带拉绳位移传感器的测量装置与方法

目前，船舶在分段，总段合拢时，分段、总段间的管线需要采用合适的短管进行连 接，这些需要连接的管线为待合拢管，而待合拢管之间，用于管线合拢的短管称为合拢管。与设计图纸相比，实际的管子施工存在一定的精度误差，导致在合拢时，待合拢管 管口的位置存在一定的偏移或扭转，因此合拢管的加工尺寸图纸常常无法预先设计。现阶 段国内船厂在处理合拢管问题上通常分两步：

　　步骤一：对待合拢管进行打样和法兰匹配，并用角铁将匹配法兰电焊定位，以此作 为合拢管加工的尺寸模型件。

　　步骤二：将模型件搬运到管线加工平台上，测量模型件上两个匹配法兰的相对位 置，再由工人凭借自己的经验进行直管加工、弯管加工和法兰装配，并在装配过程中不断的 根据实际情况对直管和弯管进行切割或者更换，在各连接处配合合适又开始正式的焊接。

　　这种加工过程没有正规的加工图纸，制造的随意性大，可重复性差，对工人的经验 技术水平要求高，加工过程耗时长，材料浪费严重，而且这样制作出来的合拢管精度不高， 在合拢管安装时经常出现螺栓孔位置不正确、法兰密封面贴合不紧密、合拢管长度不适合 等情况，一旦出现这些问题，就要将合拢管吊出船舱重新加工，极大的延长船舶建造时间。

　　韩国开大邱大学实验室研制开发了"合拢管三维测量"装置，该装置主要部件包括 测量底座1个、拉线位移传感器1台、带压力传感器的伺服电机2台、角度位移传感器2台 和相关电路设备，该装置设计精密，体积小巧，测量精度极高，但其制作成本过高，限制了推 广。

　　我国江苏阳明船舶装备制造技术有限公司根据韩国产品仿制开发的"合拢管设计 制造系统"功能强大，配套齐全，能够满足管路测量、自动出图和管子制造全过程制造。产品 的测量部分由拉绳位移传感器模块、计算控制器模块、PDA传输模块三部分组成，能在现场 较准确测量、还原两端面法兰的相对位置。但其设备过多，体积偏大，操作繁琐，对操作人员 要求较高，同时产品的测量部分需要三个拉绳位移传感器同时工作，在使用时可能会发生 线垂现象，影响测量精度。

　　发明内容

　　本实用新型的目的在于提供一种改进的测量装置，它可克服现有技术中成本高， 精度低，体积大，操作繁琐的一些不足。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种测量装置，其特征在于：所述 的装置包括测量底座，测量底座上设有拉线位移传感器，所述的拉绳位移传感器与数据存 储器。使用时，本实用新型所述的一种测量装置，包括测量底座，拉绳位移传感器，PDA数 据存储器和配套的软件。测量底座固定在第一待合拢管法兰端面上，由基座，定位螺栓，把 手，旋转架，旋转架转轴，拉绳位移传感器定位螺栓，底座丝杆，底座丝杆转柄，底座丝杆卡 爪。拉线位移传感器固定在测量底座上，包括线头卡爪，由线头卡爪将线头固定于第二待合 拢管法兰端面上。数据存储器通过数据传输线连接于拉线位移传感器，配套的软件最终形 式为AutoCAD插件。本实用新型的有效效果是：可以快速测量待合拢管法兰的空间相对位 置，并提供合拢管的三位模型以及配套的加工示意图，该装置结构简单，成本低，操作方便， 灵活，测量结果准确而且能够自动出图。

　　附图说明

　　图1为本实用新型待合拢管和合拢管结构示意图。

　　图2为本实用新型一实施例的结构示意图。

　　图3为本实用新型一实施例的又一结构示意图。

　　图4-图7为本实用新型的测量原理示意图。

　　具体实施方式 ：

　　下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

　　各附图中的标号表示如下：1基座、2定位螺栓、3把手、4旋转架、5旋转架转轴、6 拉线传感器定位螺栓、7拉线位移传感器、8线头卡爪、9底座丝杆、10底座丝杆转柄、11底座 丝杆卡爪、12数据存储器、13数据传输线、14待合拢管、15合拢管、16法兰。

