本發(fā)明涉及管狀部件的內(nèi)圓圓度自動測量，屬于測量儀器領(lǐng)域，具體地，涉及一種可以實現(xiàn)管狀部件內(nèi)自動定心支撐與內(nèi)徑自動掃描測量的圓度儀。

背景技術(shù)：

管狀部件在工業(yè)領(lǐng)域中廣泛存在，在很多應(yīng)用場合對管狀部件的內(nèi)輪廓有一定的精度要求，例如氣缸、油缸、液壓缸、炮筒、油漆管道裝配與焊接等。一般情況下，管狀部件內(nèi)圓的圓度由加工過程和制造方法予以保障，滿足不同的圓度公差要求。加工制造完成后復(fù)檢時，一般需要專用的測量器具。檢測圓度一般使用三坐標(biāo)測量儀、激光跟蹤儀等高精度的儀器設(shè)備進(jìn)行檢測。例如日本三豐的ContracerCV-3200/4500高精度輪廓測量儀、RA-120圓度儀等，這些設(shè)備往往比較龐大，難以到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行測量，例如最小型的RA-10也有26kg的重量，結(jié)構(gòu)形式為臺式。但是，在很多場合需要進(jìn)行現(xiàn)場測量，例如液壓支架檢修時、油氣管道鋪設(shè)前在堆場堆積時，因此對于這種大型的需要工程現(xiàn)場進(jìn)行測量的應(yīng)用場合，非常有必要尋找便攜式的測量技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種管狀部件內(nèi)圓圓度儀。

本發(fā)明提供的一種管狀部件內(nèi)圓度儀，包括支撐定心機構(gòu)、激光周向掃描測距機構(gòu)；

其中，所述支撐定心機構(gòu)，用于提供對激光周向掃描測距機構(gòu)在待測量管狀部件中的定位和支撐；

所述激光周向掃描測距機構(gòu)，用于對待測量管狀部件內(nèi)壁的進(jìn)行掃描，獲得測量值。

優(yōu)選地，所述支撐定心機構(gòu)包括：基準(zhǔn)板、定心電機、主動帶輪、同步帶、從動帶輪、中軸、主錐齒輪以及徑向伸縮機構(gòu)；

定心電機安裝在基準(zhǔn)板上，定心電機通過主動帶輪、同步帶和從動帶輪驅(qū)動中軸轉(zhuǎn)動，中軸的兩端分別通過軸承支撐安裝在基準(zhǔn)板和支撐板的上；

支撐板設(shè)置在基準(zhǔn)板上；主錐齒輪安裝在中軸的一端，與徑向伸縮機構(gòu)的從錐齒輪嚙合；所述定心電機驅(qū)動徑向伸縮機構(gòu)伸縮，實現(xiàn)定心支撐。

優(yōu)選地，徑向伸縮機構(gòu)的數(shù)量為三個；三個所述徑向伸縮機構(gòu)沿所述基準(zhǔn)板的周向均勻分布；

所述支撐腿形成的支撐面與基準(zhǔn)板的軸線垂直。

優(yōu)選地，所述徑向伸縮機構(gòu)包括從錐齒輪、絲桿、軸承、軸承座、傳動螺母、彈簧滑柱以及支撐腿；

其中，從錐齒輪安裝在絲桿一端，絲桿兩端分別通過軸承和軸承座支撐固定在基準(zhǔn)板上；

傳動螺母下邊緣的半圓孔卡設(shè)在彈簧滑柱上，能夠沿所述彈簧滑柱滑動；傳動螺母連接支撐腿，能夠推或者拉支撐腿。

優(yōu)選地，支撐腿嵌入在基準(zhǔn)板的安裝槽中，兩個壓板壓在安裝槽的槽口上方形成安裝孔；傳動螺母直線運動時撥動支撐腿能夠在所述安裝孔中沿基準(zhǔn)板的徑向伸縮；

傳動螺母卡入到支撐腿的安裝槽中止轉(zhuǎn)；傳動螺母的左側(cè)面抵住方形槽的內(nèi)壁，傳動螺母的右側(cè)通過彈簧滑柱上的壓簧推支撐腿。

優(yōu)選地，所述激光周向掃描測距機構(gòu)包括：安裝板、激光測距傳感器、棱鏡、轉(zhuǎn)盤、壓盤、傳動帶、帶輪、轉(zhuǎn)鏡電機及支撐杯；

激光測距傳感器通過安裝板固定在基準(zhǔn)板上，激光測距傳感器的出射光與基準(zhǔn)板的軸線平行，支撐杯設(shè)置在基準(zhǔn)板上；

轉(zhuǎn)盤與支撐杯同心安裝，通過壓盤壓在支撐杯的支撐環(huán)面上；轉(zhuǎn)盤能夠在壓盤和支撐杯的支撐環(huán)面之間轉(zhuǎn)動；

