專(zhuān)利名稱：水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法，屬于水工模型試驗(yàn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在水工模型試驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)要對(duì)挑流消能的挑流水舌進(jìn)行測(cè)量，用以確定水舌形態(tài)，落水位置。這些測(cè)量值主要用以判斷水舌在空中的橫向，縱向的拉開(kāi)、碰撞等，在設(shè)計(jì)中幫助確定和優(yōu)化挑坎體型、張角等。在現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)的描述水舌形態(tài)的方式是照相或者錄像，但是由于照相和錄像有非線性失真，不能準(zhǔn)確反映水舌形態(tài)。在試驗(yàn)操作中在小模型上有人利用玻璃板置于水舌側(cè)面進(jìn)行描畫(huà)，但是也存在不同的描繪者產(chǎn)生不同的描繪結(jié)果的問(wèn)題，同時(shí)，當(dāng)模型較大時(shí)無(wú)法找到合適的玻璃板進(jìn)行描繪，操作復(fù)雜。本發(fā)明正是為解決以上問(wèn)題而設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法正是為水工模型試驗(yàn)提供一種方便、快捷、準(zhǔn)確的測(cè)量泄水水舌形狀的方法。具體而言本發(fā)明包括水平導(dǎo)軌，垂直導(dǎo)軌，水平測(cè)距盤(pán)，垂直測(cè)距盤(pán)，幕墻，水平激光測(cè)距儀，垂直激光測(cè)距儀，縱深激光測(cè)距儀，上下同步傳動(dòng)齒條，同步傳動(dòng)齒輪組，水平步進(jìn)電機(jī)，垂直步進(jìn)電機(jī)，中控計(jì)算機(jī)。水平導(dǎo)軌為上下雙軌，以水平方式固定在模型側(cè)面，上下和水平長(zhǎng)度所形成的面涵蓋整個(gè)被測(cè)水舌的側(cè)面；垂直導(dǎo)軌為單軌，兩端用滑套固定在水平導(dǎo)軌上，滑套可以在水平導(dǎo)軌上滑動(dòng)；水平測(cè)距盤(pán)固定在水平導(dǎo)軌的一端；一般情況下固定在水舌射出的一端；水平激光測(cè)距儀固定在垂直導(dǎo)軌上，呈水平狀態(tài)，其測(cè)距激光垂直指向水平測(cè)距盤(pán)；水平步進(jìn)電機(jī)固定在水平導(dǎo)軌的一端，通過(guò)齒條與垂直導(dǎo)軌相連，水平步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)垂直導(dǎo)軌沿水平導(dǎo)軌滑動(dòng)；垂直激光測(cè)距儀固定在與水平激光測(cè)距儀同一位置，與水平激光測(cè)距儀呈垂直狀態(tài)，其測(cè)距激光垂直指向垂直測(cè)距盤(pán)；縱深激光測(cè)距儀固定在垂直測(cè)距盤(pán)上，垂直測(cè)距盤(pán)用滑套固定在垂直導(dǎo)軌上，滑套可以在垂直導(dǎo)軌上滑動(dòng)；垂直測(cè)距盤(pán)通過(guò)齒條與垂直導(dǎo)軌一端的垂直步進(jìn)電機(jī)相連，垂直步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)垂直測(cè)距盤(pán)沿垂直導(dǎo)軌滑動(dòng)；在導(dǎo)軌對(duì)面設(shè)置幕墻用以反射縱深激光測(cè)距儀的激光光線；具體測(cè)距步驟為(1)在中控計(jì)算機(jī)中設(shè)定垂直導(dǎo)軌的總水平移動(dòng)距離，和縱深激光測(cè)距儀的總垂
