圆度测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种圆度测量系统，包括测圆架，包括竖直延伸的转轴、水平延伸且固定于转轴a点的连接臂、竖直延伸且固定于连接臂b点的测量臂；距离感测装置固定于测量臂c点，感应方向平行于连接臂，以检测感应端在感应方向与被测圆形部件的表面距离M；倾角感测装置用于感侧实际测量时连接臂相对水平面的倾角θ；数据采集和调理装置与距离感测装置和倾角感测装置通信，以采集、调理其检测信号形成检测数据；数据处理装置接收检测数据，根据a点与b点距离L

【技术实现步骤摘要】
圆度测量系统
本技术涉及圆度测量
，特别是涉及一种圆度测量系统。
技术介绍
水力发电设备有很多大型的圆形部件需要进行圆度测量，例如水轮机的座环、顶盖及底环的止漏环、发电机定子、发电机上下机架，发电机定子、转子、混流水轮机转轮的上下止漏环，机组各导轴承的轴颈、大轴法兰等等。一般的圆度测量系统通常包括测圆架和用于测距的传感器。测圆架包括竖直设置且与被测圆形部件同轴定位的转轴，水平延伸且一端固定于转轴顶端的连接臂，和竖直延伸且顶端固定于连接臂另一端的测量臂。测量臂底端安装传感器。测量时，转轴转动至多个预设角度，传感器测量每个角度位置下传感器感应端与被测圆形部件圆周表面的径向间距，以此计算出被测圆形部件的多点半径，通过多点半径值计算出圆度值。但由于圆形部件尺寸较大，连接臂通常较长，因挠曲变形等因素导致难以保持水平姿态，使得测量臂难以保持在竖直姿态，最终导致传感器的感应方向可能并不在圆形部件的径向方向上，导致其所测的间距并非径向间距。因此，为保证数据准确，每个测点测量前需要对测圆架进行角度校准，操作非常复杂。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种圆度测量系统，以更加简单的方式避免测圆架的角度偏差影响圆度测量精度。本技术的进一步的目的是要扩大圆度测量系统的适用范围。特别地，本技术提供了一种圆度测量系统，其包括：测圆架，其包括竖直延伸且与被测圆形部件同轴设置的转轴、水平延伸且固定连接于转轴顶端a点的连接臂、以及竖直延伸且顶端固定连接于连接臂b点的测量臂；距离感测装置，固定连接于测量臂底部c点，感应端的感应方向平行于连接臂，其在随测量臂绕转轴的中心轴线转动至每个预设角度时，检测感应端在感应方向上与被测圆形部件的表面距离M；倾角感测装置，安装于连接臂或测量臂，用于感侧实际测量时连接臂相对于水平面的倾角θ；数据采集和调理装置，与距离感测装置和倾角感测装置以预设方式通信，以采集、调理其检测信号，形成检测数据；和数据处理装置，与数据采集和调理装置以预设方式通信，以接收检测数据，根据a点与b点的距离L1、b点与c点的距离L2、感应端距c点的距离L3、M和θ，计算各预设角度下，连接臂处于水平状态时，感应端与被测圆形部件的表面的径向间距N，并利用预设程序，根据N计算被测圆形部件的圆度值。可选地，数据处理装置根据以下公式计算N：N＝L1(1-cosθ)+Mcosθ+L3(cosθ-1)+L2sinθ。可选地，距离感测装置为非接触式位移传感器。可选地，倾角感测装置和测量臂连接于连接臂的同一端部。可选地，测圆架还包括：定位基座，用于与被测圆形部件同轴定位，定位基座的中心轴线沿竖直方向延伸且开设有相对该中心轴线旋转对称的多个定位孔，转轴与定位基座同轴地安装其上，且可绕定位基座的中心轴线转动，转轴设置有一可上下移动的定位销；和电机，用于受控地直接或间接驱动转轴转动；且测圆架配置成：使转轴被手动转动，且在每转动至使定位销与预设的定位孔相对的角度时，使定位销下移插入定位孔，以禁止转轴转动，以便距离感测装置检测其与被测圆形部件的表面的距离M；或使定位销保持在脱离定位孔的位置，使电机运行带动测量臂连续转动，使距离感测装置连续检测其与被测圆形部件的表面的距离M。可选地，测圆架还包括：电动锁，其在定位销上移脱离定位孔后，受控地锁定定位销；弹性元件，其在定位销被锁定后，对定位销施加向下的弹性预紧力，以便在电动锁解锁后，促使定位销下移插入定位孔。