CN111811450B - 一种海管表面三维坐标测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海管表面三维坐标测量仪，包括设备主支架、径向传感器、轴向位移传感器、圆周角度传感器、姿态传感器和数据总线，所述径向传感器安装在径向触针装置上，径向触针装置由轴二、轮盘、弹簧座、基座主体、弹簧主体和轮座组成，所述轴向位移传感器安装在设备主支架上，其中设备主支架、轨道主体、丝杆主体、丝杆固定副一、丝杆固定副二、移动手轮、轴向位移传感器、轨道滑块、滑移座板、丝杆移动副组成轴向测量装置。该海管表面三维坐标测量仪通过设置的姿态传感器监测设备在海管上的装夹姿态，轴向位移传感器监测轴向位移，径向位移传感器监测海管沿径向的变形量，设备安装水平位置提供数据变化的校准值。

Description

一种海管表面三维坐标测量仪

技术领域

本发明涉及淤泥取样技术领域，具体为一种海管表面三维坐标测量仪。

背景技术

海管由于各种不可控因素发生变形，破坏，需要维修前需要准确测量海管变形量，海管变形后的实际数据的采集是后期确定维修方案的主要数据来源和依据，海管的由于处于水下位置，现场工况复杂，施工难度大，海管变形前期采集数据越精确后期施工成功的概率就越高，这就对测量工具的精度提出了很高的要求，测量工具必须可以适应海管损害地方的施工工况，而且精度必须达到维修需要的技术参数的精度要求。

现场施工过程中采用了倒模的方法和激光测量的方法，倒模的过程中受现场的工况影响及后期模型的制造过程的限制，测量精度不能满足后期维修方案中对实际数据的精度要求，激光测量方法精度高，但是不能适应现场复杂的施工工况，因此，如何设计一种海管表面三维坐标测量仪，成为我们当前要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海管表面三维坐标测量仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海管表面三维坐标测量仪，包括设备主支架、径向传感器、轴向位移传感器、圆周角度传感器、姿态传感器和数据总线，所述径向传感器安装在径向触针装置上，径向触针装置由轴二、轮盘、弹簧座、基座主体、弹簧主体和轮座组成，所述轴向位移传感器安装在设备主支架上，其中设备主支架、轨道主体、丝杆主体、丝杆固定副一、丝杆固定副二、移动手轮、轴向位移传感器、轨道滑块、滑移座板、丝杆移动副组成轴向测量装置，所述圆周角度传感器安装在旋转基座上，其中开口齿圈、旋转基座、挡圈、编码器齿轮、齿轮主体、轴一、固定座一、固定座二、轴三、滑移座板、圆周驱动手轮组成圆周角度测量装置，所述设备主支架的底部通过四件螺母相连接有螺杆一、支撑板、防沉手轮与设备主支架组成防沉装置，所述设备主支架的底部连接的调节螺母，螺杆二，安装球阀、调节手轮与设备主支架之间组成主支架径向夹紧装置，所述径向触针装置的底部通过轮盘在弹簧主体的压力下海管表面接触，通过圆周驱动手轮与轴一相互连接，轴一与齿轮主体转动，齿轮主体带动开口齿圈转动，同时带动编码器齿轮转动，编码器齿轮与圆周角度传感器输入轴连接，编码器齿轮的转动经圆周角度传感器转化成电磁信号经数据总线传递给控制电脑，所述径向传感器固定在基座主体上，径向传感器固定在弹簧座以及安装孔的内部，轮盘通过轴二与轮座固定，轮座通过弹簧座连接，轮盘的上下移动带动弹簧座沿基座主体的导向孔移动，径向触针装置的基座主体固定安装在开口齿圈上，所述数据总线缠绕安装在海管的外侧，所述设备主支架两侧钢板中央位置处的顶部之间通过两组方管固定连接，所述两组方管侧面通过螺栓固定安装有轨道主体，所述滑移座板通过轨道滑块与轨道主体连接，所述轨道主体之间固定安装有丝杆主体，丝杆主体的丝杆移动副与滑移座板连接，丝杆主体的两端通过丝杆固定副一、丝杆固定副二与设备主支架连接，所述移动手轮与丝杆主体转动连接，滑移座板与旋转基座、开口齿圈之间转动连接，所述轴向位移传感器固定在设备主支架相对一侧的钢板内侧。

