管道三向位移激光測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種管道三向位移激光測量裝置，包括：激光發(fā)生裝置：所述激光發(fā)生裝置包括激光測距儀、夾持架和固定管夾，所述固定管夾上設(shè)有支撐桿，所述夾持架轉(zhuǎn)動連接在所述支撐桿上，所述夾持架上裝設(shè)所述測距儀，所述測距儀繞夾持架的定位軸旋轉(zhuǎn)；激光接收裝置：所述激光接收裝置包括支撐臺架、激光接收面板、測量激光接收面板旋轉(zhuǎn)角度的角度測量器以及數(shù)據(jù)處理、存儲、通信模塊；數(shù)據(jù)分析裝置：讀取所述激光接收裝置的數(shù)據(jù)，并分析測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行坐標(biāo)空間變換，輸出管道三向位移值并繪制移動軌跡圖。本發(fā)明裝配調(diào)試簡單、測量精度高、數(shù)據(jù)自動化處理，能夠?qū)崿F(xiàn)自動、實時、遠(yuǎn)距離測量管道三向位移，可靠性高，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)。
【專利說明】管道三向位移激光測量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能信息測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種測量高精度、高可靠性、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的管道三向位移激光測量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]管道三向位移是進(jìn)行管道應(yīng)力分析的重要參數(shù)，同時也是進(jìn)行管道設(shè)計驗證的重要手段，并且是管道進(jìn)行改造的重要依據(jù)。管道的實際位移的正確與否直接關(guān)系著管道的使用安全與使用壽命。
[0003]目前管道三向位移主要采用機(jī)械式相對位移測量法，即在與管道軸線垂直方向上固定一根只能垂直向移動的鋼針，針尖下方放置一塊繪制有坐標(biāo)系的鋁板，鋼針隨著管道移動時針尖在鋁板上繪出管道移動軌跡，并同時定期測量鋼針在垂直方向上的長度變化，從而獲得三向位移信息。該方法設(shè)備簡單，操作方便易行；缺點是讀數(shù)誤差大、可靠性不高，不能進(jìn)行自動、實時地監(jiān)測。而且受管道空間位置影響大，只能測量離地面或墻面距離較近的管道。使得高精度、自動、實時與遠(yuǎn)距離測量管道三向位移成為了難題。
[0004]基于上述背景，函待一種解決現(xiàn)有測量方法的問題與限制的管道三向位移測量裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種管道三向位移激光測量裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種管道三向位移激光測量裝置，包括:激光發(fā)生裝置:所述激光發(fā)生裝置包括激光測距儀、夾持架和固定管夾，所述固定管夾上設(shè)有支撐桿，所述夾持架轉(zhuǎn)動連接在所述支撐桿上，所述夾持架上裝設(shè)所述測距儀，所述測距儀繞夾持架的定位軸旋轉(zhuǎn)；激光接收裝置:所述激光接收裝置包括支撐臺架、激光接收面板、測量激光接收面板旋轉(zhuǎn)角度的角度測量器以及數(shù)據(jù)處理、存儲、通信模塊；數(shù)據(jù)分析裝置:讀取所述激光接收裝置的數(shù)據(jù)，并分析測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行坐標(biāo)空間變換，輸出管道三向位移值并繪制移動軌跡圖。
[0007]進(jìn)一步地，所述夾持架通過一法蘭結(jié)構(gòu)連接在所述支撐桿上，所述法蘭結(jié)構(gòu)的法蘭面沿圓周均勻分布有多個法蘭孔。
[0008]進(jìn)一步地，所述夾持架上連接有一鎖緊裝置，鎖緊裝置上設(shè)置一弧形滑槽，所述弧形滑槽內(nèi)穿設(shè)用于固定夾持架的鎖緊螺栓。
[0009]進(jìn)一步地，以激光接收面板的中心為原點，與管道軸向平行的水平方向為X軸，Y軸方向與X軸方向垂直構(gòu)成XOY平面，垂直于XOY平面指向激光來源方向為Z軸，構(gòu)成XYZ三維坐標(biāo)系；管道軸向方向為U軸，U軸與X軸平行，方向相同，U軸與V軸、W軸構(gòu)成UVW右手直角坐標(biāo)系；激光發(fā)射器發(fā)出光束垂直射向XOY平面構(gòu)成測量點，所述數(shù)據(jù)分析裝置進(jìn)行坐標(biāo)空間變換的方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種管道三向位移激光測量裝置，其特征在于，包括: 激光發(fā)生裝置:所述激光發(fā)生裝置包括激光測距儀、夾持架(2)和固定管夾(1)，所述固定管夾(I)上設(shè)有支撐桿(11)，所述夾持架(2 )轉(zhuǎn)動連接在所述支撐桿(11)上，所述夾持架(2)上裝設(shè)所述測距儀，所述測距儀繞夾持架的定位軸(21)旋轉(zhuǎn)； 激光接收裝置:所述激光接收裝置包括支撐臺架(45)、激光接收面板(41)、測量激光接收面板旋轉(zhuǎn)角度的角度測量器(44)以及數(shù)據(jù)處理、存儲、通信模塊； 數(shù)據(jù)分析裝置(6):讀取所述激光接收裝置的測量數(shù)據(jù)，并分析測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行坐標(biāo)空間變換，輸出管道三向位移值并繪制移動軌跡圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道三向位移激光測量裝置，其特征在于，所述夾持架(2)通過一法蘭結(jié)構(gòu)(22)連接在所述支撐桿(11)上，所述法蘭結(jié)構(gòu)(22)的法蘭面沿圓周均勻分布有多個法蘭孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道三向位移激光測量裝置，其特征在于，所述夾持架(2)上連接有一鎖緊裝置(23)，鎖緊裝置(23)上設(shè)置一弧形滑槽，所述弧形滑槽內(nèi)穿設(shè)用于固定夾持架(2)的鎖緊螺栓(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道三向位移激光測量裝置，其特征在于，以激光接收面板的中心為原點，與管道軸向平行的水平方向為X軸，Y軸方向與X軸方向垂直構(gòu)成XOY平面，垂直于XOY平面指向激光來源方向為Z軸，構(gòu)成XYZ三維坐標(biāo)系；管道軸向方向為U軸，U軸與X軸平行，方向相同，U軸與V軸、W軸構(gòu)成UVW右手直角坐標(biāo)系；激光發(fā)射器發(fā)出光束垂直射向XOY平面構(gòu)成測量點，所述數(shù)據(jù)分析裝置進(jìn)行坐標(biāo)空間變換的方程為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道三向位移激光測量裝置，其特征在于，所述激光測距儀包括激光發(fā)生器(31)、激光控制面板(32 )以及激光測距儀遙控器(33 )。
6.一種權(quán)利要求1所述的管道三向位移激光測量裝置的測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將所述固定管夾(I)固定在測量點的管道上，裝配激光發(fā)生裝置，調(diào)整激光發(fā)射角度； 2)裝配激光接收裝置，調(diào)整激光接收裝置的角度，激光接收面板與激光發(fā)射方向垂直，激光接收面板X軸方向與管道軸向平行，通過角度測量器測量激光接收面板與豎直方向的夾角； 3)調(diào)整完成后，激光測距儀發(fā)射激光測量到激光接收面板的距離值及測量時間，測量數(shù)據(jù)經(jīng)激光接收裝置處理并存儲； 4)數(shù)據(jù)分析裝置通過通信模塊讀取存儲在激光接收裝置中的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)行坐標(biāo)空間變換，輸出管道三向位移值并繪制移動軌跡圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管道三向位移激光測量裝置的測量方法，其特征在于，所述步驟I)中，所述夾持架(2 )通過一法蘭結(jié)構(gòu)(22 )連接在所述支撐桿(11)上，所述法蘭結(jié)構(gòu)的法蘭面沿圓周均勻分布有多個法蘭孔，連接不同的法蘭孔調(diào)整激光發(fā)射角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管道三向位移激光測量裝置的測量方法，其特征在于，所述步驟I)中，所述夾持架(2)上還連接有一鎖緊裝置(23)，鎖緊裝置(23)上設(shè)置一弧形滑槽，所述弧形滑槽內(nèi)穿設(shè)用于固定夾持架的鎖緊螺栓(24)，調(diào)整鎖緊螺栓(24)在弧形滑槽的的固定位置調(diào)整激光發(fā)射角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管道三向位移激光測量裝置的測量方法，其特征在于，所述步驟4)中，以激光接收面板的中心為原點，與管道軸向平行的水平方向為X軸，Y軸方向與X軸方向垂直構(gòu)成XOY平面，垂直于XOY平面指向激光來源方向為Z軸，構(gòu)成XYZ三維坐標(biāo)系；管道軸向方向為U軸，U軸與X軸平行，方向相同，U軸與V軸、W軸構(gòu)成UVW右手直角坐標(biāo)系；激光發(fā)射器發(fā)出光束垂直射向XOY平面構(gòu)成測量點，所述數(shù)據(jù)分析裝置進(jìn)行坐標(biāo)空間變換的方程為:

【文檔編號】G01B11/02GK103673893SQ201310597203
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】馮利法, 未永飛, 曹強(qiáng), 俞照輝, 張凱峰, 葉琛 申請人:國核電站運行服務(wù)技術(shù)有限公司