专利名称：一种大型法兰平面度检测方法
技术领域：
本发明涉及大型平面的平面度测量方法，尤其涉及一种采用激光测量大型法兰平面度的检测方法。
背景技术：
大型船舶吊机和单点系泊装置等海工装备设计有回转机构装配面，即大型法兰面。此类大型法兰面直径通常在3-5米，最大可达13米，平面度要求达到0. 08mm, 一般采用现场机加工工艺来完成。目前我国海洋工程装备的大型法兰面机加工业务主要由国外公司承揽，为了适应该类机加工业务，国外公司研制了专门的移动式机加工设备，可在结构件预制现场进行设备的组装，加工后即可将设备拆除。这一加工工艺在方便现场施工的同时，也给产品的检验验收带来了难度。通常对大型法兰加工面的检验依赖的是机加工设备本身，具体的方案是以机加工设备本身的旋转轴为基准通过百分表检查法兰面多个圆周上的圆跳动；但这种依赖于机加工设备本身作基准进行检验的方法存在一定的缺陷一是缺乏检验的独立性，如果机加工设备本身存在未被发现的问题则检验得到的结果会受到影响而失去准确性，而且一旦机加工设备被拆除，则无法对法兰面进行再次检验；二是如果受到其它因素影响法兰面不能以水平方式进行机加工，则没有有效的方式检查法兰面在径向方向上的差别；另外采用水准仪或全站仪等测量仪器对法兰面进行检验，其检验结果难以优于1mm。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种大型法兰平面度检测方法。本发明解决上述技术问题的技术方案如下本发明是利用激光测平设备来实现大型法兰平面度测量的，其采用的激光测平设备具有一个可进行360度旋转的激光发射器，由该发射器可得到一个激光束扫掠面平面， 另有一个可指示激光波束中心的位置的探测器。其基本原理是先在测量工件上设定3个测量基准点，然后通过对激光发射器和激光接收器的调整，并基于所述的3个测量基准点确定一个测量基准面，然后依次检测大型法兰圆周面上的各个测量点数据，求出法兰的平面度。具体方法如下一种大型法兰平面度检测方法，其包括下列步骤A、选取测量基准点在待测法兰面上选取在圆周上尽量均勻分布的3个点位作为测量基准点，依次标记为基准点A、B、C，以便复检。所述尽量均勻分布的目的是使基准点确定的平面对于法兰面最有代表性，而当按此要求所选点位有异常或有其它因素影响不能作为基准点时，则可以在其附近另选。所述测量基准点中，其中一个测量基准点优选机加工的零占。B、确定测量基准面确定一个与待测法兰面平面相平行的平面作为测量基准面， 具体包括如下步骤
Bi、固定激光发射器安放位置将激光发射器架设在待检法兰面上或靠近法兰面的其它固定夹具上，使其靠近其中一个测量基准点处，激光发射器的基座调节钮与支点连线的延长线分别尽可能靠近另外两个基准点方向，并保证激光发射器基座底部不低于所检测法兰平面30mm，目的是保证所发射的激光束，距离法兰面有充足的高度；B2、粗调激光发射器调整激光发射器基座，使激光束扫掠面在三个基准点处都经过激光探测器可视标靶的中心，具体包括如下步骤B21、调整激光发射器基座旋钮，使激光发射器处于中间位置；B22、将激光探测器放置于靠近发射器处的测量基准点A，调整激光探测器的高度， 使激光经过探测器标靶中心，随后固定探测器的高度位置，防止移动；B23、将激光探测器依次放置于另外两处测量基准点B、C，调整激光发射器的基座上与测量基准点相对应的旋钮，分别使在两处测量基准点时激光发射器发射的激光都能经过激光探测器的标靶中心；否则进行步骤B24 ；B24、重复B22、B23步骤的过程，直至达到以上目的；B3、精调激光发射器调整激光发射器基座旋钮，使激光束扫掠面在三个基准点时的激光探测器读数在0. Olmm以内，具体包括如下步骤B31、将激光探测器放置于激光发射器处的基准点A，将激光探测器读数置零；B32、将激光探测器依次放置于另外两处基准点B、C，微调激光发射器的基座上与测量基准点相对应的旋钮，分别使激光探测器读数在0. Olmm以内，否则进行步骤B33 ；B33、重复B31、B32步骤的过程，直至达到以上目的；此时，激光发射器的激光束扫掠面即为测量基准面。