[发明专利]管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明自动检测技术领域，具体涉及一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，本发明还涉及利用该检测装置进行检测的方法。

背景技术

近年来，出于工业生产和生活的需要，对精密管件内沟槽的精度要求也越来越高。主要应用在航空航天、兵器制造、交通运输、机器制造、核工业、石油探测、医疗和城市地下管道等领域。这些形状、大小、材质各异的管件在生产时和使用过程中的相关参数都需要严格的检测。由于管件内腔的封闭性、不可见性、空间狭小性、内沟槽狭窄性和环形沟槽弧长不易测量等因素给管内环形沟槽的几何参数检测带来了很大困难，而传统的方法并不能满足测量要求。因此如何快速有效地检测管内周向环形窄沟槽的几何参数是具有实用价值意义的，并且一直以来都是一个难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，解决目前管内环形窄沟槽几何参数的检测难题。

本发明所采用的技术方案是,一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，包括轴向移动装置和径向移动装置，轴向移动装置上设置有V型槽和夹持皮带，V型槽和夹持皮带用于固定被测管件，径向移动装置与水平的承载台连接，承载台上设置有电机，电机与连接有一个带缝圆盘，缝圆盘的上方设置有光电传感器。

本发明的特征还在于，

电机连接有台架，台架与电机之间设置有一个轴承，轴承用于支撑台架；台架上安装有激光位移传感器，台架还连接有延伸支架，延伸支架的末端有一个透光小孔，在所述透光小孔的上方安装有全反射棱镜，延伸支架伸入被测管件的内部。

带缝圆盘的边缘开有一条定位缝；在电机的后方设置有旋转编码器。

由激光位移传感器发射的激光光线经过全反射棱镜后，与被测管件的中心轴线垂直，射向被测管件的内表面。

本发明的另一目的是提供一种利用该检测装置进行检测的方法，

本发明的另一技术方案是，一种利用管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置进行检测的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，采集待测管件无沟槽的内壁数据信号；

步骤2，采集待测管件有沟槽的内壁数据信号；

步骤3，利用上位机进行数据处理，拟合并计算出待测管件无沟槽内壁圆的半径以及环形沟槽拟合圆的半径；

步骤4，计算求出管内窄沟槽的深度h和弧长s；

步骤5，对沟槽位置进行标记。

本发明的特征还在于，

步骤1具体为，

首先上电检查，若装置各部分工作正常则开始测量。先操作轴向移动装置让激光光线照射到环形窄沟槽旁边到3毫米处的管壁上，然后开启电机。电机控制带缝圆盘开始旋转，当带缝圆盘的定位细缝经过光电传感器时即经过绝对零位时，旋转编码器发出脉冲，同时下位机拾取激光位移传感器所检测到的数据，即旋转编码器每旋转过一个角度当量时旋转中心到管壁的距离，设为e_i(i＝0,1,2…N,N为一个圆周采集点个数)。直到带缝圆盘的定位细缝再次经过光电传感器时即再次经过绝对零位时数据采集结束，电机反转还原至初始测量位置，以防电线及传输线的多次缠绕。

步骤2具体为，

操作轴向移动装置，使激光光线照射到沟槽内。同上述操作，电机开启，开始采集有沟槽的圆周的数据，即旋转编码器每旋转过一个角度当量时旋转中心到管壁的距离，设为f_i(i＝0,1,2…N,N为一个圆周采集点个数)。同样第二次到达绝对零位时，即当带缝圆盘完成一周旋转时，采集结束，电机再次反转还原至初始测量位置。

步骤3具体为：

步骤3.1，将步骤1和步骤2中下位机(单片机)所采集的数据上传至上位机(计算机)后，将待测管件的无沟槽的圆周数据e_i与待测管件的有沟槽的圆周数据f_i进行比较。

步骤3.2，进行拟合计算，求出待测管件的无沟槽内壁拟合圆的半径；

设激光光线的回转中心为坐标原点，通过绝对零位后所采集的第一个点与回转中心的连线为纵坐标，过回转中心并垂直于纵坐标的直线为横坐标。设管内壁各采集点的坐标为(X_i,Y_i)(i＝0,1,2,3…N，N为一个圆周采集点个数)，(A,B)是拟合后的圆心坐标，R₁为无沟槽管内壁的拟合圆半径，R₂为沟槽拟合圆半径。

已知旋转编码器每旋转一个当量的角度为设采集每一个数据时已旋转过的角度为θ_i，则