[发明专利]一种利用激光位移传感器测量钢管直径的装置及方法

权利要求书

1.一种利用激光位移传感器测量钢管直径的装置，主要包括气缸、气缸升降架(1)、四个滚动轮(2)、传感器安装支架、三个激光位移传感器(4,5,6)和PLC控制系统，气缸升降架(1)由气缸驱动，PLC控制系统控制气缸和三个激光位移传感器(4,5,6)，其特征在于：三个激光位移传感器安装在传感器安装支架，传感器安装支架通过两件万向调节自适应件(7，8)安装在气缸升降架(1)上，四个滚动轮(2)分成二组，每组滚动轮安装在传感器安装支架下部，传感器安装支架能够通过两件万向调节自适应件(7，8)充分保证三个激光位移传感器、四个滚动轮贴合在被测钢管表面。

2.根据权利要求1所述的利用激光位移传感器测量钢管直径的装置，其特征在于：所述的三个激光位移传感器平行、垂直且等间距安装在传感器安装支架上。

3.根据权利要求1所述的利用激光位移传感器测量钢管直径的装置，其特征在于：所述的两件万向调节自适应件(7，8)，第一件万向调节自适应件(7)能保证在轴向方向前后调节，第二件万向调节自适应件(8)能保证在周向方向左右调节。

4.根据权利要求1所述的利用激光位移传感器测量钢管直径的装置，其特征在于：所述的三个激光位移传感器射出来的激光保证相互平行，且三个激光位移传感器的激光点等间距。

5.利用权利要求1－4之一所述的利用激光位移传感器测量钢管直径的装置的方法，其特征在于按以下步骤进行：待检测钢管在检测工位上，接近开关感应到信号，装有测管径传感器安装支架通过气缸收缩，在被检测位置处落下，四个滚动轮刚好完全贴合在钢管表面，且三个测管径的激光位移传感器和钢管的距离在量程范围内；待测量管径激光位移传感器位置稳定下来，PLC控制系统给定开始测量信号，开始读取三个激光位移传感器的距离值，第一激光位移传感器到钢管的距离为L1，第二激光位移传感器点到钢管的距离为L0，第三激光位移传感器点到钢管的距离为L2，第二激光位移传感器偏移钢管中心点的距离为x,第一激光位移传感器和第二激光位移传感器的间距为a，第二激光位移传感器点光斑射到钢管的位置距离钢管中心的垂直距离为h，第一激光位移传感器和第二激光位移传感器到钢管的距离差值d1＝L1-L0，第三激光位移传感器和第二激光位移传感器到钢管的距离差值d2＝L2-L0。根据此结构，结合勾股定理根据可以得到以下公式：

h²+x²＝R²……………………………①

(h-d1)²+(x+a)²＝R²…………………②

(h-d2)²+(x-a)²＝R²…………………③

x＝(d1-d2)(a²-d1d2)/2a(d1+d2)………④

h＝(d1²+d2²+2a²)/2(d1+d2)…………⑤

R²＝x²+h²……………………………………⑥

根据公式①、②、③推算出④、⑤

结合④、⑤，根据⑥计算出R的值；经过多次平均数读取，通过上述数学算法得出当前点的钢管直径；钢管旋转，PLC控制系统读取激光位移传感器的值，通过上述数学计算得到当前点的直径值，为了测量整根钢管各点的直径，需多次测量各个点的直径然后取平均值。