本发明涉及一种三维测量装置,特别涉及一种用于测量离心泵叶轮叶片曲面柱坐标的装置,属于三维曲面尺寸测量领域。其结构组成如图2所示,包括第一竖支杆、第一连接块、第一螺钉、第一横支杆、角度尺、第七螺钉、螺母、第六螺钉、三角连接支架、第二横支杆、第二螺钉、第二连接块、第二竖支杆、第三螺钉、第三连接块、第三横支杆、第三竖支杆、第一半径尺、第四螺钉、第四连接块、深度尺、第二半径尺、第五螺钉和第五连接块。本发明所述装置,应用机械联动,定位准确,取代了已有测量技术中手动定位的不良测量方法,提高了测量精度和效率。
1.一种简易柱坐标三维测量装置,其特征在于包括:第一竖支杆(1)、第一连接块(2)、第一螺钉(3)、第一横支杆(4)、角度尺(5)、第七螺钉(6)、螺母(7)、第六螺钉(8)、三角连接支架(9)、第二横支杆(10)、第二螺钉(11)、第二连接块(12)、第二竖支杆(13)、第三螺钉(14)、第三连接块(15)、第三横支杆(16)、第三竖支杆(17)、第一半径尺(18)、第四螺钉(19)、第四连接块(20)、深度尺(21)、第二半径尺(22)、第五螺钉(23)和第五连接块(24);其中,第一横支杆、第二横支杆、第三横支杆上标注有0.5mm的刻度,用于对柱坐标中心进行定位;第一竖支杆、第二竖支杆、第三竖支杆上标注有0.5mm的刻度,用于对叶轮总高度进行定位,定水平基准线;角度尺上标注有0.2°的刻度,用于测量角度α,定等分角度;在大半径尺和深度尺、小半径尺上上标注有0.5mm的刻度,用于测量半径R和高度值Z;它们的连接关系为:第一竖支杆(1)与第一横支杆(4)通过第一连接块(2)连接在一起,并用第一螺钉(3)将三者固定;第二横支杆(10)与第二竖支杆(13)通过第二连接块(12)连接在一起,并用第二螺钉(11将三者固定;第三横支杆(16)与第三竖支杆(17)通过第三连接块(15)连接在一起,并用第三螺钉(14)将三者固定;第一半径尺(18)与深度尺(21)通过第四连接块(20)连接在一起,并用第四螺钉(19)将三者固定;深度尺(21)与第二半径尺(22)通过第五连接块(24)在一起,并用第五螺钉(23)将三者固定;第一横支杆(4)、第二横支杆(10)、第三横支杆(16)通过三角连接支架(9)连接,并用第七螺钉(6)将四者固定;角度尺(5)、大半径尺(18)、三角连接支架(9)通过螺母(7)、第六螺钉(8)连接固定;使用上述装置进行测量的方法如下:步骤一、测量叶轮背工作面数据,得到叶轮背工作面三维柱坐标尺寸首先,利用三个竖支杆和三个横支杆上的刻度,对被测叶轮的中心O点进行定位;然后,将第一半径尺(18)对准角度尺(5)的0°位置,并让第一半径尺(18)对准叶片的O°位置,找到0°起点线,在角度尺(5)上每取10°作为等分角度值α°;之后,根据叶轮的大小取Z值作为等高线的高度,利用第四连接块(20)和深度尺(21)设定好等高线值Z并记录,其中,Z值的取法为:设叶片高度为A,等分A为N份,等高线Z=A/N;最后,用第一半径尺(18),沿着角度α线上滑动第四连接块(20)和深度尺(21),使深度尺(21)下方与叶片背工作表面相交,读出此时的第一半径尺(18)读数半径R,并记录;依次测量α线上、Z高度上与叶片的交点半径R,并记录下对应R的值,背工作面三维柱坐标尺寸即为所有(R,Z,α°)的集合;步骤二、测量叶轮工作面数据,得到叶轮工作面三维柱坐标尺寸首先,将深度尺(21)移到叶轮外部,并安装第二半径尺(22)、第五螺钉(23)、第五连接块(24);之后,以测背工作面时叶轮的中心0点、角度起点0°、等分角度α为基准,在角度尺(5)上每取10°读作为等分角度值α°;而后,以测背工作面时的等高线值Z为基准;最后,滑动第二半径尺(22),使第二半径尺(22)与叶片工作面相交,记录出此时第一半径尺(18)读数R1与第二半径尺(22)读数R2,根据R=R1-R2,最终获得半径;依次测量α线上、Z高度上与叶片的交点半径R’,并记录下对应R’的值,背工作面三维柱坐标尺寸即为所有(R’,Z,α°)的集合;步骤三、依次测量α线上,Z高度上与叶片的交点半径R,并记录下α、Z、R的值。