C、测量在法兰面上选取测量点，通过激光探测器检测测量点到基准面的距离，从而反映出法兰面的平面度，具体包括如下步骤Cl、根据检验要求和法兰半径的大小确定测量点的数量，测量点沿圆周均布。为了更准确地反映法兰面的情况所述测量点选取还可以在半径不同的两个圆周上选取；C2、放置激光探测器于基准点A处，将探测器读数置零；C3、沿固定方向依次测量所选点位，并记录测量数据；C4、最后返回基准点A处，检查读数是否为零；C5、将各测量点所测出的测量数据，即各测量点相对于测量基准面的偏差数据标注在测量点分布图上，由分布图上找出最大和最小偏差值，经计算得出平面度，即Δ =最大偏差值-最小偏差值。由于本方案采用的是激光测量设备，设备的工作精度有赖于激光在传播过程中的稳定性，故在进行所述步骤Α、步骤B、步骤C的测量过程中要求测量环境如下空气中无烟尘干扰、热源干扰、震动干扰及光源干扰。采用本发明一种大型法兰平面度检测方法可实现对此类大型法兰机加工面的平面度在任意姿态随时、快速、准确的结果判定。其有益效果是一是由于激光设备具有高精确性的显示结果，检验范围可达40米，对于大型法兰件的测量能保证准确性；二是检验方法与法兰面的姿态无关，可以在任意状态检验，检验结果获取效率高，现场能得出结果；再是使用不依赖于机加工设备的检测手段，使检验具有独立性，其检测精度不受加工设备的影响。
另外此方案也可实现两平面间平行度的检验。
图1是测量基准面及测量基准点位置示意图；图2是激光发射器与被测工件上测量基准点布置位置示意图；图3是激光接收器示意图；图4是法兰平面度实测数据分布图。在图1至图4中，1、测量基准面，2、激光发射器，2-1、支点，2-2、调节钮，3、法兰面， 4、激光探测器，4-1、探测器基座，4-2、可视标靶，5、激光束，A、B、C、测量基准点。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。如图1-图4所示一种大型法兰平面度检测方法，其采用的检测设备是一套激光测平设备，该套激光测平设备具有一个可进行360度旋转的激光发射器，由该发射器可得到一个激光束扫掠面平面，另有一个可指示激光波束中心的位置的探测器，读数精度可以达到0. 001mm。其包括下列步骤A、选取测量基准点在待测法兰面3上选取在圆周上尽量均勻分布的三个点位作为测量基准点，依次标记为基准点A、B、C，以便复检，其中一个测量基准点A优选机加工时的零点。现场选取时，还应该注意尽量避免选在发生加工突变的位置，如切换刀具处。最好处在法兰面结构较稳定处，如在有加强筋板的位置。若出现基准点两侧的读数明显异于基准点处的读数，则说明基准点为突变点，基准点的选择不当。此时，可根据测量结果重新选择基准点，或可通过绘制测量结果分布图，重新选择基准点。B、确定测量基准面确定一个与待测法兰面3平面相平行的平面作为测量基准面 1，具体包括如下步骤Bi、激光发射器2安放在固定位置激光发射器2配有一个可进行微调的具有强磁力的基座，该基座具有一个支点和两个相互垂直方向上的调节钮2-2。将激光发射器2架设在待检法兰面3上或靠近法兰面3的其它固定夹具上，使其靠近其中一个测量基准点A处， 并使激光束5尽可能多的覆盖到法兰面3 ；激光发射器2的两个基座调节钮2-2与支点2-1连线的延长线分别尽可能靠近另外两个基准点方向，目的是加快基准平面的确定过程，并使调节旋钮时，激光束5在所对应的基准点处移动量较大，并在其余两基准点处移动量较小。