[发明专利]一种用于测量管系合拢管的测量装置

说明书

技术领域

本发明属于材料成型自动化技术领域。涉及一种用于测量管系合拢管的测量装置，应用于合拢管的加工制造，更具体涉及一种精确测量待合拢管两法兰的空间位置的测量设备。

背景技术

船舶里到处都布满了管路，这些管件的设计、制作及在船内安装后的检查等一系列的作业被称作“管路铺设”。通常船舶是分段建造的，在分段合拢时分段间的管线就需要合拢管来连接，但依靠管线设计图纸无法制造出各式各样的合拢管，合拢管的制作通常采取取型法和现场焊接法。

取型法是将两个法兰固定到需要连接的两个管子的法兰上，然后用角铁将这两个法兰焊接成整体，搬运到管线加工平台上，测量两个法兰的位置关系后工人凭借自己的经验确定大概的直管长度和弯管角度以及弯管的数量，待直管和弯管加工好之后开始和两个法兰进行装配，在装配时不断地根据实际情况对直管和弯管进行切割或者更换，直到各连接处配合合适才开始正式的焊接。这样的加工过程没有正规加工图纸、制造的随意性大可重复性差，而且工人经验技术水平严重影响加工质量，加工过程耗时长、材料浪费严重、对工人的技术要求非常高，另外这样制作出来的合拢管精度不高，在合拢管安装时经常会出现螺栓孔位置不正确，法兰密封面贴合不紧密，合拢管长度不合适等情况，一旦出现这些问题就要将合拢管吊出船舱重新修改，耽误船舶建造时间，同时存在很大的安全隐患。目前，合拢短管的制造难题是合拢管加工过程中不可逾越的障碍，是提高合拢管制造速度和精度的瓶颈。

现场焊接法是指事先绘制合拢处的局部草图，然后做出较局部草图稍长的管材，在安装现场切割然后焊接的方法。这种方法只适合需合拢的两个管子的法兰空间位置比较简单的情况。

这两种方法存在以下缺点：

（1）精度不高，会存在5%的不合格品

（2）作业时间长，在搬运作业时意外事故多发，存在安全隐患

（3）需要法兰和角铁等辅助工具，造成材料浪费

（4）船内焊接、切割等操作存在火灾隐患

（5）需要技术熟练、经验丰富的专业技工才能完成

在管道制作中最为困难的是“保证成品良好的精度”。但是采用上面两种方法经常会出现制造出的合拢管法兰螺栓孔位置不正确，导致无法安装的情况。

目前，日韩等国针对上述问题开发了合拢管再现系统，通过测量机现场测量两个待合拢管的法兰的空间位置特征，然后通过专门的拟合软件拟合出这种空间位置特征，并且输出控制参数，配合专用的三坐标变位机可以再现两法兰的位置特征，将制造好的合拢短管吊装到再现机上与法兰焊接即可制造出无误差的合拢管。其中测量设备采用的是具有两个角度传感器和一个长度传感器的单拉绳测量机，其主要原理是在规定的球面坐标系两个角度和一个长度可以唯一确定一个点。因此，通过该测量机可以测量法兰上特征点在指定的坐标系中的坐标。但是此种测量方法的不足之处是测量时需要反复调整出绳口的位置，以保证拉绳是直线状态，此操作过程繁琐。

为获得待合拢管的法兰的特征参数，采用三座标测量臂也是可行的方案，这种测量臂由6个转动的臂和1个测量头通过6个旋转关节串联连接，在每个关节中都安装有角度编码器，测量臂的一段固定在基座上，测量过程中不可移动，而测头可在空间自由运动，构成一个封闭球形测量空间，通过安装在各关节及杆件内部的光电角度编码器获得各关节转角和杆件转角，在结合各关节臂的臂长、关节间的夹角等，应用坐标模型从而获得被测点的三维坐标位置。使用测量臂测量法兰的特征参数非常方便，只需在特征位置取点，然后即可通过软件计算出所需的特征参数，而不用预先知道这些特征参数，但是这种测量臂的价格昂贵，另外测量臂的各关节都是薄弱环节，在使用中若发生碰撞则极易损坏。

发明内容

    针对目前合拢管制造精度不高，工艺繁琐、制造时间长的问题，发明一种三拉绳测量设备，通过三个拉绳位移传感器的组合测量待合拢管的法兰的特征点，通过一定的计算方法计

算出两法兰的位置特征，结合再现机使用，实现高效、精确、低成本的一种用于测量管系合拢管的测量装置。

为了解决上述问题本发明提供了一种用于测量管系合拢管的测量装置，其特征在于：包括三个部分，第一部分为定心传动系统，第二部分为数据测量和数据处理部分，第三部分为测量头；定心传动系统用于安装待测量的一个法兰上，数据测量和数据处理部分成三角形平面与定心传动系统相连，该三角形平面与该法兰的密封面平行，且该三角形平面中心与该法兰密封面的中心同轴，测量时，数据测量和数据处理部分的三角形平面的三个角的延伸线集聚于一点，该点位于测量头上。