2.如权利要求1所述的一种简易柱坐标三维测量装置,其特征在于:所述第一竖支杆、第二竖支杆、第三竖支杆,半径尺寸范围为0~800mm;第一横支杆、第二横支杆、第三横支杆,半径尺寸范围为200~800mm;角度尺的尺寸范围为0~180°;三角连接支架的半径尺寸范围为0~800mm;大半径尺的半径尺寸范围为100~800mm;深度尺的半径尺寸范围为0~800mm;小半径尺的半径尺寸范围为0~400mm。技术领域
本发明涉及一种三维测量装置,特别涉及一种用于测量离心泵叶轮叶片曲面柱坐标的装置,属于三维曲面尺寸测量领域。
背景技术
当需要对离心泵叶轮叶片进行检测或进行逆向工程仿制时,通常需要测绘出叶轮的三维尺寸,特别是当叶片为不规则的曲面时,需要使用专业的测绘工具来测出叶片的三维尺寸。叶轮水力图纸的专业画法就是利用三维柱坐标表示。通过测量出叶片曲面柱坐标,可以检验叶轮模具是否符合图纸尺寸规范;可以检验铸造生产出来的叶片是否符合图纸尺寸规范。特别是当进行逆向工程仿造时,可以测绘出叶轮的三围尺寸用于生产铸造。柱坐标三维测量是测量复杂曲面的基本方法。柱坐标三维测量先定位于一原点,再测出相对于原点的半径R、角度α°、高度Z值:(R,α°,Z)。柱坐标三维测量通常使用基本的测量工具进行手动定位测量。这些基本的测量工具如图1所示,使用大卡尺,小卡尺,深度尺,高度尺。利用大卡尺对叶轮进行找轴心,并做支撑面;用小卡尺在叶轮前盖板上进行划线,找角度线α°;用深度尺以大卡尺为基准面在叶片上画等高线Z,并以大卡尺的刻度读出半径R;用高度尺在叶片工作面画等高线Z,并用深度尺找出叶片工作面的半径。手动定位测量的过程如下:1.找一块长条形木板卡在叶轮入口端面上;2.用大卡尺测出入口直径;3.用大卡尺找出叶轮中心,并将中心点标记在木条上;4.将大卡尺平方在叶轮入口上,并使一边经过始终中心点;5.将深度尺始终垂直压在大卡尺上;6.分别移动大卡尺和深度尺,找出叶片的0°起始线;7.在叶轮入口边沿上标记出叶片的0°起始线;8.计算出每10°的弦长,用小卡尺标记出10°、20°、30°~~~;9.在深度尺上以每取相同的h值作为等高线,使大卡尺沿着角度线方向,手动移动深度尺使深度尺的末端与叶片表面相交,由于大卡尺上有刻度,读出此时的值,就找出了半径R。由于此过程的定位叶轮中心、使大卡尺经过中心、大卡尺经过角度线、深度尺垂直于大卡尺等工作需要手工进行定位,误差相当大,测量起来十分困难,大大的影响了测量精度与效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决在测量离心泵叶轮叶片曲面柱坐标时因采用手动定位方法导致精度及效率不高的问题,提出一种新的三维测量装置。本发明是通过下述技术方案实现的:一种测量离心泵叶轮叶片曲面柱坐标的装置,包括:第一竖支杆、第一连接块、第一螺钉、第一横支杆、角度尺、第七螺钉、螺母、第六螺钉、三角连接支架、第二横支杆、第二螺钉、第二连接块、第二竖支杆、第三螺钉、第三连接块、第三横支杆、第三竖支杆、第一半径尺、第四螺钉、第四连接块、深度尺、第二半径尺、第五螺钉和第五连接块。其中,第一横支杆、第二横支杆、第三横支杆上标注有0.5mm的刻度,用于对柱坐标中心进行定位;第一竖支杆、第二竖支杆、第三竖支杆上标注有0.5mm的刻度,用于对叶轮总高度进行定位,定水平基准线;角度尺上标注有0.2°的刻度,用于测量角度α,定等分角度;在第一半径尺和深度尺、第二半径尺上标注有0.5mm的刻度,用于测量半径R和高度值Z。它们的连接关系为:第一竖支杆与第一横支杆通过第一连接块连接在一起,并用第一螺钉将三者固定;第二竖支杆与第二横支杆通过第二连接块连接在一起,并用第二螺钉将三者固定;第三竖支杆与第三横支杆通过第三连接块连接在一起,并用第三螺钉将三者固定;第一半径尺与深度尺通过第四连接块连接在一起,并用第四螺钉将三者固定;深度尺与第二半径尺通过第五连接块在一起,并用第五螺钉将三者固定;第一横支杆、第二横支杆、第三横支杆通过三角连接支架连接,并用第七螺钉将四者固定;角度尺、第一半径尺、三角连接支架通过螺母、第六螺钉连接固定。