从原理上讲，无论发射器如何摆放，都可以调节确定基准平面，但操作过程的反复次数会有不同。调节钮与支点连线的延长线越靠近基准点，越有利于快速调节确定基准面；另外还需保证所发射的激光束5，距离法兰面有充足的高度，具体是保证激光发射器2的基座底部不得低于所检测法兰平面30mm。B2、粗调激光发射器调整激光发射器基座，使激光束5扫掠面在三个基准点处都经过激光探测器4的可视标靶4-2中心，具体包括如下步骤
B21、调整激光发射器基座2的旋钮2-2，使旋钮2_2处于中间位置，使调节旋钮具备向两边调节的充足余量；B22、将激光探测器4放置于靠近发射器处的测量基准点A，调整激光探测器4的高度， 使激光束经过激光探测器标靶4-2的中心，随后固定激光探测器4的高度位置，防止移动；B23、将激光探测器4依次放置于另外两处测量基准点B和C，调整激光发射器2的基座上与测量基准点B和C相对应的旋钮，分别使在测量基准点B和C时激光发射器2发射的激光束5都能经过激光探测器4的标靶4-2的中心；否则进行步骤B24 ；B24、重复B22、B23步骤的过程，直至达到以上目的。B3、精调激光发射器调整激光发射器2的基座旋钮，使激光束5扫掠面在三个基准点A、B和C时的激光探测器4的读数均在0. Olmm以内，具体包括如下步骤B31、将激光探测器4放置于靠近激光发射器2处的基准点A，将激光探测器读数置零；B32、将激光探测器4依次放置于另外两处基准点B和C，微调激光发射器2的基座上与测量基准点相对应的旋钮，分别使激光探测器4的读数在0. Olmm以内，否则进行步骤 B33 ；B33、重复B31、B32步骤的过程，直至达到以上目的；此时，激光发射器2的激光束5扫掠面即为测量基准面1。C、测量在法兰面3上选取测量点，通过激光探测器4检测测量点到测量基准面1 的距离，从而反映出法兰面3的平面度，具体包括如下步骤Cl、根据检验要求和法兰面3半径的大小确定测量点的数量，在本例中选取测量点数为16个，测量点沿圆周均布。为了更准确地反映法兰面的情况所述测量点选取还可以在半径不同的两个圆周上选取；C2、放置激光探测器4于基准点A处，将激光探测器4的读数置零；C3、将激光探测器4沿固定方向依次安置并测量所选点位，观察激光束5扫在激光探测器4上的读数，并记录测量数据；测量顺序可以是沿顺时针，先内圈后外圈等，根据现场需要确定；C4、在依次检测完后，最后返回基准点A处，检查读数是否为零；C5、将各测量点所测出的测量数据，即各测量点相对于测量基准面1的偏差数据标注在测量点分布图上，由分布图上找出最大和最小偏差值，经计算得出平面度，即Δ =最大偏差值-最小偏差值在图4 中，Δ = 0. 046-(-0. 041) = 0. 087mm。由于本方案采用的是激光测量设备，设备的工作精度有赖于激光在传播过程中的稳定性，故在进行所述步骤A、步骤B、步骤C的测量过程中要求测量环境如下空气中无烟尘干扰、热源干扰、震动干扰及光源干扰。另外，在上述测量中，还有以下注意事项1、如果发现读数变化明显，可返回前面的点或基准点处检查读数是否变化。若发生变化，应检查发射器或探测器是否移动。发生移动应重测。2、测量时应保证探测器基座朝向法兰中心点的面固定。3、保证探测底部及测量法兰面处的清洁，如擦去细铁屑、油污等。
权利要求
