深孔垂直度激光测量系统及测量方法

摘要

一种深孔垂直度激光测量系统，包含手持垂直支座；激光发射器，其设置在手持垂直支座的内部，且其前端发射头露出在手持垂直支座外；激光发射器的前端发射头插入被测深孔的一端内，使手持垂直支座与被测基准面相接触；过渡套，其设置在被测深孔的另一端内；激光位置检测装置，其设置在过渡套内；该激光位置检测装置包含通过电路连接的激光接收器、显示器和电源，激光接收器接收由激光发射器发射出的准直激光，并将入射激光与该激光接收器物理中心的位置偏差坐标值显示在显示器上。本发明还提供一种深孔垂直度激光测量方法。本发明能便捷高效精准地测量被测深孔相对于基准面的垂直度，且被测深孔的深度将不受测量系统尺寸的限制。

说明书

技术领域

本发明涉及一种深孔垂直度的测量系统和测量方法，尤其是指利用激光对深孔垂直度进行测量的系统和方法；属于测量技术领域。

背景技术

核电蒸汽发生器的管板直径为Ф3000～Ф5000mm，厚度为600～900mm，需以核电蒸汽发生器管板一侧平面为基准，测量该核电蒸汽发生器管板上的各深孔相对于基准面的垂直度。深孔垂直度的偏差将直接影响之后支撑板的安装，及在近万个矩形排列的管孔内能否顺利、准确地穿过长达十几米的U型管束。

传统的深孔垂直度测量方法采用芯棒模拟中心轴线，需要先测量被测孔的孔径，然后按孔径尺寸加工与之配合的芯棒，再将芯棒插入被测孔中，通过测量芯棒可得到被测孔中心轴线。若被测孔尺寸较小或孔深很深时，制作芯棒的难度就会非常大，造成成本大量提高。

另外，现有技术中也有利用三坐标进行测量的方法，该方法需要购置大型三坐标，成本很高，而且受场地等条件的限制较大。

综合上述，现有技术中对深孔垂直度的测量具有以下限制和缺陷。1、人为读取测量数据，误差较大，导致测量精度和测量效率均较低。2、现有技术采用芯棒模拟基准中心轴线和被测孔中心轴线，导致被测孔的测量长度受到芯棒长度的限制，无法方便快捷的实现对于深孔垂直度的测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种深孔垂直度激光测量系统及测量方法，能便捷、高效、精准地测量被测深孔相对于基准面的垂直度，确保产品质量，且被测深孔的深度将不受测量系统尺寸的限制。

为实现上述目的，本发明提供一种深孔垂直度激光测量系统，其包含：手持垂直支座；激光发射器，其发射准直激光，该准直激光的轴线与激光发射器的外圆同轴；所述激光发射器设置在所述手持垂直支座的内部，且该激光发射器的前端发射头露出在手持垂直支座外；所述激光发射器的前端发射头插入被测深孔的一端内，使所述手持垂直支座与被测基准面相接触；过渡套，其设置在被测深孔的另一端内；激光位置检测装置，其设置在所述过渡套内；该激光位置检测装置包含通过电路连接的激光接收器、显示器和电源，所述激光接收器接收由激光发射器发射出的准直激光，并将入射激光与该激光接收器物理中心的位置偏差坐标值显示在显示器上。

所述激光发射器的前端发射头呈锥体状。

所述激光发射器的底端设置有两侧凸出的卡扣板。

所述手持垂直支座呈T字形，包含相互垂直设置的支座座身和支座基准板。

所述支座座身的底端设置有限位板、弹簧后盖以及一端固定连接在所述弹簧后盖上的限位弹簧；所述激光发射器设置在手持垂直支座的支座座身内，所述卡扣板与限位板相互卡扣以固定激光发射器的设置位置，旋紧所述弹簧后盖，将限位弹簧顶住激光发射器的底端卡扣板。

所述支座基准板的前端表面上镶嵌设置有若干钢球，当激光发射器的前端发射头插入被测深孔的一端内时，该若干钢球与被测基准面紧贴接触。

所述激光位置检测装置包含一安装外壳，所述激光接收器、显示器和电源均设置在该安装外壳内部。

在所述的安装外壳的外部还设置一连接套，该连接套的外圆圆心与激光接收器的物理读数中心同心。

所述过渡套的内圆圆心和外圆圆心同心；该过渡套的外圆尺寸与被测深孔的内圆尺寸相匹配，该过渡套的内圆尺寸与激光位置检测装置的连接套的外圆尺寸相匹配。

本发明还提供一种利用上述激光测量系统对深孔垂直度进行测量的方法，具体包含以下步骤：

步骤1、将激光发射器安装至手持垂直支座内，旋紧弹簧后盖以固定激光发射器，该激光发射器的前端发射头露出在手持垂直支座的外部；

步骤2、将激光发射器的前端发射头插入被测深孔的一端内，使得手持垂直支座的支座基准板上的若干钢球均与被测基准面紧贴接触；

步骤3、将过渡套插入被测深孔的另一端内，并将激光位置检测装置设置在该过渡套内；

步骤4、打开激光发射器发射准直激光，该准直激光的轴线与激光发射器的外圆同轴，其穿过被测深孔由激光位置检测装置的激光接收器接收，该激光接收器将入射激光与该激光接收器物理中心的位置偏差坐标值显示在显示器上，从而测量得到被测深孔相对于被测基准面的垂直度。