可选地，转轴和连接臂各开设有定位销穿过的限位孔；弹性元件为套在定位销上的压簧，其上端抵靠于连接臂底面，下端抵靠于定位销的轴肩顶面；定位销顶部开设有轴线水平延伸的锁孔；且电动锁安装于连接臂，其包括可被驱动水平移动的锁销，以便通过使锁销插入或脱离锁孔，完成对定位销的锁定和解锁。可选地，测圆架还包括：拉绳，其连接于定位销的顶端；和至少一个定滑轮，安装于连接臂，以使拉绳绕过定滑轮后向下延伸，以便在测圆架的下方通过向下牵拉拉绳带动定位销上移。可选地，定位基座包括竖直设置的套筒和与套筒同轴地固定于套筒顶部的第一齿轮，多个定位孔开设于第一齿轮的端面；转轴下端可转动地插入套筒；且电机竖直设置且固定于连接臂，其输出轴上安装有与第一齿轮啮合的第二齿轮，以在电机运行时，使第二齿轮带动电机绕第一齿轮转动，从而使电机带动连接臂转动。可选地，测圆架还包括：多个支撑杆，每个支撑杆的上端支撑连接臂；弧形滑动箍，与每个支撑杆的下端连接，且与定位基座的圆柱形外表面间隔地包围该圆柱形外表面，且弧形滑动箍开设有多个开口，每个开口处安装有一个滚轮，以在连接臂带动支撑杆和弧形滑动箍转动时，使滚轮在定位基座的圆柱形外表面上滚动。本技术的圆度测量系统在实际运行时，利用一倾角感测装置感测连接臂相对于水平面的倾角，并直接检测距离感测装置感应端在其感应方向上与被测圆形部件的表面距离。根据上述倾角、距离以及测圆架的一些固定参数，根据预设公式计算出连接臂、测量臂处于设计姿态(连接臂水平延伸，测量臂竖直延伸)时，感应端与被测圆形部件表面的径向间距，从而能够精确计算圆度。换言之，即便测圆架的连接臂、测量臂因挠曲变形等各种因素不处于设计姿态时，无需对其进行角度校准仍能够精准测量圆度，极大降低了测量人员的工作量。进一步地，本技术的圆度测量系统具有手动测量模式和自动测量模式，以便用户根据不同的测量需求进行选择，应用范围广泛。手动测量模式测点可自选，测点少，速度快。自动测量模式下，距离感测装置被电机驱动不间断地旋转，对圆形部件进行连续测量，最终将得到整个圆周的轮廓，使得圆度计算值更加精确，且自动化程度高，操作方便。采用本技术的圆度测量系统，则无需根据不同圆形部件设计、制作、携带以及操作多种类别的测圆装置，降低了各环节的成本，同样也给测量人员带来很大的便利。进一步地，本技术的圆度测量系统设置了定位销以及沿定位基座周向分布的多个定位孔。在手动测量模式下，测量每个测点时，使定位销插入一个定位孔，以约束转轴的转动自由度，使测量臂无法转动，使测量结果更加精确。而且，由于各定位孔所处角度是预先设计好的，非常方便测量人员确定每个测点所处的角度位置。进一步地，本技术的圆度测量系统通过电动锁、弹性元件、拉绳、定滑轮等结构，方便测量人员在测圆架的下方远距离操控定位销。非常便于测量安装位置较高的圆形部件。水力发电设备中一些部件距地面高度高达十米以上。进一步地，本技术的圆度测量系统设置了支撑杆和弧形滑动箍，既实现了对连接臂的支撑，避免其产生较大的挠曲变形，又不影响连接臂的转动，这种设计是非常巧妙的。此外，本技术还使支撑杆与连接臂的连接点可调，并且还使支撑杆的长度可调，如此便于通过调节支撑杆的长度和与连接臂的连接点位置来调整连接臂的位置，使其始终保持在水平姿态。根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆度测量系统，其特征在于包括：/n测圆架，其包括竖直延伸且与被测圆形部件同轴设置的转轴、水平延伸且固定连接于所述转轴顶端a点的连接臂、以及竖直延伸且顶端固定连接于所述连接臂b点的测量臂；/n距离感测装置，固定连接于所述测量臂底部c点，感应端的感应方向平行于所述连接臂，其在随所述测量臂绕所述转轴的中心轴线转动至每个预设角度时，检测所述感应端在所述感应方向上与所述被测圆形部件的表面距离M；/n倾角感测装置，安装于所述连接臂或所述测量臂，用于感侧实际测量时所述连接臂相对于水平面的倾角θ；/n数据采集和调理装置，与所述距离感测装置和所述倾角感测装置以预设方式通信，以采集、调理其检测信号，形成检测数据；和/n数据处理装置，与所述数据采集和调理装置以预设方式通信，以接收所述检测数据，根据a点与b点的距离L