　　本实用新型所述的一种测量装置，其与现有技术的区别在于：所述的装置包括测 量底座，测量底座上设有拉线位移传感器，所述的拉线位移传感器与数据存储器。所述的测 量底座由基座、把手和旋转架连接而成，基座上设有旋转架转轴，固定旋转架通过定位螺栓 与基座固定连接，移位传感器通过移位传感器定位螺栓与旋转架固定连接。基座的一侧设 有把手和旋转架，基座的另一侧设有底座丝杆，底座丝杆的一端设有底座丝杆转柄，底座丝 杆上设有与之相配合的底座丝杆卡爪。拉线位移传感器上附有线头卡爪，数据存储器通过 数据传输线与拉线位移传感器相连。

　　实施本实用新型的测量装置，具有以下有益效果：

　　1 :测量原理简单，只需要使用一个拉线位移传感器测量空间 距离，在操作上减少了线垂现象。

　　2 :采用PDA数据存储器作为测量终端设备，可以运行复杂较 数学计算。

　　3 :通过PDA数据存储器与电脑上的配套软件连接，实现较好 的可视化效果。

　　4 :操作灵活简单，耗数据录入到生成加工小票时间小于15 分钟。

　　5:具有自动比对优化功能，优先选择通用弯角模型，好料最少，最易加工的管路形状出图。

　　6:能够优化生成合拢管三位模型以及配套的规范加工小票， 满足企业管子加工生产要求。

　　7 :设备简单，体积小，整体质量小于8KG

　　8 测量精度高，达到lmm/m

　　9 :生产成本低，便于推广使用。

　　实施中，本实用新型提出一种测量装置，用于测量以得到船舶合拢管法兰的空间 相对位置，并提供合拢管加工示意图。

　　参照图1，图1所示为实用新型实施例中测量装置所要测量的待合拢管和通过测 量装置所得到的合拢管。

　　参照图2、3,图2、3所示为本实用新型实施例中测量装置的立体结构示意图，该测 量装置包括测量底座、拉线位移传感器、PDA数据存储器和配套软件.

　　进一步地，测量底座由基座1、定位螺栓2、把手3、旋转架4、旋转架转轴5、拉线传 感器定位螺栓6、底座丝杆9、底座丝杆转柄10、底座丝杆卡爪11组成。基座1为测量底座 机架结;定位螺栓2用来固定旋转架;把手3用来固定底座贴合法兰面;旋转架4携拉线位移传感器6移动;旋转架转轴5为旋转架4的旋转结构;拉线位移传感器定位螺栓6固定拉线位移传感器7于旋转架4 ;底座丝杆9连接底座丝杆卡爪11 ;底座丝杆转柄10控制底座 丝杆9运动;底座丝杆卡爪11为将测量底座于法兰面定位的结构。

　　进一步地，拉线位移传感器7上附有线头卡爪8,用于固定拉线位移传感器线头于 待测合拢管法兰端面。

　　进一步地，PDA数据存储器12通过数据传输线13接收存储拉线位移传感器7的 测量数据，同时向拉线位移传感器7供电。

　　图4-7所示为测量原理示意图，通过底座丝杆卡爪11将测量底座固定于法兰端面α;将旋转架4将拉线位移传感器7旋转至A点，通过定位螺栓2将旋转架4固定。利用线 头卡爪8将拉线位移传感器线头固定于法兰端面βh的点D，通过内置磁解码器将拉线距 离转化为数字信号输出，由PDA数据存储器12记录点A、D之间相对位移AD，同理分别调节 旋转架4至B、C点固定，通过PDA数据存储器12记录点B、C到点D的相对距离BD、CD，通 过PDA数据存储器12自动汇总AD、BD、⑶为点D的参数包。采用相同方法得到法兰端面p β上E、F点的参数包。

　　进一步地，将PDA数据存储器12与电脑上的配套软件连接，自动生成以上各点坐 标的参数包TXT文件，通过测得的AD、BD、CD、AE、BE、CE、AF、BF、CF相对距离，计算两个法 兰端面α、β的空间相对位置。

　　进一步地，根据计算所得的法兰端面，α、β的空间相对位置，通过软件自动计算待 合拢管所有可能的布置方案，并根据弯角最优、形线最短等原则选取最优管路形状。

　　进一步地，根据所选取的最优管路形状，通过软件自动生成管路形线图纸，图纸信 息包括管子属性，法兰接头属性、自动尺寸标注、短管装配数据、管件加工明细、弯管机弯管 数据等，并自动输出三维模型和加工小票。

　　参照图4,图4所示为本实用新型实施例中配套软件所输出的管路图纸信息。

　　采用本实用新型所提供的测量装置不仅可以满足测量精度要求，还可以实现自动 出图，本实用新型减小了测量装置的体积与重量，简化了测量装置的操作，降低了制造成 本。