CN117989990A - 一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置及方法，其中方法包括：通过所述覆盖壳、所述阴影面积测量装置和所述激光测距仪组装测量装置；将所述测量装置扣住目标螺栓；开启所述激光测距仪，选择测距功能，获得激光测距仪到所述目标螺栓的距离；选择激光测距仪的光照功能，获取投影面积；根据相似理论列数学等式计算得到所述目标螺栓的松动高度。本发明提高输电线路巡检效率，保障电力输送安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置及方法。
背景技术
输电铁塔的日常运行维护，都是通过相关工作人员定期开展巡查检验，登塔爬杆，对各部位螺栓进行逐个检查。该检查方式直接、有效，但难度大、效率低、依赖人力。随着经济社会发展，电网线路里程高速增加，工作量也急剧增长，因此亟需提出一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置及方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置及方法，提高输电线路巡检效率，保障电力输送安全稳定运行。
一方面为实现上述目的，本发明提供了一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置，包括：覆盖壳、阴影面积测量装置和激光测距仪，将待测量输电铁塔螺栓放置在所述覆盖壳内部，所述激光测距仪通过所述覆盖壳任意侧壁开口照射所述待测量输电铁塔螺栓，获得所述待测量输电铁塔螺栓的阴影，其中所述阴影生成在与所述激光测距仪相对的所述覆盖壳侧面上，将所述阴影面积测量装置安装于生成所述阴影的所述覆盖壳侧面上，用于测量所述阴影的面积。
可选的，所述覆盖壳为一个不透光的五个面长方体壳状结构。
可选的，所述覆盖壳内部有一面涂有感光材料作为投影面。
可选的，所述阴影面积测量装置包括阴影传感器、引出线、显示仪和投影面，所述引出线将所述投影面与所述阴影传感器相连，再采用所述引出线将所述阴影传感器与所述显示仪相连。
可选的，所述阴影传感器安装在所述投影面的上端。
可选的，所述激光测距仪用于光照模式下使螺栓成像，测距模式下测出螺栓到激光测距仪的距离。
另一方面为实现上述目的，本发明还提供了一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的方法，包括以下步骤：
通过所述覆盖壳、所述阴影面积测量装置和所述激光测距仪组装测量装置；
将所述测量装置扣住目标螺栓；
开启所述激光测距仪，选择测距功能，获得激光测距仪到所述目标螺栓的距离；
选择激光测距仪的光照功能，获取投影面积；
根据相似理论列数学等式计算得到所述目标螺栓的松动高度。
可选的，根据相似理论列数学等式计算得到所述目标螺栓的松动高度的方法为：
其中，L为覆盖壳的长度，L1为激光测距仪到所述目标螺栓的距离，L2为激光测距仪到所述目标螺栓的距离与目标螺栓头的外伸长度之差，S1为螺栓纵截面面积，S2为投影面积，d为螺杆直径，θ为两个不同状态下光源与螺栓头形心连线形成的夹角，f(θ)为g(θ)为/>D1为螺栓头直径，h0'为螺栓头高度。
本发明技术效果：本发明公开了一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置及方法，设备体积较小，减轻检测员检测的负担。可以针对输电铁塔螺栓群使用，适用范围更广，效率更高。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例原理图，其中(1)－覆盖壳，(2)－阴影面积测量装置，a－显示屏，b－引出线，c－阴影传感器，d－投影面，(3)－激光测距仪；
图2为本发明实施例待测螺栓的纵截面与其投影的示意图；其中图2a为螺栓的纵截面图，图2b为螺栓的投影图，具体的D－螺栓头直径，h－螺栓高度，h0－螺杆高度，h0'－螺栓头高度，d－螺杆直径，h1－螺栓投影高度；
图3为本发明实施例不同光源位置下的照射图，其中状态1－光源位置与螺栓头形心连线恰与螺栓头的边垂直，状态3－光源与螺栓头形心连线恰过螺栓头顶点，状态2－光源位置与螺栓形心连线介于状态1和状态3，θ－状态1下光源与螺栓头形心的连线与状态2下的光源与螺栓头形心的连线所形成的夹角，a－螺栓头的外伸长度；
图4为本发明实施例实物模型图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1所示，本实施例中提供一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置，包括：覆盖壳1、阴影面积测量装置2和激光测距仪3，将待测量输电铁塔螺栓放置在覆盖壳1内部，激光测距仪3通过覆盖壳1任意侧壁开口照射待测量输电铁塔螺栓，获得待测量输电铁塔螺栓的阴影，其中阴影生成在与激光测距仪3相对的覆盖壳1侧面上，将阴影面积测量装置2安装于生成阴影的覆盖壳1侧面上，用于测量阴影的面积。
覆盖壳1为一个不透光的五个面长方体壳状结构。
覆盖壳1内部有一面涂有感光材料作为投影面。
阴影面积测量装置2由阴影传感器、引出线、显示仪和投影面组成；用引出线将投影面与阴影传感器相连，再用引出线将阴影传感器与显示仪相连。
阴影传感器安装在投影面的上端。
激光测距仪3用于光照模式下使螺栓成像，测距模式下测出螺栓到激光测距仪的距离。
如图4所示，本实施例中还提供一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的方法，包括：
通过覆盖壳1、阴影面积测量装置2和激光测距仪3组装测量装置；
将测量装置扣住目标螺栓；
开启激光测距仪3，选择测距功能，获得激光测距仪3到目标螺栓的距离；
