超大直径结构件圆柱度的自动检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超大直径结构件圆柱度的自动检测装置，包括：导向支撑柱，设置在结构件的内腔中心处；升降平台，与导向支撑柱滑动连接；周向传动组件，包括设置在升降平台上的旋转电机，旋转电机连接有齿轮，齿轮与套接在导向支撑柱外侧的齿圈相结合；旋转平台，与齿圈固定相连，具有向导向支撑柱外侧延伸的承托面；测量元件，设置在旋转平台的承托面上，用于测量结构件的圆度和圆柱度。本发明专利技术能够自动完成大尺寸结构件的圆柱度检测并实现数字化及图形信息化的输出，对于超标部位尺寸进行标识，方便用户进行相应的后续工艺处理，保证测量精度，提高测量效率。提高测量效率。提高测量效率。

【技术实现步骤摘要】
超大直径结构件圆柱度的自动检测装置


[0001]本专利技术涉及设备制造
，尤其是涉及一种超大直径结构件圆柱度的自动检测装置。

技术介绍

[0002]盾构机等超大尺寸（直径大于6米）圆柱形的结构件毛坯焊接完成后需要修形，在进入加工之前进行粗校，可以使圆柱体的圆柱度保持在合理区间内，从而提高材料的利用率，降低生产成本。普通圆柱形结构件使用吊线锤、人工卷尺、测距仪等工具进行测量，但对于上述大尺寸结构件却不适合，原因在于：1）大直径截面圆圆度的测量根据生产工艺需求，在保证结构件的圆度或圆柱度在一定的要求范围内，对于超差的部位方位及超差值给出数值，方便后续工艺的处理，常规的中小直径工件采用的是用百分表打表的方式来测量某截面一周的径向变化量，找到最大最小值即可确定圆度值是否满足要求。盾构机的结构件直径最小为6米，最大16米，传统的测量方法无法实现圆度圆柱度的测量功能，而手工简易的吊锤加卷尺的测量方法效率低精度差。
[0003]2）高度方向的尺寸范围大高度方向的测量主要是基于圆度的测量完成结构件沿高度方向的圆柱度的测量，正常情况下如果高度方向尺寸较小（两米以内）时，运动机构实现起来比较容易，也易于保证较小的外形尺寸和较轻便的整体结构，但是盾构机的结构件高度尺寸变化范围为0.2
‑
6米或0.2
‑
10米，做到6
‑
10米高度的立柱或者导向机构必须非常结实才能保证强度刚度，这样势必会加大设备的整体重量，不利于仪器设备的移动和使用。
[0004]3）超远距离长度或位移传感器精度的保证由于结构件的直径和高度尺寸都达到了10米以上，所以长度或位移的传感器选择是一个重要方面，能达到10米以上测量范围并且满足测量精度的传感器较少，考虑到在内部安装放置测量仪的方法，测量半径即可，那么按16米的最大直径估算也需要至少8米的传感器测量范围。
[0005]4）定位基准的问题及测量误差影响因素测量定位基准的问题也是一个极其重要的问题。正如手工卷尺测量需要用到吊锤作为测量基准点一样，用测量仪器也需要一个基准定位测量起始点，如果该起始点和结构件中心不重合的话，该起始点可以和传感器的测量范围综合来考虑，但是该基准偏差值以及误差均会纳入到最终的测量误差里，从而影响到结构件圆度圆柱度的测量精度。决定最终测量精度的误差影响因素，位移传感器的测量精度、定位或测量基准只是两项重要的影响因素，影响较大的还包括高度方向导向立柱的直线度、以及与底面的垂直度、圆周方向与高度方向运动机构的跳动量、结构本身的刚度变形量、测量方法及数据处理技术等因素，需要衡量相关影响因素对于最终结果的影响程度并且尽可能的克服或者降低各影响因素的误差值，得出满足精度要求的测量仪器。
[0006]5）测量仪器结构的设计及影响常规的位移传感器测量的是一维长度，为了完成圆度及圆柱度的测量，需要至少具备圆周方向扫描及高度方向移动两个维度的运动，所以测量仪器需要设计至少两个维度的运动机构及驱动装置，同时需要考虑结构合理性，尤其是高度方向的导向结构的刚度是一个重要内容，同时控制系统的电缆走线、测控软件的交互性等也是需要重点考虑的内容。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供一种具有精确定位基准、且能够快速、精准测量的超大直径结构件圆柱度的自动检测装置，具体可采取如下技术方案：本专利技术所述的超大直径结构件圆柱度的自动检测装置，包括导向支撑柱，设置在结构件的内腔中心处；升降平台，与所述导向支撑柱滑动连接，沿导向支撑柱上升或下降；周向传动组件，包括旋转电机，设置在所述升降平台上；齿轮，与所述旋转电机的输出端相连；轴承，套接在导向支撑柱外侧，并与升降平台固定相连；齿圈，套接在所述轴承外侧，并与所述齿轮相啮合；旋转平台，与所述齿圈固定相连，具有向导向支撑柱外侧延伸的承托面；测量元件，设置在所述旋转平台的承托面上，用于测量结构件的圆度和圆柱度。