3直移動(dòng)距離；(2)中控計(jì)算機(jī)向水平步進(jìn)電機(jī)和垂直步進(jìn)電機(jī)發(fā)出移動(dòng)信號(hào)，水平步進(jìn)電機(jī)按照設(shè)定步長(zhǎng)推動(dòng)垂直導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到第1垂線位置，垂直步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定步長(zhǎng)推動(dòng)縱深激光測(cè)距儀沿垂直導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到第一個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)得一個(gè)縱深距離值，返回此距離值到中控計(jì)算機(jī)；(3)中控計(jì)算機(jī)判斷此縱深距離值是否小于縱深激光測(cè)距儀到幕墻的距離，若小于則保存此距離，同時(shí)向水平激光測(cè)距儀和垂直激光測(cè)距儀發(fā)出信號(hào)，測(cè)量水平距離和垂直距離，測(cè)得數(shù)據(jù)返回中控計(jì)算機(jī)；若此縱深距離等于縱深激光測(cè)距儀到幕墻的距離則推動(dòng)縱深激光測(cè)距儀到下一測(cè)點(diǎn)；(4)完成全部測(cè)點(diǎn)測(cè)量后，水平步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)垂直導(dǎo)軌移動(dòng)到下一垂線，縱深激光測(cè)距儀自第一測(cè)點(diǎn)開(kāi)始繼續(xù)測(cè)量縱深距離，直到完成全部垂線和測(cè)點(diǎn)為止。(5)完成全部垂線和測(cè)點(diǎn)的縱深測(cè)量后，中控計(jì)算機(jī)記錄水平距離，垂直距離和縱深距離并在制圖軟件中利用以上三個(gè)距離作為X，y，Z三個(gè)方向的坐標(biāo)完成水舌的形狀繪制。本發(fā)明的有益效果在于1、提供了一種新的更準(zhǔn)確更可靠的水工模型試驗(yàn)測(cè)量水舌的方法；2、可以通過(guò)設(shè)定程序使測(cè)量水舌工作自動(dòng)進(jìn)行。


圖1本發(fā)明機(jī)械裝置總裝示意圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例1獲得水舌形狀圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法正是為水工模型試驗(yàn)提供一種方便、快捷、準(zhǔn)確的測(cè)量泄水水舌形狀的方法。具體而言本發(fā)明包括水平導(dǎo)軌1，垂直導(dǎo)軌2，水平測(cè)距盤(pán)3，垂直測(cè)距盤(pán)4，幕墻 5，水平激光測(cè)距儀6，垂直激光測(cè)距儀7，縱深激光測(cè)距儀8，上下同步傳動(dòng)齒條9，同步傳動(dòng)齒輪組10，水平步進(jìn)電機(jī)11，垂直步進(jìn)電機(jī)12，中控計(jì)算機(jī)13。水平導(dǎo)軌1為上下雙軌，以水平方式固定在模型側(cè)面，上下和水平長(zhǎng)度所形成的面涵蓋整個(gè)被測(cè)水舌的側(cè)面；垂直導(dǎo)軌2為單軌，兩端用滑套14固定在水平導(dǎo)軌1上，滑套14可以在水平導(dǎo)軌 1上滑動(dòng)；水平測(cè)距盤(pán)3固定在水平導(dǎo)軌1的右端；水平激光測(cè)距儀6固定在垂直導(dǎo)軌2上，呈水平狀態(tài)，其測(cè)距激光垂直指向水平測(cè)距盤(pán)3 ；水平步進(jìn)電機(jī)11固定在水平導(dǎo)軌1的一端，通過(guò)上下同步傳動(dòng)齒條9與垂直導(dǎo)軌 2相連，水平步進(jìn)電機(jī)11推動(dòng)垂直導(dǎo)軌2沿水平導(dǎo)軌1滑動(dòng)；垂直激光測(cè)距儀7固定在與水平激光測(cè)距儀6同一位置，與水平激光測(cè)距儀6呈垂直狀態(tài)，其測(cè)距激光垂直指向垂直測(cè)距盤(pán)4 ；縱深激光測(cè)距儀8固定在垂直測(cè)距盤(pán)4上，垂直測(cè)距盤(pán)4用滑套14固定在垂直導(dǎo)軌2上，滑套14可以在垂直導(dǎo)軌2上滑動(dòng)；垂直測(cè)距盤(pán)4通過(guò)齒條與垂直導(dǎo)軌2 —端的垂直步進(jìn)電機(jī)12相連，垂直步進(jìn)電機(jī) 