棱鏡安裝在轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)鏡電機依次通過傳動帶、帶輪帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)棱鏡的周向旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，支撐板通過立柱、連接所述基準(zhǔn)板；

環(huán)形的扳手通過端蓋螺母固定在三個立柱的末端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明中定心電機安裝通過同步帶和同步帶輪將運動傳遞到基準(zhǔn)板中心的中軸上，中軸上的主的錐齒輪與三個從錐齒輪嚙合，將運動傳遞到基準(zhǔn)板端面上呈120°分布的三個從錐齒輪上，每個從錐齒輪驅(qū)動一個絲桿螺母副，螺母產(chǎn)生直線運動，螺母推拉支撐腿沿基準(zhǔn)板的徑向伸縮，能夠通過三個周向分布的支撐腿實現(xiàn)在管狀部件內(nèi)壁的支撐與定心；

2、本發(fā)明中激光測距傳感器通過安裝板安裝在基準(zhǔn)板上，保證激光測距傳感器的出射激光平行于安裝板的軸線，支撐杯通過一個圓環(huán)臺階精密安裝在基準(zhǔn)板上，保證支撐杯的軸線與基準(zhǔn)板的軸線平行，支撐杯的中心同心安裝轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤端面上安裝棱鏡，激光測距傳感器的出射激光經(jīng)棱鏡反射后沿支撐杯徑向射出到達(dá)光裝部件內(nèi)壁，轉(zhuǎn)盤通過傳動帶由轉(zhuǎn)鏡電機轉(zhuǎn)動，能夠?qū)崿F(xiàn)周向掃描；

3、本發(fā)明采用三組支撐腿支撐定位，并且支撐腿的運動與傳動系統(tǒng)是分離的，支撐腿在基準(zhǔn)板上伸縮，與基準(zhǔn)板可以實現(xiàn)很高的裝配精度，而傳動系統(tǒng)僅僅產(chǎn)生推拉力，降低了傳動精度；

4、本發(fā)明中傳動螺母與支撐腿之間采用彈性連接，即傳動螺母拉動支撐腿回縮時剛性連接，推動支撐腿伸出支撐時傳動螺母與支撐腿之間有一個壓簧，壓簧可以自動補償零件制造誤差、傳動誤差等，使得三個支撐腿都可以緊緊貼合到管狀部件內(nèi)壁上，實現(xiàn)精密定位；

5、本發(fā)明中激光周向掃描測距機構(gòu)采用轉(zhuǎn)動棱鏡的方法來實現(xiàn)周向掃描，棱鏡轉(zhuǎn)動具有結(jié)構(gòu)緊湊簡單，相比較于轉(zhuǎn)動激光測距傳感器避免了尺寸大、電纜纏繞等缺點；

6、本發(fā)明中棱鏡將激光測距傳感器的出射激光反射到管狀部件內(nèi)壁，可以有效利用并靈活調(diào)整激光測距傳感器的測量范圍，這是因為激光測距傳感器都有一個最近測量距離和最遠(yuǎn)測量距離，通過調(diào)整棱鏡和激光測距傳感器之間的距離可以很方便的實現(xiàn)測量范圍調(diào)整。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中三腿支撐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中彈性支撐腿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明測量原理的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為棱鏡；2為轉(zhuǎn)盤；3為安裝板；4為激光測距傳感器；5為支撐杯；6為基準(zhǔn)板；7為把手螺母；8為立柱；9為支撐板；10為固定螺母；11為把手；12為端蓋螺母；13為主動帶輪；14為定心電機；15為同步帶；16為從動帶輪；17為軸承；18為中軸；19為主錐齒輪；20為從錐齒輪；21為彈簧滑柱；22為傳動螺母；23為絲桿；24為支撐腿；25為壓板；26為軸承；27為軸承座；28為轉(zhuǎn)鏡電機；29為壓盤；30為傳動帶；31為帶輪；32為徑向伸縮機構(gòu)；33為壓簧；34為管狀部件；35為激光光路；36為支撐面。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明提供的管狀部件內(nèi)圓度儀，包括：棱鏡1，轉(zhuǎn)盤2，安裝板3，激光測距傳感器4，支撐杯5，基準(zhǔn)板6，把手螺母7，立柱8，支撐板9，固定螺母10，把手11，端蓋螺母12，主動帶輪13，定心電機14，同步帶15，從動帶輪16，軸承17，中軸18，主錐齒輪19，從錐齒輪20，彈簧滑柱21，傳動螺母22，絲桿23，支撐腿24，壓板25，軸承26，軸承座27，轉(zhuǎn)鏡電機28，壓盤29，傳動帶30，帶輪31。