[0008]所述导向支撑柱为分段式装配结构。
[0009]所述升降平台和导向支撑柱之间设置有升降电机驱动的齿轮齿条副。
[0010]所述轴承通过轮芯与升降平台固定相连，所述轮芯设置在升降平台下方，且轮芯的底部设置有与轴承相接的承台。
[0011]所述测量元件为远离导向支撑柱设置的激光位移传感器。
[0012]本专利技术提供的超大直径结构件圆柱度的自动检测装置，结构简单、成本低廉、便于制造拼装，通过对圆柱体结构件内表面圆柱度的测量，可以将圆柱度误差进行分解，分解为单一截面圆度的测量以及沿高度方向截面的切换。具体地，1）圆度测量的实现方法圆度的测量转换为激光位移传感器测量点到圆柱形结构件内表面点的测量，通过沿圆周方向的扫面，在整周或者一定角度范围采样若干点，通过计算得到圆柱形结构件内表面的圆度。
[0013]基于激光位移传感器的距离测量数据的测量原理，与传统的打表方法相类似，在机床上给圆柱内外圆打表时是保持表头不动，圆柱旋转，用于测量旋转一周直径方向的相对变化量，而对于本专利技术的测量对象大直径结构件，工件无法旋转，转换思路，工件固定，测量传感器旋转一周实现直径方向的变化量，这里用激光位移传感器的读数作为数据源，通过划分一周内的采样点数，获取不同角度对应的数据，拟合出所需要的圆度偏差值，再将不同高度的偏差值综合到一起即可得出结构件的圆柱度。
[0014]2）高度方向的切换方法圆柱度的测量实际上是不同高度截面圆度的综合，找沿圆周和高度方向的偏差最
大值，作为测量可以通过有限的点拟合出整体的圆柱度情况，当然拟合点越多越接近实际工件的外形形状。既然圆柱度是不同高度截面圆度的叠加，需要增加高度方向的移动机构方便激光位移传感器沿高度方向的截面切换。需要注意的是，高度方向的直线运动机构和圆周旋转运动不能是牵连运动，否则会影响到测量的结果和精度。
[0015]基于以上测量原理方法的分析，综合考虑测量需求以及性能指标要求，本专利技术的整个结构分为两大模块，即周向运动机构及升降运动机构，用激光位移传感器作为位移的测量传感器，激光位移传感器装在周向运动系统的旋转平台上，绕旋转轴旋转整周，完成特定高度截面结构件内表面的扫描，得出内表面各点距离测量点的距离数据，根据测量数据即可得出该高度截面的圆度偏差。周向运动机构与升降运动机构的升降平台是一个整体，可以沿着导向支撑柱做上升下降运动，这样激光位移传感器与升降平台一起可以运动到特定截面高度，然后扫描一周完成该截面高度的圆度测量，沿高度扫面若干截面后，即可得出结构件整体的圆柱度偏差值，对于超标的三维坐标及偏差值给出准确的数值，方便用户的使用。
[0016]本专利技术提供的超大直径结构件圆柱度的自动检测装置，能够自动完成大尺寸结构件的圆柱度检测并实现数字化及图形信息化的输出，对于超标部位尺寸进行标识，方便用户进行相应的后续工艺处理，保证测量精度，提高测量效率。
附图说明
[0017]图1是本专利技术中箱式砌块的结构示意图。
[0018]图2是图1的A部放大图。
[0019]图3是图1的俯视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大直径结构件圆柱度的自动检测装置，其特征在于：包括导向支撑柱，设置在结构件的内腔中心处；升降平台，与所述导向支撑柱滑动连接，沿导向支撑柱上升或下降；周向传动组件，包括旋转电机，设置在所述升降平台上；齿轮，与所述旋转电机的输出端相连；轴承，套接在导向支撑柱外侧，并与升降平台固定相连；齿圈，套接在所述轴承外侧，并与所述齿轮相啮合；旋转平台，与所述齿圈固定相连，具有向导向支撑柱外侧延伸的承托面；测量元件，设置在所述旋转平台的承托面上，用于测量结构件的圆度和圆柱度。2.根据权利要求1所述的超大直径结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄悦，廉洁，李润娟，任天乐，刘一博，王普杰，马志广，严超，朱彦华，
申请(专利权)人：郑州信息科技职业学院，
类型：发明
国别省市：