12推動(dòng)垂直測(cè)距盤(pán)4沿垂直導(dǎo)軌2滑動(dòng)；在導(dǎo)軌對(duì)面設(shè)置幕墻5用以反射縱深激光測(cè)距儀8的激光光線；具體測(cè)距步驟為(1)在中控計(jì)算機(jī)13中設(shè)定垂直導(dǎo)軌2的總水平移動(dòng)距離和縱深激光測(cè)距儀8的總垂直移動(dòng)距離；(2)中控計(jì)算機(jī)13向水平步進(jìn)電機(jī)11和垂直步進(jìn)電機(jī)12發(fā)出移動(dòng)信號(hào)，水平步進(jìn)電機(jī)11按照設(shè)定步長(zhǎng)推動(dòng)垂直導(dǎo)軌2運(yùn)動(dòng)到第1垂線位置，垂直步進(jìn)電機(jī)12按設(shè)定步長(zhǎng)推動(dòng)縱深激光測(cè)距儀8沿垂直導(dǎo)軌2運(yùn)動(dòng)到第一個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)得一個(gè)縱深距離值，返回此距離值到中控計(jì)算機(jī)13;(3)中控計(jì)算機(jī)13判斷此縱深距離值是否小于縱深激光測(cè)距儀8到幕墻5的距離，若小于則保存此距離，同時(shí)向水平激光測(cè)距儀6和垂直激光測(cè)距儀7發(fā)出信號(hào)，測(cè)量水平距離和垂直距離，測(cè)得數(shù)據(jù)返回中控計(jì)算機(jī)；若此縱深距離等于縱深激光測(cè)距儀到幕墻的距離則推動(dòng)縱深激光測(cè)距儀8到下一測(cè)點(diǎn)；(4)完成全部測(cè)點(diǎn)測(cè)量后，水平步進(jìn)電機(jī)11驅(qū)動(dòng)垂直導(dǎo)軌2移動(dòng)到下一垂線，縱深激光測(cè)距儀8自第一測(cè)點(diǎn)開(kāi)始繼續(xù)測(cè)量縱深距離，重復(fù)上述步驟直到完成全部垂線和測(cè)點(diǎn)為止。(5)完成全部垂線和測(cè)點(diǎn)的縱深測(cè)量后，中控計(jì)算機(jī)13記錄水平距離，垂直距離和縱深距離并在制圖軟件中利用以上三個(gè)距離作為χ，y，ζ三個(gè)方向的坐標(biāo)完成水舌的形狀繪制。
權(quán)利要求
1.水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法包括水平導(dǎo)軌，垂直導(dǎo)軌， 水平測(cè)距盤(pán)，垂直測(cè)距盤(pán)，幕墻，其特征在于還包括水平激光測(cè)距儀，垂直激光測(cè)距儀， 縱深激光測(cè)距儀，上下同步傳動(dòng)齒條，同步傳動(dòng)齒輪組，水平步進(jìn)電機(jī)，垂直步進(jìn)電機(jī)，中控計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法，其特征在于所述的水平導(dǎo)軌為上下雙軌，以水平方式固定在模型側(cè)面，上下和水平長(zhǎng)度所形成的面涵蓋整個(gè)被測(cè)水舌的側(cè)面；垂直導(dǎo)軌為單軌，兩端用滑套固定在水平導(dǎo)軌上；水平測(cè)距盤(pán)固定在水平導(dǎo)軌的一端；水平激光測(cè)距儀固定在垂直導(dǎo)軌上，呈水平狀態(tài)，其測(cè)距激光垂直指向水平測(cè)距盤(pán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法，其特征在于所述的水平步進(jìn)電機(jī)固定在水平導(dǎo)軌的一端，通過(guò)齒條與垂直導(dǎo)軌相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法，其特征在于所述的垂直激光測(cè)距儀固定在與水平激光測(cè)距儀同一位置，與水平激光測(cè)距儀呈垂直狀態(tài)，其測(cè)距激光垂直指向垂直測(cè)距盤(pán)；縱深激光測(cè)距儀固定在垂直測(cè)距盤(pán)上，垂直測(cè)距盤(pán)用滑套固定在垂直導(dǎo)軌上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