一种管片真圆度检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管片真圆度检测装置及检测方法，解决了现有技术中管片姿态不易检测的问题。本发明专利技术步骤如下将检测装置放置在待测管片内部，检测装置的滚筒外壁上设有激光测距传感器，滚筒的转动轴线与管片轴线平行；检测装置的驱动机构带动滚筒转动，激光测距传感器测量管片内壁上检测点到激光测距传感器的距离，并将距离信号传递给后台控制器，驱动机构上设有编码器，编码器将滚筒转动的角度信号传递给后台控制器；本发明专利技术使盾构掘进机管片组装成环状时，真圆度检测装置安装在任意位置处均可高精度检测管片真圆度，掌握已拼装环管片的组装误差，来修正下一环管片的组装，操作简单，运算量小，可快速准确测量管片真圆度。

【技术实现步骤摘要】
一种管片真圆度检测装置及检测方法
本专利技术涉及隧道管片
，特别是指一种管片真圆度检测装置及检测方法。
技术介绍
盾构机在掘进隧道时一般都采用拼装管片的方式，将新掘进出来的隧道形成有支撑内衬的隧道，这些隧道可用于地铁、铁路、公路、引水、地下管廊等等。由于圆形隧道内衬受力均匀，所以应用广泛。隧道内衬管片的拼环质量直接影响隧道成型后的质量，甚至影响以后的用途。所以圆形隧道对内衬管片的圆度检测起着很重要的作用。但目前还没有高精度拼装管片圆度检测装置，目前，在我国现有的盾构施工条件下，管片姿态主要靠人工测量，由于每次的测量位置不能保持一致且还可能存在工人技术和素质的差异，因此管片姿态的测量结果往往会产生较大的误差，另一方面，盾构机内部狭小的空间和复杂的施工环境会给测量人员带来严重的安全隐患。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种管片真圆度检测装置及检测方法，解决了现有技术中管片姿态不易检测的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种管片真圆度检测方法，步骤如下：S1：将检测装置放置在待测管片内部，检测装置的滚筒外壁上设有激光测距传感器，滚筒的转动轴线与管片轴线平行；S2：检测装置的驱动机构带动滚筒转动，激光测距传感器测量管片内壁上检测点到激光测距传感器的距离，并将距离信号传递给后台控制器，驱动机构上设有编码器，编码器将滚筒转动的角度信号传递给后台控制器；S3：后台控制器根据接收到的距离信号和角度信号计算管片内壁上检测点的坐标，然后根据管片内壁上检测点的坐标确定管片圆心坐标；S4：根据管片圆心坐标和管片内壁上检测点的坐标，确定管片圆心到检测点之间的距离D，通过距离D之间的比较或通过距离D与管片半径r之间的比较，确定管片是否位于一个圆上。步骤S3的具体步骤如下：S3.1：设将管片内壁上的检测点依次设为A1,A2,A3,……An-1，An；激光测距传感器对检测点进行测量时，驱动机构带动滚筒转过的对应旋转角度设为θ1,θ2,θ3,……θn-1，θn；S3.2：以检测装置的滚筒的圆心为原点A，以首次检测点A1与A之间的距离为X轴，建立平面笛卡尔坐标系，则各检测点坐标可表示为：A1(d1,0),A2(d2cosθ2,d1sinθ2),A3(d3cos(θ2+θ3),d3sin(θ2+θ3))……An-1(dn-1cos(θ2+θ3+…+θn-1),dn-1sin(θ2+θ3+…+θn-1)),An(dncos(θ1),dnsin(θ1))；S3.3：设管片所在的圆为真圆，真圆圆心为O，O点坐标设为(x0,y0)，真圆半径为r0，则对应圆的方程为：(x-x0)2+(y-y0)2＝r02，则取其中任意3个检测点即可得到一组(x0,y0)和r0的解，故可以得到Cn3个真圆圆心(x0,y0)和半径r0；S3.4：利用迭代法，取个真圆圆心中的任意3个真圆圆心(x0,y0)，再次确定真圆圆心，又可得到个真圆圆心的点集圆圆心(x01,y01)和点集圆半径r1，以此类推，直至点集圆半径误差满足||ri+1||≤ε，i为迭代次数，ε为容许误差；S3.5：满足步骤S3.4要求的真圆圆心坐标为管片圆心坐标。步骤S4的具体步骤如下：S4.1：根据步骤S3可知管片圆心坐标为(x0,y0)，且各检测点A1,A2,A3,……An-1，An的坐标已知；S4.2：根据两点之间距离公式，计算管片圆心到各检测点A1,A2,A3,……An-1，An的距离依次为D1、D2、D3......Dn；S4.3：管片不变形的状态下，管片半径r已知，通过D1、D2、D3......Dn与管片半径r对比，可知管片是否处于同一圆上；S4.4：管片变形的状态下，通过D1、D2、D3......Dn之间的对比，可知管片是否处于同一圆上。一种管片真圆度检测装置，包括支撑机构，支撑机构上设有安装板，安装板上设有驱动机构，驱动机构的输出端设有滚筒，滚筒的外圆周面上设有至少一个激光测距传感器，驱动机构的输出端的设有编码器，编码器和激光测距传感器分别与后台控制器相连接。所述驱动机构包括电机和减速机，减速机通过连接板固定在安装板上，所述滚筒的后部设有连接轴，连接轴通过联轴器与减速机的输出轴相连接。本专利技术为一种基于迭代算法的管片真圆度检测装置及方法，使盾构掘进机管片组装成环状时，真圆度检测装置安装在任意位置处均可高精度检测管片真圆度，掌握已拼装环管片的组装误差(真圆度)和形状，来修正下一环管片的组装，操作简单，运算量小，可快速准确测量管片真圆度，具有极高的推广价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术管片真圆度检测方法中真圆坐标系示意图。图2为本专利技术管片真圆度检测装置结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，实施例1，一种管片真圆度检测方法，步骤如下：S1：将检测装置放置在待测管片内部，检测装置的滚筒6外壁上设有激光测距传感器5，滚筒6的转动轴线与管片轴线平行，保证激光测距传感器5检测的点都在同一个平面内；S2：检测装置的驱动机构带动滚筒6转动，激光测距传感器5测量管片内壁上检测点到激光测距传感器5的距离，完成对整环管片的测量，并将距离信号传递给后台控制器，驱动机构上设有编码器，编码器将滚筒6转动的角度信号传递给后台控制器；S3：后台控制器根据接收到的距离信号和角度信号计算管片内壁上检测点的坐标，然后根据管片内壁上检测点的坐标确定管片圆心坐标；S4：根据管片圆心坐标和管片内壁上检测点的坐标，确定管片圆心到检测点之间的距离D，通过距离D之间的比较或通过距离D与管片半径r之间的比较，确定管片是否位于一个圆上。步骤S3的具体步骤如下：S3.1：设将管片内壁上的检测点依次设为A1,A2,A3,……An-1，An；激光测距传感器5对检测点进行测量时，驱动机构带动滚筒6转过的对应旋转角度设为θ1,θ2,θ3,……θn-1，θn；S3.2：以检测装置的滚筒6的圆心为原点A，以首次检测点A1与A之间的距离为X轴，建立平面笛卡尔坐标系，则各检测点坐标可表示为：A1(d1,0),A2(d2cosθ2,d1sinθ2),A3(d3cos(θ2+θ3),d3sin(θ2+θ3))……An-1(dn-1cos(θ2+θ3+…+θn-1),dn-1sin(θ2+θ3+…+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管片真圆度检测方法，其特征在于：步骤如下：/nS1：将检测装置放置在待测管片内部，检测装置的滚筒(6)外壁上设有激光测距传感器(5)，滚筒(6)的转动轴线与管片轴线平行；/nS2：检测装置的驱动机构带动滚筒(6)转动，激光测距传感器(5)测量管片内壁上检测点到激光测距传感器(5)的距离，并将距离信号传递给后台控制器，驱动机构上设有编码器，编码器将滚筒(6)转动的角度信号传递给后台控制器；/nS3：后台控制器根据接收到的距离信号和角度信号计算管片内壁上检测点的坐标，然后根据管片内壁上检测点的坐标确定管片圆心坐标；/nS4：根据管片圆心坐标和管片内壁上检测点的坐标，确定管片圆心到检测点之间的距离D，通过距离D之间的比较或通过距离D与管片半径r之间的比较，确定管片是否位于一个圆上。/n

