用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统技术方案

技术编号:15785456 阅读:234 留言:0更新日期:2017-07-09 09:17
本实用新型专利技术公开了一种用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统,包含第一夹紧装置和第二夹紧装置,所述第一夹紧装置和第二夹紧装置分别夹紧在两根待合拢的管道上,第一夹紧装置和第二夹紧装置均包含底座,底座下方通过丝杠连接有一对卡爪,在底座上安装有测量装置,所述测量装置包含测量台,测量台上设有主机架和正交倾角角传感器,在主机架上安装有安装台和绳长检测装置,在安装台上安装有旋转支架和正交倾角传感器,旋转支架上安装有水平角度传感器,在旋转支架的顶部安装有机械伸出臂,在机械伸出臂的顶端设有定位杆。本实用新型专利技术改进了拉绳准直的问题,同时该装置现场操作简单,测量准确,方便携带,可以快速的实现合拢管两法兰的定位。

【技术实现步骤摘要】
用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统
本技术涉及用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统,属于合拢管领域。
技术介绍
船舶合拢管是指在船舶管路制造最后阶段,管道系统中的管道和管道或管道和设备连接的最后一根管子。现代船舶制造通常采用分段设计,即使在设计之初经过精确的理论计算,但是由于在实际制造过程中从材料的加工到施工都会或多或少的产生误差,这些细小的误差经过不断地累计,在安装最后的合拢管时,被放大的误差会使得预定的合拢管与实际相差较大,导致无法安装。解决该问题的通常有两种做法,第一种是在待连接的两个法兰上装配两个法兰,再用角铁将两个法兰焊接起来,确定好两个法兰的相对位置后,将焊好的角铁和法兰整体取下,拿回工厂加工。由于没有图纸,工人只能凭经验下料生产,加工具有很大的随意性,装配成功率低。一旦装配失败,需要重新修改和装配,费时费力。第二种是现场实测焊接法。先制作出粗略的设计草图,然后在现场进行切割焊接。但是这种方法仅仅适合需要合拢的两个管子法兰相对空间较简单的情况。这两种方法目前都还存在以下缺点:(1)精度差,不合格率约在5%左右。(2)作业时间长,人力物力浪费较大,工作效率低。(3)船内焊接和切割作业危险性大。(4)对技工的操作技能要求较高。在合拢管的制造中,最重要的是要保证合拢管精度,但是用上面两种方法,经常会出现无法安装的情况。目前,日韩等国家针对上述问题开发了合拢管再现系统,他们同样采用了单拉线式三传感器式装置(一个长度传感器、两个角度传感器),其主要原理是在规定的球面坐标上,一个长度和两个角度可以唯一确定一个点,从而确定法兰的空间位置。但是韩日的这种方法在测量时要反复确定拉绳的状态,要保证拉绳的准直,需要人工反复调整,十分不便。
技术实现思路
技术目的:为了克服现有技术中存在的不足,本技术提供一种用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统,改进了拉绳准直的问题,同时该装置现场操作简单,测量准确,方便携带,可以快速的实现合拢管两法兰的定位。技术方案:为解决上述技术问题,本技术的一种用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统,包含第一夹紧装置和第二夹紧装置,所述第一夹紧装置和第二夹紧装置分别夹紧在两根待合拢的管道上,第一夹紧装置和第二夹紧装置均包含底座,底座下方通过丝杠连接有一对卡爪,通过卡爪将底座连接在管道上,在底座上安装有测量装置,所述测量装置包含测量台,测量台上设有主机架和正交倾角传感器,在主机架上安装有安装台和绳长检测装置,在安装台上安装有旋转支架,旋转支架上安装有水平角度传感器和安装块,安装块上安装有与旋转支架垂直的垂直轴,垂直轴上安装有垂直角度传感器和机械伸出臂,在机械伸出臂的顶端设有定位杆,主机架的顶部设有俯仰角度传感器,所述正交倾角传感器、水平角度传感器、垂直角度传感器、俯仰角度传感器和绳长检测装置均与工业PDA连接。作为优选,所述底座上设有定位孔,在测量台下方延伸有对接头,对接头的下端为半圆球面。作为优选,所述绳长检测装置包含磁动力拉力绞盘和绳长检测单元,拉绳缠绕在磁动力拉力绞盘上,绳长检测单元上的传感器安装在磁动力拉力绞盘上,根据磁动力拉力绞盘转动圈数实时计算出拉绳长度。作为优选,所述拉绳穿过滚压滑轮组,所述滚压滑轮组包括滚轮支架,滚轮支架上安装有多个大滑轮和小滑轮,小滑轮位于大滑轮的上方,拉绳从大滑轮与小滑轮之间穿过。作为优选,所述滚轮支架的中部安装有中间滑轮,拉绳从小滑轮和大滑轮之间穿过后,穿入到中间滑轮,然后再通过从小滑轮和大滑轮之间穿过进入到机械伸出臂中。作为优选,所述磁动力拉力绞盘包含一对支撑板,所述支撑板内通过轴承安装有卷筒,卷筒通过轴承套在空心轴上,空心轴通过电机带动转动,在空心轴上安装有内转子,在卷筒内安装有外转子,内转子转动带动外转子转动,在卷筒外缠绕有拉绳。本专利的具体原理如下:已知与需求参数:1已知参数:两个随机管道分别为第一管道和第二管道,已知参数为9个,第一管道上的测量装置为第一测量装置,第二管道上的测量装置为第二测量装置,第一测量装置的αr,βr,γr,θr和第二测量装置的αb,βb,γb,θb。第一测量装置和第二测量装置之间的距离:LAB。其中,αr——正交倾角传感器测得的第一测量装置和水平面的角度。Βr——正交倾角传感器测得的第一测量装置和垂直面的角度。γr—第一测量装置上水平角度传感器测得的机械伸出臂的水平转动角。θr——第一测量装置上俯仰角度传感器测得的机械伸出臂的俯仰转动角。αb—正交倾角传感器测得的第二测量装置和水平面的角度。Βb—正交倾角传感器测得的第二测量装置和垂直面的角度。γb—第二测量装置上水平角度传感器测得的机械伸出臂的水平转动角。θb—第二测量装置上俯仰角度传感器测得的机械伸出臂的俯仰转动角。LAB:第一测量装置和第二测量装置的相对距离。LAB是由绳长测量装置直接测出来的。当拉绳被张紧后,启动装置,绳长测量装置就能直接测出伸出的拉绳。两管道的位置模型如图1所示,相对距离可用PrPbx,PrPby,PrPbz确定,相对角度由ξx2,ξy2,ξz2确定,相对距离PrPbx,PrPby,PrPbz解出后,通过三角关系可以求解向量PrPb的空间角度Ψx2,Ψy2,Ψz2,其中,相对角度ξx2,ξy2,ξz2是假定第一管道为参考坐标原点的角度值。以第一测量装置为参考坐标系,由位姿变换法计算向量AB过程如下:首先建立坐标轴,定义管道在大地坐标系垂直平面的转动为管道俯仰运动Wx,测量装置绕管道轴线的转动为测量装置摇摆运动Wy,假定第一管道位于水平面,第一管道无俯仰,第一测量装置无摆动为理想情况,分别以水平方向内垂直管道轴线为x轴,沿管道轴线方向为y轴,z轴垂直向上由右手定则建立理想参考坐标系r。如图2所示,y1沿管道轴线方向,指向向外,z1轴为OA1方向,指向向上;x1轴垂直于y1z1面,建立坐标轴1;Fr平面与z1轴垂直,z2、z3与z1同轴,y2为y1在Fr上的投影,y3轴为向量AB在Fr上的投影,由此可建立坐标系2和坐标系3。已知第一测量装置和水平面的夹角αr,与垂直面夹角βr,由位姿变换得:坐标系1和坐标系r的变换矩阵为:坐标1到坐标2的变换为平移,变换矩阵为:坐标2到坐标3的变换为绕z轴旋转,变换矩阵为:式中:为坐标系1相对于坐标系r的位姿;为坐标系2相对于坐标系1的位姿;为坐标系3相对于坐标系2的位姿,则设3D=(0,0,1)T为坐标系3中Z3方向的单位向量,1E=(0,1,0)T为坐标系1中y方向上的单位向量,3P=(0,1,0)T为坐标系3中y方向上的单位向量。则3D,1E,3P在坐标系r中表示为3Dr,1Er,3Pr,定义向量AB的单位向量在坐标系3中表示为:l(η)=cos(η)·3P+sin(η)·3D,式8,单位向量l(η)在坐标系r中z轴上的投影lz(η)=cos(η)·PZ+sin(η)·DZ;其中,lz(η)为单位向量l(η)在坐标系r中z轴上的投影;η为向量AB和Fr平面的夹角;Pz为向量P坐标系r中z轴上的分量;Dz为向量P坐标系r中z轴上的分量;Dz=cos(αr)cos(βr);已知向量AB的长度LAB,则其中,ABZ是向量AB在坐标系r中z轴上的投影值;Δh是第一测量装置和第二测量装置的高本文档来自技高网
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用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统

