用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021052842.9 (22)申请日 2020.06.10 (73)专利权人 中交第三航务工程局有限公司 地址 200032 上海市徐汇区平江路139号 专利权人 中交三航 （南通） 海洋工程有限公 司 (72)发明人 张继彪唐建明夏月李靖 徐坚波韦奋祥赵利忠汪峥 (74)专利代理机构 上海湾谷知识产权代理事务 所(普通合伙) 31289 代理人 肖进 (51)Int.Cl. G01B 11/00(2006.01) G01B 11/02(2006.01) F16M 11/

2、10(2006.01) F16M 11/18(2006.01) F16M 11/36(2006.01) (54)实用新型名称 一种用于大直径钢管桩圆周的非接触式测 量设备 (57)摘要 本实用新型公开了一种用于大直径钢管桩 圆周的非接触式测量设备， 安装在三脚架上并包 括测量机架、 驱动电机、 光带装置、 激光测距仪、 旋转编码器、 倾角仪、 处理器和显示终端。 所述测 量机架安装在所述三脚架的云台的快装板上； 所 述驱动电机安装在所述测量机架内； 所述光带装 置和激光测距仪一内一外地安装在所述驱动电 机的出轴端上； 所述旋转编码器安装在所述驱动 电机的另一出轴端； 所述倾角仪安装在所述驱动

3、电机的机壳上； 所述处理器分别通过信号线与驱 动电机、 激光测距仪、 旋转编码器和倾角仪连接； 所述显示终端通过信号线与所述处理器连接。 本 实用新型的测量设备， 能够快速准确地测量大直 径钢管桩内壁构成椭圆的周长与长短轴。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 211977827 U 2020.11.20 CN 211977827 U 1.一种用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备， 安装在三脚架上并包括测量机 架、 驱动电机、 光带装置、 激光测距仪、 旋转编码器、 倾角仪、 处理器和显示终端； 其特征在 于， 所述测量机架安装在所述三脚架的云台的快装板上； 所述驱动电机安装在所述测

4、量机架内； 所述光带装置和激光测距仪一内一外地安装在所述驱动电机的出轴端上； 所述旋转编码器安装在所述驱动电机的另一出轴端； 所述倾角仪安装在所述驱动电机的机壳上； 所述处理器分别通过信号线与驱动电机、 激光测距仪、 旋转编码器和倾角仪连接； 所述显示终端通过信号线与所述处理器连接。 2.根据权利要求1所述的用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备， 其特征在于， 所 述驱动电机为伺服电机。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211977827 U 2 一种用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备 技术领域 0001 本实用新型涉及一种用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备。 背景技术 0002

5、大直径钢管桩作为港口及海洋工程中的重要组成部分， 这种钢管桩由多段管节拼 接而成， 每段管节由钢板卷制而成。 管节间的焊接安全及外形检测是保证生产和使用安全 的重要因素。 由于钢管桩的直径范围在5m10m， 人工测量难度大、 耗时长、 精度低。 0003 目前大直径钢管桩的测量方式分为接触式测量和非接触式测量。 国内大多数钢管 桩生产厂采用的是接触式测量方法， 即用长脚卡尺、 圆度仪等测量工具测量钢管桩的椭圆 度， 用皮尺测量钢管桩的圆周长等钢管桩的几何参数。 这种测量方法受人为因素和量具误 差影响大， 对口时会产生错边， 使焊接操作不易； 同时测量精度和效率低、 测量过程劳动强 度大， 信息

6、反馈慢， 不能满足企业 “保质、 保量、 高速” 的实时精确测量与数据自动存储及输 出的测量要求。 非接触式测量主要使用激光扫描测量仪， 其测量精度较高， 但只适用于小口 径钢管桩， 且装置标定困难。 籍此， 需要设计一款能精确测量大直径钢管桩的周长和直径的 自动测量设备。 实用新型内容 0004 本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种用于大直径钢管桩圆周 的非接触式测量设备， 它能够快速准确地测量大直径钢管桩内壁构成椭圆的周长与长短 轴， 为钢管桩的后续加工和检测提供数据基础。 0005 本实用新型的目的是这样实现的： 一种用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设 备， 安装在三脚架上

7、并包括测量机架、 驱动电机、 光带装置、 激光测距仪、 旋转编码器、 倾角 仪、 处理器和显示终端； 其中， 0006 所述测量机架安装在所述三脚架的云台的快装板上； 0007 所述驱动电机安装在所述测量机架内； 0008 所述光带装置和激光测距仪一内一外地安装在所述驱动电机的出轴端上； 0009 所述旋转编码器安装在所述驱动电机的另一出轴端； 0010 所述倾角仪安装在所述驱动电机的机壳上； 0011 所述处理器分别通过信号线与驱动电机、 激光测距仪、 旋转编码器和倾角仪连接； 0012 所述显示终端通过信号线与所述处理器连接。 0013 上述的用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备， 其中

8、， 所述驱动电机为伺服 电机。 0014 本实用新型的用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备具有以下特点： 0015 1)加快测量速度： 本测量设备与现有技术的采用拉皮尺测量大直径管桩内圆周长 的测量方法相比更加快速， 单次测量内壁周长的时间不超过5mi n； 0016 2)提高测量精度： 在缩减测量时间的情况下还能保持测量的准确性， 现有钢管桩 说明书 1/3 页 3 CN 211977827 U 3 管外形尺寸允许偏差标准为圆周长的5， 且不大于10mm， 本测量设备针对于海上风电大 直径钢管桩内壁周长的测量偏差1mm， 满足测量要求； 0017 3)使用轻松： 本测量设备的尺寸与重量控制