所述第一竖支杆、第二竖支杆、第三竖支杆,其半径尺寸范围优选为0~800mm;第一横支杆、第二横支杆、第三横支杆,其半径尺寸范围优选为200~800mm;角度尺的尺寸范围优选为0~180°;三角连接支架的半径尺寸范围优选为0~800mm;第一半径尺的半径尺寸范围优选为100~800mm;深度尺的半径尺寸范围优选为0~800mm;第二半径尺的半径尺寸范围优选为0~400mm。本发明装置的工作过程为:步骤一、测量叶轮背工作面数据,得到叶轮背工作面三维柱坐标尺寸首先,利用三个竖支杆和三个横支杆上的刻度,对被测叶轮的中心O点进行定位。然后,将第一半径尺对准角度尺的0°位置,并让第一半径尺对准叶片的0°位置,找到0°起点线,在角度尺上每取10°作为等分角度值α°。之后,根据叶轮的大小取Z值作为等高线的高度,利用第四连接块和深度尺设定好等高线值Z并记录。其中,Z值的取法为:设叶片高度为A,等分A为N份,等高线Z=A/N。最后,用第一半径尺,沿着角度α线上滑动第四连接块和深度尺,使深度尺下方与叶片背工作表面相交。读出此时的第一半径尺读数半径R,并记录。依次测量α线上、Z高度上与叶片的交点半径R,并记录下对应R的值。背工作面三维柱坐标尺寸即为所有(R,Z,α°)的集合。步骤二、测量叶轮工作面数据,得到叶轮工作面三维柱坐标尺寸首先,将深度尺移到叶轮外部,并安装第二半径尺、第五螺钉、第五连接块;之后,以测背工作面时叶轮的中心0点、角度起点0°、等分角度α为基准,在角度尺上每取10°读作为等分角度值α°;而后,以测背工作面时的等高线值Z为基准;最后,滑动第二半径尺,使第二半径尺与叶片工作面相交,记录出此时第一半径尺读数R1与第二半径尺读数R2。根据R=R1-R2,最终获得半径。依次测量α线上、Z高度上与叶片的交点半径R’,并记录下对应R’的值。背工作面三维柱坐标尺寸即为所有(R’,Z,α°)的集合。步骤三、依次测量α线上,Z高度上与叶片的交点半径R,并记录下α、Z、R的值。自此就测出了叶片工作面曲面柱坐标数据。根据数据可在CAD上画出部分工作面叶片形状。有益效果本发明所述装置,应用机械联动,定位准确,取代了已有测量技术中手动定位的测量方法,提高了测量精度和效率。本发明的突出特点在于:(1)能够通过仪器上的刻度调节,快速定出叶轮的中心位置;(2)能够通过角度尺及第一半径尺,快速划分出叶片上的角度α;(3)能够通过第一半径尺测量叶片背工作面的半径R,并通过第一半径尺和第二半径尺测量得到叶片工作面半径尺寸R;(4)能够通过深度尺快速找到等高线(即高度)值Z。
附图说明
图1是已有技术中应用的测量工具;图2是本发明装置的整体结构图;图3是本发明装置的局部放大图;图4是本发明装置可测叶片背工作面整体结构图;图5是本发明具体实施方式中需要测量的叶轮轴视图;图6是本发明具体实施方式中测量叶片背工作面原理图;图7是本发明具体实施方式中测量叶片工作面原理图;图8是本发明具体实施方式中根据测量数据所绘制CAD图。其中,在本发明装置中:1-第一竖支杆、2-第一连接块、3-第一螺钉、4-第一横支杆、5-角度尺、6-第七螺钉、7-螺母、8-第六螺钉、9-三角连接支架、10-第二横支杆、11-第二螺钉、12-第二连接块、13-第二竖支杆、14-第三螺钉、15-第三连接块、16-第三横支杆、17-第三竖支杆、18-大半径尺、19-第四螺钉、20-第四连接块、21-深度尺、22-小半径尺、23-第五螺钉、24-第五连接块。在现有技术中,25-大卡尺、26-小卡尺、27-深度标尺、28-高度标尺具体的实施方式下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步的说明。