选择激光测距仪的光照功能，获取投影面积；
根据相似理论列数学等式计算得到目标螺栓的松动高度。
具体的，
覆盖壳是一个长L，宽M，高H的长方体壳。
阴影传感器安装在投影面上端位置。
激光测距仪安装在投影面对面的底端中间位置。
如图2所示，待测螺栓的纵截面与其投影的示意图；其中图2a为待测螺栓的纵截面示意图，通过查阅相关手册得到螺杆直径d、螺栓头直径D、螺栓头高度h0'、螺栓高度h、螺杆高度h0，从而求出待测螺栓纵截面面积；图2b为待测螺栓投影，h1为螺栓投影高度，其面积通过面积测量装置测量出。
考虑到螺栓状态与光源所在位置的随机性，设光源与螺栓头形心连线恰与螺栓头的边垂直为状态1，光源与螺栓头形心连线恰过螺栓头顶点时为状态3，其余情况为状态2，记状态1下光源与螺栓头形心的连线与状态2下的光源与螺栓头形心的连线所形成的夹角为θ，θ范围为[0,30]详见图3。
激光测距仪在测距模式下测出其与目标螺栓之间的距离L1。
在激光测距仪光照模式下，阴影面积测量装置测得投影面积为S2。
螺栓纵截面面积S1为螺栓头纵截面面积加上螺杆纵截面面积，螺栓头纵截面面积会因θ变化而变化，记S1为g(θ)，其解析式现已被求出。
考虑到螺栓头的外伸长度，记L2＝L1-a，a为不同照射位置下的螺栓头外伸长度，a会随θ变化而变化，记a＝f(θ)，解析式现已被求出。a的范围为[(D2-d)/2,(D1-d)/2]，θ范围为[0,30°]见图3。
由相似原理建立数学等式，两个相似的三角形其面积比等于长度比的平方，即S1/S2＝(L2/L)2。
根据相似理论列数学等式计算得到所述目标螺栓的松动高度的方法为：
其中，L为覆盖壳的长度，L1为激光测距仪到所述目标螺栓的距离，L2为激光测距仪到所述目标螺栓的距离与目标螺栓头的外伸长度之差，S1为螺栓纵截面面积，S2为投影面积，d为螺杆直径，θ为两个不同状态下光源与螺栓头形心连线形成的夹角，f(θ)为g(θ)为/>D1为螺栓头直径，h0'为螺栓头高度。
本发明公开了一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置及方法，设备体积较小，减轻检测员检测的负担。可以针对输电铁塔螺栓群使用，适用范围更广，效率更高。可在不同的覆盖位置和角度下进行测量。可以将此装置进一步改装，改装成一个可以手持式的螺栓松动高度检测仪，类似计算器，有不同的功能键，共用一个显示屏。改装后的装置有以下功能键：测距(按下此键可以测量激光测距仪至螺栓距离，读数在显示屏上呈现)、面积(按下此键可以打开激光测距仪的光照模式，螺栓投影形成，显示屏读数为投影面积)、高度(按下此键仪器基于提出的相似原理，对测距和面积结果进行基于此原理的计算，算出螺栓松动的高度，结果在显示屏上呈现)。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置，其特征在于，包括：
覆盖壳(1)、阴影面积测量装置(2)和激光测距仪(3)，将待测量输电铁塔螺栓放置在所述覆盖壳(1)内部，所述激光测距仪(3)通过所述覆盖壳(1)任意侧壁开口照射所述待测量输电铁塔螺栓，获得所述待测量输电铁塔螺栓的阴影，其中所述阴影生成在与所述激光测距仪(3)相对的所述覆盖壳(1)侧面上，将所述阴影面积测量装置(2)安装于生成所述阴影的所述覆盖壳(1)侧面上，用于测量所述阴影的面积。
2.如权利要求1所述的新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置，其特征在于，所述覆盖壳(1)为一个不透光的五个面长方体壳状结构。
3.如权利要求1所述的新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置，其特征在于，所述覆盖壳(1)内部有一面涂有感光材料作为投影面。
4.如权利要求1所述的新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置，其特征在于，所述阴影面积测量装置(2)包括阴影传感器、引出线、显示仪和投影面，所述引出线将所述投影面与所述阴影传感器相连，再采用所述引出线将所述阴影传感器与所述显示仪相连。
5.如权利要求4所述的新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置，其特征在于，所述阴影传感器安装在所述投影面的上端。
6.如权利要求1所述的新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置，其特征在于，所述激光测距仪(3)用于光照模式下使螺栓成像，测距模式下测出螺栓到激光测距仪的距离。
7.如权利要求1-6任一项所述的新型测量输电铁塔螺栓松动高度的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过所述覆盖壳(1)、所述阴影面积测量装置(2)和所述激光测距仪(3)组装测量装置；
将所述测量装置扣住目标螺栓；
开启所述激光测距仪(3)，选择测距功能，获得激光测距仪(3)到所述目标螺栓的距离；
选择激光测距仪的光照功能，获取投影面积；
根据相似理论列数学等式计算得到所述目标螺栓的松动高度。
8.如权利要求7所述的新型测量输电铁塔螺栓松动高度的方法，其特征在于，根据相似理论列数学等式计算得到所述目标螺栓的松动高度的方法为：
其中，L为覆盖壳的长度，L1为激光测距仪到所述目标螺栓的距离，L2为激光测距仪到所述目标螺栓的距离与目标螺栓头的外伸长度之差，S1为螺栓纵截面面积，S2为投影面积，d为螺杆直径，θ为两个不同状态下光源与螺栓头形心连线形成的夹角，g(θ)为/>D1为螺栓头直径，h0'为螺栓头高度。
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