CN104061858A - 一种法兰空间相对位置测量仪 - Google Patents

Abstract

一种法兰空间相对位置测量仪，固定在基准法兰上的机箱上装有位置传感器和透镜，目标法兰上则装有光电信号发生器，光电信号发生器发出的光线通过透镜在位置传感器上留下光斑，通过光斑的坐标和设定的透镜中心坐标，可计算出目标法兰的相对位置。该测量仪精度高，可满足中短距离的检测，且有着高可靠性。

Description

一种法兰空间相对位置测量仪

技术领域

本发明涉及测量仪，特别是涉及一种测量法兰在空间上的相对位置的测量仪。

背景技术

法兰常运用于管道连接，特别是大型管道的安装技术中，两段管段的连接均通过法兰连接成一体。而若要将两段固定的管段连接在一起，还需要预制特定长度和形状的管段，通过预制的管段两端分别连接两端固定的管段实现连通。管段的预制需要测量两段固定管段的距离，即测量管段的管口处的法兰的距离。

现有测量设备有两种，一种是用于诸如海底较长管路铺设的测量装置，原理是用量角器测水平方位和相对高度角，用钢丝绳测距离，这种设备属于纯机械测量装置。另一种除了量角器和钢丝绳外还有电子计算设备，将量角器的测量数据通过轴角转换器输入电子设备，同时将钢丝绳的长度也输入电子设备，把方位与距离结合起来通过相应的软件处理就能得到安装管的制作图纸，这种装置属于机电混合测量设备。以上两种测量装置均能对管段进行测量，但第一种纯机械测量装置只能用于较大距离上，如十几米以上，精度要求不太高的场合，而在短距离、精度要求较高的情况下则无法胜任；第二种机电混合的测量装置，角度误差一般都在0.5o内，如测量距离达到三米，则测量值会达到22mm的偏差，因此能满足在短距离、精度要求一般的情况下使用，但在中短距离（如十米内）、要求精度较高的场合则难以达到要求，且该种装置需要带入测量现场的部件较多，如有测量底座，测量机构，数据处理电脑及连接电缆等，其操作较为复杂。还有，以上的两种测量装置均包括机械活动部分，由于机械的相对运动及磨损，对精度与可靠性都会有影响。

发明内容

本发明旨在提供一种在中短距离内精确测量带法兰管段相对位置的测量仪，以提高测量的准确性和预制管段制作的精确性。

本发明所述的法兰空间相对位置测量仪，包括固定在基准法兰上的机箱，机箱内装有两个位置传感器，两位置传感器的信号接收面位于同一平面且其上方均设有透镜，两透镜位于同一平面；有发出位置信号至位置传感器的光电信号发生器，光电信号发生器设置在被测的目标法兰的法兰螺栓孔处。

本发明所述的法兰空间相对位置测量仪，将机箱放置在监测点、光电信号发生器放置在被测法兰的法兰螺栓孔处，工作时，光电信号发生器发出光线，光线通过透镜分别在两个位置传感器上留下光斑，得到两个光斑的坐标点，而透镜中心的坐标为仪器的固有参数，相对的位置传感器上的光斑与透镜的中心点两点成一直线，两直线的相交点即为光电信号发生器的坐标点，即目标法兰螺栓孔的坐标点，由此得到三组及以上的数据就可计算出法兰的相对位置。该测量仪为光电测量仪器，有着极高的测量精度，在中短距离内的误差极低，极大地提高测量的准确性和预制管段制作的精确性；该测量仪无机械运动部件，长时间使用后仍可保持在极高的精度，保证测量的可靠性。

附图说明

图1、2是法兰空间相对位置测量仪的结构示意图。

图3-5是图1所示法兰空间相对位置测量仪的局部放大图。

具体实施方式

一种法兰空间相对位置测量仪，包括固定在基准法兰101上的机箱1，机箱1内装有两个位置传感器2，两位置传感器2的信号接收面位于同一平面且其上方均设有透镜3，两透镜3位于同一平面；有发出位置信号至位置传感器2的光电信号发生器4，光电信号发生器4设置在被测的目标法兰102的法兰螺栓孔处。

光电信号发生器设置在目标法兰的法兰螺栓孔处，其坐标为A，光线通过透镜分别在两个位置传感器上留下光斑，得到两个光斑的坐标点A1、A2，而透镜中心的坐标为仪器的固有参数，分别为O1、O2，相对的位置传感器上的光斑与透镜的中心点两点成一直线，两直线A1-O1、A2-O2的相交点即为光电信号发生器的坐标点A，即目标法兰孔的坐标点，由此可通过已知的坐标点A1、A2、O1、O2计算出A的坐标，由此得到三组及以上的数据就可得出法兰的相对位置。该测量仪有着高精度，能准确测量中短距离内的法兰相对位置。

机箱1包括装有位置传感器2和透镜3的箱体11，和用于箱体定位的导轨12，箱体11上开有与导轨12相配的导槽13，导轨12可在箱体11的导槽内滑动，还有两个将导轨12固定在箱体11上的固定螺栓14，箱体11上两个分别与两固定螺栓14相匹配的螺栓孔15设置在基准法兰的同一直径上。测量前，通过导轨和导槽调整机箱位置，建立解算坐标系的方向，使测量更加准确。

机箱1上可拆卸地装有保护透镜3的透镜保护盖5；工作时将保护盖拆下即可进行测量工作，而因透镜容易受损刮花，在非工作状态下可以用保护盖对透镜进行保护。

机箱上装有USB数据接口，可通过该接口连接数据线和计算机，便于数据的传输；机箱上也可以装设无线信号发送和接收器，利用无线信号传输数据；还可以将计算机或者单片机、存储器、电源集成于机箱内部，机箱上则设置触摸屏用于操作，可便于操作和运输，并减少辅助设备的需要。

所述的位置传感器是PSD位置传感器，PSD即Position Sensitive Detector，PSD位置传感器是一种高精度的光电探测器件，具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点，同时可对目标信号进行调制，因而可以显著提高***的抗干扰能力。

Claims (3)

1.一种法兰空间相对位置测量仪，其特征在于：包括固定在基准法兰上的机箱（1），机箱（1）内装有两个位置传感器（2），两位置传感器（2）的信号接收面位于同一平面且其上方均设有透镜（3），两透镜（3）位于同一平面；有发出位置信号至位置传感器（2）的光电信号发生器（4），光电信号发生器（4）设置在被测的目标法兰的法兰螺栓孔处。

2.根据权利要求1所述的法兰空间相对位置测量仪，其特征在于：机箱（1）包括装有位置传感器（2）和透镜（3）的箱体（11），和用于箱体定位的导轨（12），箱体（11）上开有与导轨（12）相配的导槽（13），导轨（12）可在箱体（11）的导槽内滑动，还有两个将导轨（12）固定在箱体（11）上的固定螺栓（14），箱体（11）上两个分别与两固定螺栓（14）相匹配的螺栓孔（15）设置在基准法兰的同一直径上。

3.根据权利要求1或2所述的法兰空间相对位置测量仪，其特征在于：机箱（1）上可拆卸地装有保护透镜（3）的透镜保护盖（5）。