法，其特征在于所述的垂直測(cè)距盤(pán)通過(guò)齒條與垂直導(dǎo)軌一端的垂直步進(jìn)電機(jī)相連，垂直步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)垂直測(cè)距盤(pán)沿垂直導(dǎo)軌滑動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法，其特征在于所述的在導(dǎo)軌對(duì)面設(shè)置幕墻用以反射縱深激光測(cè)距儀的激光光線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法，其特征在于具體測(cè)距步驟為(1)在中控計(jì)算機(jī)中設(shè)定垂直導(dǎo)軌的總水平移動(dòng)距離，和縱深激光測(cè)距儀的總垂直移動(dòng)距離；(2)中控計(jì)算機(jī)向水平步進(jìn)電機(jī)和垂直步進(jìn)電機(jī)發(fā)出移動(dòng)信號(hào)，水平步進(jìn)電機(jī)按照設(shè)定步長(zhǎng)推動(dòng)垂直導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到第1垂線位置，垂直步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定步長(zhǎng)推動(dòng)縱深激光測(cè)距儀沿垂直導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到第一個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)得一個(gè)縱深距離值，返回此距離值到中控計(jì)算機(jī)；(3)中控計(jì)算機(jī)判斷此縱深距離值是否小于縱深激光測(cè)距儀到幕墻的距離，若小于則保存此距離，同時(shí)向水平激光測(cè)距儀和垂直激光測(cè)距儀發(fā)出信號(hào)，測(cè)量水平距離和垂直距離，測(cè)得數(shù)據(jù)返回中控計(jì)算機(jī)；若此縱深距離等于縱深激光測(cè)距儀到幕墻的距離則推動(dòng)縱深激光測(cè)距儀到下一測(cè)點(diǎn)；(4)完成全部測(cè)點(diǎn)測(cè)量后，水平步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)垂直導(dǎo)軌移動(dòng)到下一垂線，縱深激光測(cè)距儀自第一測(cè)點(diǎn)開(kāi)始繼續(xù)測(cè)量縱深距離，直到完成全部垂線和測(cè)點(diǎn)為止。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水工模型試驗(yàn)中自動(dòng)測(cè)量泄水水舌形狀的設(shè)備和方法包括水平導(dǎo)軌，垂直導(dǎo)軌，水平測(cè)距盤(pán)，垂直測(cè)距盤(pán)，幕墻，水平激光測(cè)距儀，垂直激光測(cè)距儀，縱深激光測(cè)距儀，上下同步傳動(dòng)齒條，同步傳動(dòng)齒輪組，水平步進(jìn)電機(jī)，垂直步進(jìn)電機(jī)，中控計(jì)算機(jī)。以上各裝置相互連接后，在中控計(jì)算的調(diào)動(dòng)下，可以對(duì)泄水水舌形狀進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，為測(cè)量泄水水舌形狀提供了一種新的更準(zhǔn)確更可靠的方法；可以通過(guò)設(shè)定程序使測(cè)量水舌工作自動(dòng)進(jìn)行。
文檔編號(hào)G01B11/245GK102322821SQ20111021888
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者侯振倫, 桑勝坤, 王暉, 程璐, 趙建鈞, 辜敬德 申請(qǐng)人:水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院