激光測距傳感器4通過安裝板3固定在基準(zhǔn)板6上，激光測距傳感器4的出射光與基準(zhǔn)板6的軸線平行，支撐杯5通過圓環(huán)形臺階定位在基準(zhǔn)板6上；轉(zhuǎn)盤2與支撐杯5同心安裝，使用壓盤29以一定的力壓在支撐杯5的支撐環(huán)面上，轉(zhuǎn)盤2能夠在壓盤29和支撐杯5的支撐環(huán)面之間轉(zhuǎn)動，棱鏡1安裝在轉(zhuǎn)盤2上，轉(zhuǎn)鏡電機28通過傳動帶30、帶輪31帶動轉(zhuǎn)盤2轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)棱鏡1的周向旋轉(zhuǎn)；

定心電機14安裝在基準(zhǔn)板6上，經(jīng)由主動帶輪13、同步帶15和從動帶輪16驅(qū)動中軸18轉(zhuǎn)動，中軸18的兩端分別通過軸承17支撐安裝在基準(zhǔn)板6和支撐板9的中心孔上；支撐板9通過周向三個均布的立柱8、把手螺母7和固定螺母10安裝固定在基準(zhǔn)板上；主錐齒輪19安裝在中軸18的一端，與從錐齒輪20嚙合，從錐齒輪20安裝在絲桿23一端，絲桿23兩端分別通過軸承25和軸承座26支撐固定在基準(zhǔn)板6上，傳動螺母22下邊緣的半圓孔卡設(shè)彈簧滑柱21上，起到止轉(zhuǎn)作用，傳動螺母22連接支撐腿24，能夠推或者拉支撐腿24；以上從錐齒輪20、絲桿23、傳動螺母22、彈簧滑柱21、支撐腿24共有三組，在基準(zhǔn)板6的端面上呈120°徑向分布，主錐齒輪19同時與三個從錐齒輪20嚙合，同時推拉三個支撐腿的伸縮，實現(xiàn)定心支撐；環(huán)形的扳手11通過端蓋螺母12固定在三個立柱8的末端，便于攜帶和搬運。

如圖2所示，周向三腿支撐定心機構(gòu)包括三組徑向伸縮機構(gòu)32，在基準(zhǔn)板6的端面上呈120°輻射狀分布。每個徑向伸縮機構(gòu)32包括基準(zhǔn)板6，主錐齒輪19，從錐齒輪20，絲桿23，傳動螺母22，支撐腿24，壓板25，軸承座27。

主錐齒輪19嚙合從錐齒輪20，從而能夠轉(zhuǎn)動絲桿23，支撐腿24嵌入在基準(zhǔn)板6的方形的安裝槽中，兩個壓板25壓在安裝槽口上方，支撐腿24可以在基準(zhǔn)板6的方形槽及壓板25形成的方形的安裝孔中沿基準(zhǔn)板6的徑向伸縮，傳動螺母22卡入到支撐腿24的方型槽中止轉(zhuǎn)，傳動螺母22直線運動時撥動支撐腿24伸縮。三組徑向伸縮機構(gòu)32的從錐齒輪20同時與主錐齒輪19嚙合，三組支撐腿24可以同步伸縮，在不同直徑的管狀部件內(nèi)壁實現(xiàn)定心支撐。

如圖3所示，徑向伸縮機構(gòu)32中傳動螺母22與支撐腿24之間采用彈性連接方式，傳動螺母22的左側(cè)面抵住方形槽的內(nèi)壁，兩者剛性接觸，傳動螺母22的右側(cè)通過彈簧滑柱21上的壓簧33推支撐腿24，兩者彈性接觸，當(dāng)支撐腿24縮回時能夠快速收回，當(dāng)支撐腿24進(jìn)行支撐定心時，由于壓簧33的作用可以自動補償零件制造誤差、傳動誤差帶來的支撐長度差異，不能確保圓度儀與管狀部件的軸線共線，但是可以保證兩者軸線平行。

如圖4所示，本發(fā)明提供的管道部件內(nèi)圓度儀工作時由三個支撐腿24支撐在管狀部件34的內(nèi)壁上，保證基準(zhǔn)板6的端面與管狀部件34的軸線垂直，垂直于基準(zhǔn)板6端面的激光測距傳感器4的出射光線經(jīng)由棱鏡1反射后到達(dá)管狀部件34的內(nèi)壁，光路35在棱鏡1反射前光線與支撐面36垂直，在棱鏡1反射之后光線與支撐面平行，兩段距離之和就是激光測距傳感器4的測量值，從其中減去反射前的距離即棱鏡1距離激光測距傳感器4光線出射口的安裝距離就可以得到管狀部件34的半徑，與棱鏡1轉(zhuǎn)過180°后測量的半徑相加即為管狀部件34的直徑。由于周向定心支撐機構(gòu)可以保證圓度儀軸線與管狀部件34的內(nèi)圓軸線平行而非共線，因此利用這種方法直接測量得到的半徑經(jīng)過逐點連線可以得到內(nèi)圓輪廓，對內(nèi)圓輪廓擬合后可以得到真實半徑。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。