本发明公开的一种测量离心泵叶轮叶片曲面柱坐标的装置,其结构组成如图2所示,包括第一竖支杆1、第一连接块2、第一螺钉3、第一横支杆4、角度尺5、第七螺钉6、螺母7、第六螺钉8、三角连接支架9、第二横支杆10、第二螺钉11、第二连接块12、第二竖支杆13、第三螺钉14、第三连接块15、第三横支杆16、第三竖支杆17、第一半径尺18、第四螺钉19、第四连接块20、深度尺21、第二半径尺22、第五螺钉23、第五连接块24。其中,第一横支杆4、第二横支杆10、第三横支杆16上标注有0.5mm的刻度,用于对柱坐标中心进行定位;第一竖支杆1、第二竖支杆13、第三竖支杆17上标注有0.5mm的刻度,用于对叶轮总高度进行定位,定水平基准线;角度尺5上标注有0.2°的刻度,用于测量角度α,定等分角度;在第一半径尺18和深度尺21、第二半径尺22上标注有0.5mm的刻度,用于测量叶片半径R和叶片高度值Z。所述第一竖支杆1、第二竖支杆2、第三竖支杆3,其半径尺寸范围优选为0~800mm;第一横支杆4、第二横支杆13、第三横支杆17,其半径尺寸范围优选为200~800mm;角度尺5的尺寸范围优选为0~180°;三角连接支架9的半径尺寸范围优选为0~800mm;第一半径尺18的半径尺寸范围优选为100~800mm;深度尺21的半径尺寸范围优选为0~800mm;第二半径尺22的半径尺寸范围优选为0~400mm。上述组成部件的连接关系为:第一竖支杆1与第一横支杆4通过第一连接块2连接在一起,并用第一螺钉3将三者固定;第二横支杆10与第二竖支杆13通过第二连接块12连接在一起,并用第二螺钉11将三者固定;第三横支杆16与第三竖支杆17通过第三连接块15连接在一起,并用第三螺钉14将三者固定;第一半径尺18与深度21通过第四连接块20连接在一起,并用第四螺钉19将三者固定;深度尺与第二半径尺22通过第五连接块24在一起,并用第五螺钉23将三者固定;第一横支杆4、第二横支杆10、第三横支杆16通过三角连接支架9连接,并用第七螺钉6将四者固定;角度尺5、第一半径尺18、三角连接支架9通过螺母7、第六螺钉8连接固定。实施例本发明的测量过程:(举例说明,测量苏尔寿ZAP701-9800叶轮说明)步骤一、测量叶轮背工作面数据,获取背工作面三维柱坐标尺寸首先,利用三个竖支杆和三个横支杆上边的刻度,对叶轮的中心O点进行定位。测量出叶轮外圆半径为920mm,当三个横支杆上的刻度都为460mm时即找到了叶轮的中心O点,并确定水平基准面的位置。将第一半径尺18对准角度尺5上的0°位置,同时也让第一半径尺18对准叶片上的0°位置,这样就找到了0°起点线。根据叶轮水力表示方法,在角度尺5上每取10°作为等分角度值α,如图6所示;根据叶轮水力表示方法,将整个叶片高度等分成7份,以50mm值作为等高线的高度,Z₀、Z₁、Z₂、Z₃、Z₄、Z₅、Z₆即为等高线;将深度尺21沿第四连接块20向下滑动,将7份等高线的值记录下来,如图6所示;将第一半径尺18对准20°角度线的方向,取深度尺21为Z₃等高线,深度尺21沿着第一半径尺18滑动,与叶片的背工作面相交于一点,在第一半径尺18上读出此点的半径R。此点的三维柱坐标为(R,Z₃,20°),如图8所示;依次测量α线上、Z高度上与叶片的交点半径R,并记录下R值,如表1所示。表1背工作面三维数据 xa0xa0R
xa00°
xa010°
xa0xa020°
xa0xa030°
xa0xa040°
xa050°
xa060°
xa0xa070°
xa0xa080°
xa090°
xa0110°
xa0120°
xa0130°
xa0140°
xa0xa0Z0
xa0xa0/
xa0/
xa0xa0350
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0/
xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0xa0Z1