【技术特征摘要】
1.一种管片真圆度检测方法，其特征在于：步骤如下：
S1：将检测装置放置在待测管片内部，检测装置的滚筒(6)外壁上设有激光测距传感器(5)，滚筒(6)的转动轴线与管片轴线平行；
S2：检测装置的驱动机构带动滚筒(6)转动，激光测距传感器(5)测量管片内壁上检测点到激光测距传感器(5)的距离，并将距离信号传递给后台控制器，驱动机构上设有编码器，编码器将滚筒(6)转动的角度信号传递给后台控制器；
S3：后台控制器根据接收到的距离信号和角度信号计算管片内壁上检测点的坐标，然后根据管片内壁上检测点的坐标确定管片圆心坐标；
S4：根据管片圆心坐标和管片内壁上检测点的坐标，确定管片圆心到检测点之间的距离D，通过距离D之间的比较或通过距离D与管片半径r之间的比较，确定管片是否位于一个圆上。


2.根据权利要求1所述的管片真圆度检测方法，其特征在于：步骤S3的具体步骤如下：
S3.1：设将管片内壁上的检测点依次设为A1,A2,A3,……An-1，An；激光测距传感器(5)对检测点进行测量时，驱动机构带动滚筒(6)转过的对应旋转角度设为θ1,θ2,θ3,……θn-1，θn；
S3.2：以检测装置的滚筒(6)的圆心为原点A，以首次检测点A1与A之间的距离为X轴，建立平面笛卡尔坐标系，则各检测点坐标可表示为：
A1(d1,0),A2(d2cosθ2,d1sinθ2),A3(d3cos(θ2+θ3),d3sin(θ2+θ3))……
An-1(dn-1cos(θ2+θ3+…+θn-1),dn-1sin(θ2+θ3+…+θn-1)),An(dncos(θ1),dnsin(θ1))；
S3.3：设管片所在的圆为真圆，真圆圆心为O，O点坐标设为(x0,y0)，真圆半径为r0，则对应圆的方程为：(x-x0)2+(y-y0)2＝r02，则取...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜礼杰，赵梦媛，钱豪，文勇亮，原晓伟，杨航，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41