9、在可单人携带， 能够适应钢管桩制造 现场的工况， 且保证工人安装及拆卸省时方便； 0018 4)拓展应用： 该测量设备还能用于测量其他大直径圆管结构的内部尺寸， 如： 地铁 隧道等。 附图说明 0019 图1是本实用新型的用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备的主视图； 0020 图2是本实用新型的用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备的侧视图； 0021 图3是本实用新型的用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备的俯视图； 0022 图4是本实用新型的用于大直径钢管桩的非接触式测量设备的上部轴测图； 0023 图5是本实用新型的用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量设备在实际测量时的 状态图。 具

10、体实施方式 0024 下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。 0025 请参阅图1和图4， 本实用新型的用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量装置， 安 装在三脚架1上并包括测量机架2、 驱动电机3、 光带装置4、 激光测距仪5、 旋转编码器6、 倾角 仪7、 处理器和显示器； 其中， 0026 三脚架1具有三个可伸缩且顶端连在一起的脚管11， 三个脚管11的顶端安装云台， 云台上安装快装板12， 云台具有水平旋转快装板12并能调节快装板12的仰俯角的功能； 0027 测量机架2安装在三脚架1的快装板12上； 0028 驱动电机3为伺服电机并安装在测量机架2内； 该伺服电机既可以接受脉冲， 也可

11、 以发出脉冲； 0029 光带装置4和激光测距仪5一内一外地安装在驱动电机3的出轴段上； 激光测距仪5 自带信号采集单元； 光带装置4作为校正装置， 它与激光测距仪5的安装位置需确保光带装 置4发出的光带形成的平面与激光测距仪5旋转一周发出的激光形成的平面相互平行； 0030 旋转编码器6安装在驱动电机3的另一出轴端， 用于监测驱动电机3的旋转角度； 0031 倾角仪7安装在驱动电机3的机壳上， 用于测量设备处于初始位置时的倾斜角度； 0032 处理器分别通过信号线与驱动电机3、 激光测距仪5的信号采集单元、 旋转编码器6 和倾角传感器7连接； 处理器对激光测距仪5传输来的数据进行处理， 得到

12、钢管桩8的内壁形 成的椭圆的长轴与短轴数据， 由此求出钢管桩8的内壁圆周长； 0033 显示器通过信号线与处理器连接， 用于显示处理器上传的数据。 0034 再请参阅图5， 本实用新型的用于大直径钢管桩圆周的非接触式测量装置， 在实际 使用时， 首先将测量装置放置于待测的钢管桩8的内壁面底部， 调整三脚架1的三个脚管11 的撑开角度， 以保证整个测量装置处于平稳状态， 使激光测距仪5大概处于水平位置， 再校 正激光测距仪5射出激光的角度： 打开光带装置4， 微调三脚架1的云台， 以调整与快装板12 的仰俯角， 进而调节驱动电机3的水平角度， 使得光带装置4打出的光带与钢管桩8的内壁面 说明书

13、2/3 页 4 CN 211977827 U 4 上提前绘制的标准环线重合， 该标准环线形成的平面与钢管桩8的横截面平行， 如此便能保 证激光测距仪5射出的激光和钢管桩8的内壁面垂直， 保证了激光测距仪5测量到内壁面的 距离为最短距离。 激光测距仪5的位置校正完毕后关闭光带装置4。 0035 首先通过倾角传感器7采集测量装置初始位置时的倾斜角度， 然后驱动电机3旋转 带动激光测距仪5旋转， 驱动电机3中的脉冲发射装置与激光测距仪5中的信号采集单元进 行连接匹配， 驱动电机3旋转时其脉冲发射装置按照旋转角度发出相应数量的脉冲激光， 信 号采集单元接受脉冲信号并同步记录该时刻角度下到钢管桩8的内壁

14、面的距离并将数据传 入处理器， 处理器通过曲线拟合计算得到椭圆方程， 由此算出长短半轴与椭圆周长并输入 到显示器上。 旋转编码器6将驱动电机3的角位移转换为电信号， 用于校核测量装置测量一 次是否旋转360 ， 确保测量的准确性。 0036 本实用新型的测量设备将测量装置安装于三脚架上， 保证测量装置的稳定性， 并 利用三脚架自带的云台、 光带装置及旋转编码器用于测量角度的校正， 以光带与标准环线 重合为标准调节三脚架上的云台， 确保测量周长的截面与钢管桩的横截面平行； 采用伺服 电机、 激光测距仪和倾角仪作为测量装置。 本实用新型的测量设备能够快速准确地测量大 直径钢管桩内壁面构成的椭圆的周长与长短轴， 为钢管桩的后续加工和检测提供数据基 础。 0037 以上实施例仅供说明本实用新型之用， 而非对本实用新型的限制， 有关技术领域 的技术人员， 在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下， 还可以作出各种变换或变型， 因 此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴， 应由各权利要求所限定。 说明书 3/3 页 5 CN 211977827 U 5 图1 图2 说明书附图 1/3 页 6 CN 211977827 U 6 图3 图4 说明书附图 2/3 页 7 CN 211977827 U 7 图5 说明书附图 3/3 页 8 CN 211977827 U 8