优选的，所述触针装置底部的轮盘固定安装在海管的径向位置，轴向位置，圆周方向的角度位置，轴向测量装置的零点位置经过数据总线传输给控制电脑。

优选的，所述轴向位移传感器的固定部分为带数据线的细长杆。

优选的，所述径向传感器将位移信号转化成电磁信号经数据总线传输给控制电脑。

优选的，所述编码器齿轮的转动经圆周角度传感器转化成电磁信号经数据总线传递给控制电脑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该海管表面三维坐标测量仪通过设置的姿态传感器监测设备在海管上的装夹姿态，轴向位移传感器监测轴向位移，径向位移传感器监测海管沿径向的变形量，角度传感器监测径向传感器沿海管圆周方向的旋转角度变化值，海管轴向尺寸变化，径向尺寸变化，圆周变化数据，设备安装水平位置提供数据变化的校准值，这些数据经过电脑软件分析形成海管三维图像数据，设计人员可以直接参照数据进行后续相关设计计算，防沉装置可以保证设备在底部泥沙上方不会下沉，减少装夹过程中的设备本身的不平衡，有效降低装卡过程中的操作复杂程度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的圆周角度测量装置立体结构示意图；

图3为本发明的圆周角度测量装置局部结构示意图；

图4为本发明的径向触针装置结构示意图；

图5为本发明的零部件分解结构示意图。

图中：1、设备主支架；2、固定座一；3、轴一；4、挡圈；5、轴二；6、轮座；7、弹簧座；7-1、安装孔；8、基座主体；8-1、导向孔；9、径向传感器；10、轮盘；11、弹簧主体；12、开口齿圈；13、旋转基座；14、轨道滑块；15、齿轮主体；16、轴三；17、固定座二；18、编码器齿轮；19、圆周角度传感器；20、圆周驱动手轮；21、滑移座板；22、丝杆移动副；23、丝杆固定副一；24、轴向位移传感器；25、轨道主体；26、丝杆主体；27、丝杆固定副二；28、姿态传感器；29、移动手轮；30、调节螺母；31、螺杆二；32、安装球阀；33、调节手轮；34、螺杆一；35、防沉手轮；36、支撑板；37、海管；38、数据总线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种海管表面三维坐标测量仪，包括设备主支架1、径向传感器9、轴向位移传感器24、圆周角度传感器19、姿态传感器28和数据总线38，径向传感器9安装在径向触针装置上，径向触针装置由轴二5、轮盘10、弹簧座7、基座主体8、弹簧主体11和轮座6组成，轴向位移传感器24安装在设备主支架1上，其中设备主支架1、轨道主体25、丝杆主体26、丝杆固定副一23、丝杆固定副二27、移动手轮29、轴向位移传感器24、轨道滑块14、滑移座板21、丝杆移动副22组成轴向测量装置，圆周角度传感器19安装在旋转基座13上，其中开口齿圈12、旋转基座13、挡圈4、编码器齿轮18、齿轮主体15、轴一3、固定座一2、固定座二17、轴三16、滑移座板21、圆周驱动手轮20组成圆周角度测量装置，设备主支架1的底部通过四件螺母相连接有螺杆一34、支撑板36、防沉手轮35与设备主支架1组成防沉装置，设备主支架1的底部连接的调节螺母30，螺杆二31，安装球阀32、调节手轮33与设备主支架1之间组成主支架径向夹紧装置，径向触针装置的底部通过轮盘10在弹簧主体11的压力下海管37表面接触，通过圆周驱动手轮20与轴一3相互连接，轴一3与齿轮主体15转动，齿轮主体15带动开口齿圈12转动，同时带动编码器齿轮18转动，编码器齿轮18与圆周角度传感器19输入轴连接，编码器齿轮18的转动经圆周角度传感器19转化成电磁信号经数据总线38传递给控制电脑，径向传感器9固定在基座主体8上，径向传感器9固定在弹簧座7以及安装孔7-1的内部，轮盘10通过轴二5与轮座6固定，轮座6通过弹簧座7连接，轮盘10的上下移动带动弹簧座7沿基座主体8的导向孔8-1移动，径向触针装置的基座主体8固定安装在开口齿圈12上，数据总线38缠绕安装在海管37的外侧，设备主支架1两侧钢板中央位置处的顶部之间通过两组方管固定连接，两组方管侧面通过螺栓固定安装有轨道主体25，滑移座板21通过轨道滑块14与轨道主体25连接，轨道主体25之间固定安装有丝杆主体26，丝杆主体26的丝杆移动副22与滑移座板21连接，丝杆主体26的两端通过丝杆固定副一23、丝杆固定副二27与设备主支架1连接，移动手轮29与丝杆主体26转动连接，滑移座板21与旋转基座13、开口齿圈12之间转动连接，轴向位移传感器24固定在设备主支架1相对一侧的钢板内侧。