【技术保护点】
一种用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统,其特征在于:包含第一夹紧装置和第二夹紧装置,所述第一夹紧装置和第二夹紧装置分别夹紧在两根待合拢的管道上,第一夹紧装置和第二夹紧装置均包含底座,底座下方通过丝杠连接有一对卡爪,通过卡爪将底座连接在管道上,在底座上安装有测量装置,所述测量装置包含测量台,测量台上设有主机架和正交倾角传感器,在主机架上安装有安装台和绳长检测装置,在安装台上安装有旋转支架,旋转支架上安装有水平角度传感器和安装块,安装块上安装有与旋转支架垂直的垂直轴,垂直轴上安装有垂直角度传感器和机械伸出臂,在机械伸出臂的顶端设有定位杆,主机架的顶部设有俯仰角度传感器,所述正交倾角传感器、水平角度传感器、垂直角度传感器、俯仰角度传感器和绳长检测装置均与工业PDA连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统,其特征在于:包含第一夹紧装置和第二夹紧装置,所述第一夹紧装置和第二夹紧装置分别夹紧在两根待合拢的管道上,第一夹紧装置和第二夹紧装置均包含底座,底座下方通过丝杠连接有一对卡爪,通过卡爪将底座连接在管道上,在底座上安装有测量装置,所述测量装置包含测量台,测量台上设有主机架和正交倾角传感器,在主机架上安装有安装台和绳长检测装置,在安装台上安装有旋转支架,旋转支架上安装有水平角度传感器和安装块,安装块上安装有与旋转支架垂直的垂直轴,垂直轴上安装有垂直角度传感器和机械伸出臂,在机械伸出臂的顶端设有定位杆,主机架的顶部设有俯仰角度传感器,所述正交倾角传感器、水平角度传感器、垂直角度传感器、俯仰角度传感器和绳长检测装置均与工业PDA连接。2.根据权利要求1所述的用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统,其特征在于:所述底座上设有定位孔,在测量台下方延伸有对接头,对接头的下端为半圆球面。3.根据权利要求1所述的用于船舶合拢管法兰定位的便捷定位系统,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:邹家生许祥平严铿黄晓龙叶友利施志强高飞
申请(专利权)人:江苏阳明船舶装备制造技术有限公司
类型:新型
国别省市:江苏,32

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