点例如C或者C’的坐标，并将在三维参考系中的所述坐标值记录在电子准距仪20的无线***20A中。利用区域内的较平点的一组坐标计算该区域的平均表面形貌。通常，在安装面板前的不同时段相继测量较平点的坐标。如果这些坐标随时间变化，则根据区域平均表面的形貌的变化，对区域内的所有测定参考点例如M和N的坐标进行校正。

图5是本发明的测定装置的冲孔定位工具10的详细透视图。当工具10通过永磁铁18紧固在壁上，板15借助滚珠轴承17轻压在壁上，以在壁表面与光反射器或棱镜12的位置之间保持恒定的间距g。这样，将要确定的测定参考点的第三坐标，即在垂直于壁的方向上的坐标，通常等于由准距仪测量到的棱镜12的坐标经过恒定偏移量g的校正后的坐标。这样可以消除在工具的磁铁的位置之间的壁上的局部平面度偏差的影响。

在本实施例中，支撑冲孔导杆11和棱镜12的板15与滚珠轴承17可以沿形成于工具10的辅助支座10B上的导轨16平移。设置半开盒19，用于在平移板15后遮盖棱镜，从而可以在打孔标记的过程中防止对棱镜的意外损坏。

在图5中，所示工具10构成与准距仪相配合的被动目标。然而，用于本发明的测定装置中的冲孔定位工具也可以设计成主动***，所述***例如通过无线电波与准距仪进行信息交换。因此可以设想，可以在该工具上设置用于显示准距仪的测量的***、以及用于控制准距仪记录数据的控制器。在这些情况下，只需一名单独的操作员就能够在壁上进行参考点的测定，因为尤其在改变位置或再较平位置时，都需要在准距仪上进行操作。

Claims (12)

1.一种冲孔定位工具，包括主支座(10A)和光反射器(12)，所述光反射器(12)被设置为与电子准距仪(20)合作，

其特征在于，

所述主支座(10A)包括永磁铁(18)，用于将所述主支座保持为静止在壁上，

所述工具包括冲孔导杆(11)，其允许将冲孔装置***其中，以在壁上打孔而设置参考点，

所述冲孔导杆(11)与所述光反射器(12)被一起安装在辅助支座(10B)上，所述辅助支座(10B)可以移动，以通过精细调节螺旋(13，14)相对于所述主支座(10A)精确定位，

所述光反射器(12)被设置为与所述电子准距仪(20)相配合，以在三维参考系内确定每个参考点的测定坐标。

2.根据权利要求1的冲孔定位工具，其特征在于，所述光反射器(12)和所述冲孔导杆(11)可相对于所述辅助支座(10B)一起移动，其共同位移被设置成，使得，当冲孔用于标记目的时，所述冲孔导杆(11)被定位在所述反射器的先前位置处。

3.根据权利要求1或2的冲孔定位工具，其特征在于，所述光反射器(12)和所述冲孔导杆(11)被安装在可以相对于所述辅助支座(10B)平移的板(15)上。

4.根据权利要求1或2的冲孔定位工具，其特征在于所述光反射器(12)和所述冲孔导杆(11)被安装在可以沿导轨(16)平移的板(15)上，所述导轨(16)被设置在所述辅助支座(10B)上。

5.根据权利要求1或2的冲孔定位工具，其特征在于，所述光反射器(12)和所述冲孔导杆(11)被安装在可以相对于所述辅助支座(10B)平移的板(15)上，所述板(15)适于由滚珠轴承(17)支承在所述壁(100)上，从而在所述光反射器(12)的位置与所述壁的表面之间保持恒定的间距(g)。

6.根据权利要求1或2的冲孔定位工具，其特征在于，所述光反射器(12)和所述冲孔导杆(11)被安装在可以相对于所述辅助支座(10B)平移的板(15)上，所述反射器(12)是棱镜，半开盒(19)被提供，用于在平移所述板(15)后遮盖所述棱镜。

7.根据权利要求1或2的冲孔定位工具，其特征在于，所述冲孔导杆(11)为空心筒形式。

8.根据权利要求1或2的冲孔定位工具，其特征在于，锁紧螺钉被提供，用于将所述辅助支座(10B)相对于所述主支座(10A)固紧。

9.一种用于在二维参考系内测定预定参考点(M，N)的装置，所述装置利用冲孔在储藏罐(1)的基本平的一面的壁(100)上进行标记，从而预备用于安装所述储藏罐的绝热面板(106)的安装装置(107，108)，所述面板要粘接在所述壁上，所述装置包括冲孔定位工具，以及光发射器-接收器组件，所述冲孔定位工具可以在所述壁上移动或者保持静止，所述光发射器-接收器组件被设置为使得可以检测所述工具(10)相对于任何所述预定参考点的位置，所述装置的特征在于，所述冲孔定位工具是根据权利要求1-8中任一项所述的冲孔定位工具，所述光发射器-接收器组件是电子准距仪(20)。

10.根据权利要求9的装置，其特征在于，所述准距仪(20)的位置在固定于所述壁(100)上的基座(21)上，所述准距仪设置有无线***(20A)，用于接收测定坐标(X_M，Y_M，Z_M)。

11.根据权利要求9或10的装置，其特征在于，其还包括至少一个适于安装在支座(5)上的辅助光反射器(6)，所述支座被设置为能够在所述壁(100)上定位于至少一个较平点(C)上，从而当由所述准直仪测量时，在所述较平点的位置(X_C，Y_C，Z_C)处监测任何随时间的可能变化。

12.根据权利要求11的装置，其特征在于，其包括单个辅助光反射器(6)，其支座(5)被设置为在所述壁上相继定位于多个所述较平点处。

Images