进一步，触针装置底部的轮盘10固定安装在海管37的径向位置，轴向位置，圆周方向的角度位置，轴向测量装置的零点位置经过数据总线38传输给控制电脑。

进一步，轴向位移传感器24的固定部分为带数据线的细长杆。

进一步，径向传感器9将位移信号转化成电磁信号经数据总线38传输给控制电脑。

进一步，编码器齿轮18的转动经圆周角度传感器19转化成电磁信号经数据总线38传递给控制电脑。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种海管表面三维坐标测量仪，包括设备主支架(1)、径向传感器(9)、轴向位移传感器(24)、圆周角度传感器(19)、姿态传感器(28)和数据总线(38)，所述径向传感器(9)安装在径向触针装置上，径向触针装置由轴二(5)、轮盘(10)、弹簧座(7)、基座主体(8)、弹簧主体(11)和轮座(6)组成，所述轴向位移传感器(24)安装在设备主支架(1)上，其中设备主支架(1)、轨道主体(25)、丝杆主体(26)、丝杆固定副一(23)、丝杆固定副二(27)、移动手轮(29)、轴向位移传感器(24)、轨道滑块(14)、滑移座板(21)、丝杆移动副(22)组成轴向测量装置，所述圆周角度传感器(19)安装在旋转基座(13)上，其中开口齿圈(12)、旋转基座(13)、挡圈(4)、编码器齿轮(18)、齿轮主体(15)、轴一(3)、固定座一(2)、固定座二(17)、轴三(16)、滑移座板(21)、圆周驱动手轮(20)组成圆周角度测量装置，所述设备主支架(1)的底部通过四件螺母相连接有螺杆一(34)、支撑板(36)、防沉手轮(35)与设备主支架(1)组成防沉装置，所述设备主支架(1)的底部连接的调节螺母(30)，螺杆二(31)，安装球阀(32)、调节手轮(33)与设备主支架(1)之间组成主支架径向夹紧装置，其特征在于：所述径向触针装置的底部通过轮盘(10)在弹簧主体(11)的压力下海管(37)表面接触，通过圆周驱动手轮(20)与轴一(3)相互连接，轴一(3)与齿轮主体(15)转动，齿轮主体(15)带动开口齿圈(12)转动，同时带动编码器齿轮(18)转动，编码器齿轮(18)与圆周角度传感器(19)输入轴连接，编码器齿轮(18)的转动经圆周角度传感器(19)转化成电磁信号经数据总线(38)传递给控制电脑，所述径向传感器(9)固定在基座主体(8)上，径向传感器(9)固定在弹簧座(7)以及安装孔(7-1)的内部，轮盘(10)通过轴二(5)与轮座(6)固定，轮座(6)通过弹簧座(7)连接，轮盘(10)的上下移动带动弹簧座(7)沿基座主体(8)的导向孔(8-1)移动，径向触针装置的基座主体(8)固定安装在开口齿圈(12)上，所述数据总线(38)缠绕安装在海管(37)的外侧，所述设备主支架(1)两侧钢板中央位置处的顶部之间通过两组方管固定连接，所述两组方管侧面通过螺栓固定安装有轨道主体(25)，所述滑移座板(21)通过轨道滑块(14)与轨道主体(25)连接，所述轨道主体(25)之间固定安装有丝杆主体(26)，丝杆主体(26)的丝杆移动副(22)与滑移座板(21)连接，丝杆主体(26)的两端通过丝杆固定副一(23)、丝杆固定副二(27)与设备主支架(1)连接，所述移动手轮(29)与丝杆主体(26)转动连接，滑移座板(21)与旋转基座(13)、开口齿圈(12)之间转动连接，所述轴向位移传感器(24)固定在设备主支架(1)相对一侧的钢板内侧。

2.根据权利要求1所述的一种海管表面三维坐标测量仪，其特征在于：所述触针装置底部的轮盘(10)固定安装在海管(37)的径向位置，轴向位置，圆周方向的角度位置，轴向测量装置的零点位置经过数据总线(38)传输给控制电脑。

3.根据权利要求1所述的一种海管表面三维坐标测量仪，其特征在于：所述轴向位移传感器(24)的固定部分为带数据线的细长杆。

4.根据权利要求1所述的一种海管表面三维坐标测量仪，其特征在于：所述径向传感器(9)将位移信号转化成电磁信号经数据总线(38)传输给控制电脑。

5.根据权利要求1所述的一种海管表面三维坐标测量仪，其特征在于：所述编码器齿轮(18)的转动经圆周角度传感器(19)转化成电磁信号经数据总线(38)传递给控制电脑。