综上所述，本发明所提供的深孔垂直度激光测量系统及测量方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：由于本发明中的激光测量系统是一种手持式的便携式测量装置，因此能够便捷、高效、精准地进行测量工作，从而实现高精度的测量被测深孔相对于基准面的垂直度。同时，本发明采用激光探测，并且自动读取和显示数据，有效减少了人为误差。最后，本发明的测量基准中心轴线和被测深孔中心轴线利用激光光轴实现，取代传统的芯棒模拟中心轴线的方法，被测孔的测量长度将不再受到芯棒长度的限制，即对于测量系统而言，其适用于任何深度的深孔测量。

附图说明

图1为本发明中的深孔垂直度激光测量系统的结构示意图；

图2为本发明中的手持垂直支座的结构示意图；

图3为本发明中的激光发射器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1～图3，详细说明本发明的一个优选实施例。

如图1所示，本发明所提供的深孔垂直度激光测量系统包含：手持垂直支座1；激光发射器2，其设置在所述手持垂直支座1的内部，且该激光发射器2的前端发射头21露出在手持垂直支座1外；所述激光发射器2的前端发射头21插入蒸汽发生器管板5上的被测深孔6的一端内，使所述手持垂直支座1与蒸汽发生器管板5上的被测基准面7相接触；过渡套4，其设置在蒸汽发生器管板5上的被测深孔6的另一端内；激光位置检测装置3，其设置在所述过渡套4内，该激光位置检测装置3包含通过电路连接的激光接收器、显示器和电源。

所述激光发射器2用于发射准直激光，该准直激光的轴线与激光发射器2的外圆同轴。如图3所示，该激光发射器2的前端发射头21呈锥体状；该激光发射器2的底端设置有两侧凸出的卡扣板22。

如图2所示，所述手持垂直支座1呈T字形，包含相互垂直设置的支座座身11和支座基准板12。其中，所述支座座身11的底端设置有限位板15、弹簧后盖14以及一端固定连接在所述弹簧后盖14上的限位弹簧13。如图1所示，所述激光发射器2设置在手持垂直支座1的支座座身11内，所述卡扣板22与限位板15相互卡扣以固定激光发射器2的设置位置，旋紧所述弹簧后盖14，使得限位弹簧13顶住激光发射器2的底端卡扣板22。

进一步，所述支座基准板12的前端表面上镶嵌设置有若干钢球16，如图1所示，当激光发射器2的前端发射头21插入蒸汽发生器管板5上的被测深孔6的一端内时，该若干钢球16与蒸汽发生器管板5上的被测基准面7紧贴接触，从而确保激光发射器2射出的准直激光的轴线与镶嵌在支座基准板12上的若干钢球16所组成的平面相互垂直。

如图1所示，所述激光位置检测装置3包含一安装外壳，所述激光接收器、显示器和电源均设置在该安装外壳内部。在所述的安装外壳的外部还设置一连接套，该连接套的外圆圆心与激光接收器的物理读数中心同心。

所述过渡套4的内圆圆心和外圆圆心同心；该过渡套4的外圆尺寸与被测深孔6的内圆尺寸相匹配，该过渡套4的内圆尺寸与激光位置检测装置3的连接套的外圆尺寸相匹配。

所述激光接收器接收由激光发射器2发射出的准直激光，其将入射激光与该激光接收器物理中心的位置偏差坐标值显示在显示器上。本实施例中，所述激光接收器采用PSD探测器，具体选用型号为S5991‐01：12×12mm的二维PSD探测器。而所述显示器采用二维PSD显示管，具体选用面积较大的条形7段式LED显示器。

本发明还提供一种利用上述激光测量系统对深孔垂直度进行测量的方法，具体包含以下步骤：

步骤1、将激光发射器2安装至手持垂直支座1内，旋紧弹簧后盖14以固定激光发射器2，该激光发射器2的前端发射头21露出在手持垂直支座1的外部；

步骤2、将激光发射器2的前端发射头21插入蒸汽发生器管板5上的被测深孔6的一端内，使得手持垂直支座1的支座基准板12上的若干钢球16均与蒸汽发生器管板5上的被测基准面7紧贴接触；

步骤3、将过渡套4插入蒸汽发生器管板5上的被测深孔6的另一端内，并将激光位置检测装置3设置在该过渡套4内；

步骤4、打开激光发射器2发射准直激光，该准直激光的轴线与激光发射器2的外圆同轴，其穿过被测深孔6由激光位置检测装置3的激光接收器接收，该激光接收器将入射激光与该激光接收器物理中心的位置偏差坐标值显示在显示器上，从而测量得到被测深孔6相对于被测基准面7的垂直度。

综上所述，本发明所提供的深孔垂直度激光测量系统及测量方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、由于本发明中的激光测量系统是一种手持式的便携式测量装置，因此能够便捷、高效、精准地进行测量工作，从而实现高精度的测量被测深孔相对于基准面的垂直度。

2、本发明采用激光探测，并且自动读取和显示数据，有效减少了人为误差。

3、本发明的测量基准中心轴线和被测深孔中心轴线利用激光光轴实现，取代传统的芯棒模拟中心轴线的方法，被测孔的测量长度将不再受到芯棒长度的限制，即对于测量系统而言，其适用于任何深度的深孔测量。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。例如，本发明仅仅介绍了对于位于核电蒸汽发生器管板上的深孔的测量，但是本领域技术人员阅读了上述内容后，应当了解到本发明系统和方法还适用于其他核电或非核电产品的深孔测量，任何对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。