[发明专利]声学数字器绕组测量系统所使用的方法和设备

说明书

本发明涉及的是对一个在三维方向上的长度都在变化的物体所进行的三维测量，特别是涉及测量定子半绕组和全绕组的系统。

在发电厂里，用来产生电的发电机，其定子的绕组由两个“半绕组”构成。在一个大发电机中每个半绕组的长度可以长至11m（36英尺）。定子的半绕组一般情况下具有一个矩形横截面，并由薄金属片堆叠构成，其中薄金属片用绝缘物相隔，绝缘物用带子螺旋形地缠绕在绕组上。定子半绕组的中央段包括其大部分长度，并且是直的。然而，定子半绕组的两端段形成一个复杂的曲线，其中一部分形状象在一个锥体内侧上的一根内旋线。图1例示常规定子半绕组的一个矩形横截面。透视图1可以看到定子绕组端10的复杂曲线。

制作定子的半绕组，重要的是其实际形状或者说所测得的形状要符合设计的形状，只允许有相对很小的公差。直线段16的终端14必须找平，公差范围在0.04cm之内（0.015英寸）。弯曲段的末稍18找平范围必须在0.95cm（0.375吋）之内，使组装发电机时有适当的间隙，从而使半绕组连接起来形成主绕组。然而，由于定子半绕组的两端段10的长度，厚度和形状变化相当大，精确地测量两端段10比较困难，也耗费时间。因此，相对于直线段16末端14的末稍位置18都是常规方法测量到的数字。这使得半绕组连接而形成一个全绕组有一定的合理性;然而，两端段10的曲率仍然是未知数。如果曲率不正确，将不能保证有适当的间隙，其结果防凝阻止了半绕组的连接，直到将半绕组安装到部分组装好的发电机里时才知道要重新制作末端段10。这种对定子绕组所做的边装边试误差是非常不希望出现的。

本发明的一个目的是提供一个系统，用来在三维方向测量未知物体的形状，而且既快又容易。

本发明的另一个目的是在一个工厂里，有噪声又有振动的环境下，提供迅速精确的测量一个物体的方法和设备。

本发明的再一个目的是提供一个测量系统，当安装一台发电机时，保证定子半绕组可以连接，并且有适当的间隙。

上述目的的实现是用一种方法在三维方向测量一个物体，包括以下诸步骤：在一块单板上成排地排列一些扩音器;从相应于物体表面点的许多不同发射点发射声音（每个发射点与物体表面的距离是已知的）;一个时刻只启动各排扩音器中的一个;当每个发射点上发出声音时进行测定;以所启动一排扩音器发射声音和接收声音之间的时间周期计算物体表面点的相对位置。

本发明可以用一个设备对具有设计形状的物体进行三维方向的测量来实现，它包括：三维测量装置，用来确定相对于物体表面上表面各点的测量点;一个计算装置，用来将测量点转换成表面点以限定测量物体的形状;以及显示装置，用来同时显示设计的和测得的物体形状。优异之处是：本发明将设计的和测得的物体形状弄成阴影，以便作视觉比较。

按照本发明的系统测量一个定子半绕组时，扩音器最好装在一个支体结构上，该结构具有在一个单板上对准了的各装设表面，把扩音器按每列四个排列在矩形的四个角上，由各扩音器限定的每个矩形至少跟另一个矩形相重叠。该设备最好是：在跟八个扩音器所确定的两个互相重叠的矩形近似等距离的公共位置上有一个产生声音的装置，当限定两个相重叠矩形之一的那些扩音器被启动后，再启动两个相重叠矩形中另一个所限定的各扩音器，尔后再在共同位置上再次产生声音。

以上这些目的和其他目的以及其优点可以从后面的叙述和权利要求中明显看出来，那就是本发明的详细结构和操作方法，参数部件的附图，各图中相同编号表示相同部分。

图1表示一个定子半绕组的常规弯曲段透视图。

图2是本发明一个实施方案的方框图。

图3是图2表示的实施方案中所使用一个体结构的前透图。

图4是图3所示支体结构的后视图，支撑一个定子半绕组。

图5是图3和图4所示支体结构的端视图，有一个活动支撑体以及

图6和图7分别是在所述实施方案中所使用声音发射器组件部分横截面的侧视和顶视图。

图2表明一个系统的示意法框图，用该系统可测量有一个基本上是直的中央段16和弯曲的两端段10的定子半绕组。最好的是，本发明使用一个声音数字器，例如康奈狄克州南港科学附属公司（Scientific    Accessories    Corporation    of    Southport）的GP-83D，以获得空间中的各点的位置。如果要求更精确测量，那就可以使用激光测量系统。GP-83D型的精度为0.01cm（0.005吋），因此，测量定子半绕组可以有足够的精确度。