xa0xa0/

xa0/

xa0xa0304

xa0xa0316.5

xa0xa0331

xa0349

xa0/

xa0xa0/

xa0xa0/

xa0/

xa0/

xa0/

xa0/

xa0/

xa0xa0Z2
xa0xa0/
xa0/
xa0xa0256
xa0xa0278.5
xa0xa0300
xa0318
xa0336
xa0xa0352
xa0xa0360
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0xa0Z3
xa0xa0/
xa0192
xa0xa0235
xa0xa0256
xa0xa0280
xa0300
xa0318
xa0xa0335
xa0xa0356
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0xa0Z4
xa0xa0156.5
xa0183
xa0xa0202.5
xa0xa0220.5
xa0xa0251
xa0272
xa0290
xa0xa0309.5
xa0xa0328
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0xa0Z5
xa0xa0/
xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0175
xa0203
xa0231
xa0xa0263
xa0xa0295.5
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0xa0Z6
xa0xa0/
xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0/
xa0201
xa0xa0231
xa0xa0265
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
xa0/
以上即测出了叶片背工作面的数据,根据以上数据可在CAD上画出部分背工作面叶片形状。步骤二、测量工作面数据,获取工作面三维柱坐标尺寸首先,将深度尺21移到叶轮外侧,装上第二半径尺22、第五螺钉23、第五连接块24,如图7所示;然后以测背工作面时的中心0点,角度起点0°,等分角度为α,高度Z作为基准,在角度尺上每取10°读作为等分角度值α°,如图7所示;之后,在第一半径尺18对准等分角度值α线上后,滑动第二半径尺22,使第二半径尺22与叶片工作面相交,记录出此时第一半径尺18读数R1与第二半径尺22读数R2,R’=R1-R2,记录出半径R’,如图7所示;步骤三、依次测量α线上,Z高度上与叶片的交点半径R,并记录下α、Z、R的值,如表2所示:表2工作面三维数据表 xa0xa0R
xa00°
xa0xa010°
xa0xa020°
xa0xa030°
xa0xa040°
xa0xa050°
xa0xa060°
xa0xa070°
xa0xa080°
xa0xa090°
xa0xa0110°
xa0xa0120°
xa0xa0130°
xa0140°
xa0xa0Z₀
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0Z₁
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0Z₂
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0Z₃
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0361.5
xa0xa0389.5
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0Z₄
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0350.5
xa0xa0379
xa0xa0411.5
xa0xa0R416.5
xa0xa0/
xa0xa0Z₅
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0340
xa0xa0371.5
xa0xa0400
xa0xa0430.5
xa0xa0/
xa0xa0Z₆
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0/
xa0xa0330
xa0xa0365
xa0xa0390.5
xa0xa0420.5
xa0xa0450
自此就测出了叶片工作面曲面柱坐标数据。根据数据可在CAD上画出部分工作面叶片形状。将测得的部分背工作面数据、部分工作面数据结合,根据画叶片水力方法,即可画出整个叶片的水力图。图8为通过所测得的数据而画出的叶片水力图。本发明保护范围不仅局限于本实施例,本实施例用于解释本发明,凡与本发明在相同原理和构思条件下的变更或修改均在本发明公开的保护范围之内。