1.一种大型法兰平面度检测方法，其特征在于包括下列步骤A、选取测量基准点在待测法兰面上选取在圆周上尽量均勻分布的3个点位作为测量基准点，并依次标记为基准点A、B、C，以便复检；B、确定测量基准面确定一个与待测法兰面平面相平行的平面作为测量基准面，具体包括如下步骤Bi、固定激光发射器安放位置将激光发射器架设在待检法兰面上或靠近法兰面的其它固定夹具上，使其靠近其中一个测量基准点处，激光发射器的两个基座调节钮与支点连线的延长线分别尽可能靠近另外两个基准点方向，并保证激光发射器基座底部不低于所检测法兰平面30mm ；B2、粗调激光发射器调整激光发射器基座，使激光束扫掠面在三个基准点处都经过激光探测器可视标靶的中心，具体包括如下步骤B21、调整激光发射器基座旋钮，使旋钮处于中间位置；B22、将激光探测器放置于靠近发射器处的测量基准点A，调整激光探测器的高度，使激光经过探测器标靶中心，随后固定探测器的高度位置，防止移动；B23、将激光探测器依次放置于另外两处测量基准点B、C，调整激光发射器的基座上与测量基准点相对应的旋钮，分别使在两处测量基准点时激光发射器发射的激光都能经过激光探测器的标靶中心；否则进行步骤B24 ；B24、重复B22、B23步骤的过程，直至达到以上目的；B3、精调激光发射器调整激光发射器基座旋钮，使激光束扫掠面在三个基准点时的激光探测器读数在0. Olmm以内，具体包括如下步骤B31、将激光探测器放置于激光发射器处的基准点A，将激光探测器读数置零； B32、将激光探测器依次放置于另外两处基准点B、C，微调激光发射器的基座上与测量基准点相对应的旋钮，分别使激光探测器读数在0. Olmm以内，否则进行步骤B33 ； B33、重复B31、B32步骤的过程，直至达到以上目的； 此时，激光发射器的激光束扫掠面即为测量基准面；C、测量在法兰面上选取测量点，通过激光探测器检测测量点到基准面的距离，从而反映出法兰面的平面度，具体包括如下步骤Cl、根据检验要求和法兰半径的大小确定测量点的数量，测量点沿圆周均布； C2、放置激光探测器于基准点A处，将探测器读数置零； C3、沿固定方向依次测量所选点位，并记录测量数据； C4、最后返回基准点A处，检查读数是否为零；C5、将各测量点所测出的测量数据，即各测量点相对于测量基准面的偏差数据标注在测量点分布图上，由分布图上找出最大和最小偏差值，经计算得出平面度，即 Δ=最大偏差值-最小偏差值。
2.根据权利要求1所述的一种大型法兰平面度检测方法，其特征在于所述步骤A中所选测量基准点中，其中一个测量基准点是机加工的零点。
3.根据权利要求1所述的一种大型法兰平面度检测方法，其特征在于所述步骤Cl中测量点选取可以在半径不同的两个以上圆周上选取。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种大型法兰平面度检测方法，其特征在于所述步骤Α、步骤B、步骤C中要求测量环境如下空气中无烟尘干扰、热源干扰、震动干扰及光源干扰。
全文摘要
本发明公开了一种大型法兰平面度检测方法，其包括下列步骤在法兰平面上选取三个测量基准点；架设激光发射器，以此三个基准点为基础配合激光探测器，确定一个与所检法兰面平行的激光束扫掠面作为测量基准面；确定测量点，并依次逐点进行测量记录数据；根据所测数据计算出法兰的平面度。采用该测量方法可实现对大型法兰机加工面的平面度在任意姿态随时、快速、准确的测定。一是由于激光设备具有高精确性的显示结果，对于大型法兰件的测量能保证准确性；二是检测方法与法兰面的姿态无关，现场检验结果获取效率高；再是检测不依赖于机加工设备做基准，具有独立性，其检测精度不受机加工设备的影响。
文档编号G01B11/30GK102252637SQ20111010497
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者刘田亮, 宋顺, 申厚权, 邹积瑞 申请人:蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司