【技术特征摘要】
1.一种圆度测量系统，其特征在于包括：
测圆架，其包括竖直延伸且与被测圆形部件同轴设置的转轴、水平延伸且固定连接于所述转轴顶端a点的连接臂、以及竖直延伸且顶端固定连接于所述连接臂b点的测量臂；
距离感测装置，固定连接于所述测量臂底部c点，感应端的感应方向平行于所述连接臂，其在随所述测量臂绕所述转轴的中心轴线转动至每个预设角度时，检测所述感应端在所述感应方向上与所述被测圆形部件的表面距离M；
倾角感测装置，安装于所述连接臂或所述测量臂，用于感侧实际测量时所述连接臂相对于水平面的倾角θ；
数据采集和调理装置，与所述距离感测装置和所述倾角感测装置以预设方式通信，以采集、调理其检测信号，形成检测数据；和
数据处理装置，与所述数据采集和调理装置以预设方式通信，以接收所述检测数据，根据a点与b点的距离L1、b点与c点的距离L2、所述感应端距c点的距离L3、M和θ，计算各预设角度下，所述连接臂处于水平状态时，所述感应端与被测圆形部件的表面的径向间距N，并利用预设程序，根据多个N值计算被测圆形部件的圆度值。


2.根据权利要求1所述的圆度测量系统，其特征在于，
距离感测装置为非接触式位移传感器。


3.根据权利要求1所述的圆度测量系统，其特征在于，
所述倾角感测装置和所述测量臂连接于所述连接臂的同一端部。


4.根据权利要求1所述的圆度测量系统，其特征在于，所述测圆架还包括：
定位基座，用于与被测圆形部件同轴定位，所述定位基座的中心轴线沿竖直方向延伸且开设有相对该中心轴线旋转对称的多个定位孔，所述转轴与所述定位基座同轴地安装其上，且可绕所述定位基座的中心轴线转动，所述转轴设置有一可上下移动的定位销；和
电机，用于受控地直接或间接驱动所述转轴转动；且所述测圆架配置成：
使所述转轴被手动转动，且在每转动至使所述定位销与预设的所述定位孔相对的角度时，使所述定位销下移插入所述定位孔，以禁止所述转轴转动，以便所述距离感测装置检测其与被测圆形部件的表面的距离M；或
使所述定位销保持在脱离所述定位孔的位置，使所述电机运行带动所述测量臂连续转动，使所述距离感测装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：周叶，潘罗平，曹登峰，刘永强，谭志锋，王俊杰，郑云峰，江翠伟，邹志超，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11