[发明专利]一种单侧膨胀定心的垂直度激光检测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光测量技术，具体的说，涉及一种利用激光和膨胀定心原理对深孔或盲孔相对于基准面的垂直度进行测量的检测系统及其检测方法。

背景技术

核电蒸汽发生器的管板是核电蒸发器的关键零件，核电设备的安全性给该零件的加工精度提出了更高的要求，如管板的垂直度偏差将直接影响之后支撑板的安装，以及在两万多个矩形排列的管孔内能否准确地穿过长达十几米的U型管束，因此急需快速精准的深孔测量方式。

核电蒸汽发生器的管板大而厚，材料特殊，表面上布置有许多深孔，深孔的精度要求极高，检测难度相当大，是核电设备制造的关键，以60万机组蒸汽发生器为例，9280个直径为Φ19.28mm的深孔，均匀地布置在Φ3477mm，厚度达到585.00mm的高强度低碳合金钢锻件上。

传统的深孔垂直度测量方法是利用芯棒模拟中心轴线，将芯棒插入被测深孔中，以某一侧的端面为基准面，测量中心轴线与端面的角度偏差。但是，若被测深孔的尺寸较小或孔深很大时，测量误差大且芯棒制造困难。此外现有技术中也有利用三坐标进行测量的方法，但是由于设备昂贵且受到场地以及工件大小的限制对于管板零件不适用。

综上所述，现有技术中对深孔的垂直度测量有以下限制和缺陷：1，人为读取记录测量数据，误差较大，测量精度以及测量效率均较低；2，现有技术采用芯棒模拟法，被测深孔的测量长度受到芯棒长度的限制，无法实现方便快捷的测量，且由于芯棒与被测深孔之间为间隙配合，所带来的误差较大。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种能够精准、便捷地测量深孔及盲孔相对于基准面的垂直度的一种单侧膨胀定心的垂直度激光检测系统及其检测方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单侧膨胀定心的垂直度激光检测系统，待测件的前端面加工有深孔或盲孔；单侧膨胀定心的垂直度激光检测系统包括：激光发射器、垂直支座、径向膨胀套筒和激光位置检测装置；激光发射器安装于垂直支座内并从待测件的前端面向深孔或盲孔发出垂直于待测件的前端面的准直激光，在待测件的前端面，准直激光与深孔或盲孔同心；从待测件的前端面插入深孔或盲孔的径向膨胀套筒，一端通过密封环与垂直支座相连，另一端通过密封环与激光位置检测装置相连；径向膨胀套筒充气后紧贴深孔或盲孔的内壁并与深孔或盲孔同轴；激光位置检测装置包括接收准直激光的、垂直于径向膨胀套筒轴线设置的激光接收器，激光接收器的物理中心在径向膨胀套筒的轴线上。

作为一种优选，激光发射器的前端设有圆台状的发射头，后端设有卡扣板；发射头的前端尺寸小于等于深孔或盲孔孔径的三分之一；激光发射器通过卡扣板与垂直支座卡扣连接。

作为一种优选，垂直支座包括支座座身、支座基准板和孔径定心前端头；支座座身内设置激光发射器的安装腔，支座基准板固定在支座座身的前端，孔径定心前端头固定在安装腔的前端并凸出于支座基准板的前方；检测时，孔径定心前端头插入深孔或盲孔，支座基准板的前端面与待测件的前端面平行。

作为一种优选，垂直支座包括限位板、限位弹簧和弹簧后盖；限位板固定在安装腔内，激光发射器卡扣在限位板上实现周向定位，旋紧于支座座身后端的弹簧后盖通过限位弹簧将激光发射器向前顶紧在限位板上实现轴向定位。

作为一种优选，支座基准板的前端面设有多个环绕孔径定心前端头的钢球；检测时，钢球紧贴待测件的前端面。

作为一种优选，垂直支座设有供单侧膨胀定心的垂直度激光检测系统的电线接出的电气外联接口和供径向膨胀套筒充放气的气压外联接口，电气外联接口与计算机相接，气压外联接口与压缩空气机相接。

作为一种优选，激光位置检测装置包括安装外壳，激光接收器位于安装外壳内；安装外壳通过密封环与径向膨胀套筒相接。

作为一种优选，径向膨胀套筒的壁厚小于0.2mm，未充气时的直径比深孔或盲孔的孔径小1-2mm。

作为一种优选，检测时，所述激光接收器在深孔或盲孔中与待测件的前端面的距离为大于等于深孔或盲孔深度的四分之三。