[发明专利]空间曲线型长距离微细管道内表面形貌测量检测方法

摘要

本发明公开了一种空间曲线型长距离微细管道内表面形貌测量检测方法。该管道内表面形貌测量仪主要由二维位置传感器、半导体激光器、透明窗、微型马达、扫描镜、反射镜、会聚透镜、接收透镜组等部分组成。从激光器出射的光束经过两次反射后在管道内壁上形成一个细小光斑，该光斑被二维位置传感器接收。根据二维位置传感器产生的电流信号以及测量仪的结构参数，计算出该光斑点在局部三维坐标系中的位置。微型马达带动扫描镜旋转一周，得到管道内壁一个截面上所有采样点的位置。该测量仪适用于内径为Φ9～Φ11mm，曲率半径大于100mm的曲线型微细管道内壁的缺陷检测和三维测量，测量精度可以达到±0.1mm。

主权项

1、一种空间曲线型长距离微细管道内表面形貌检测方法，其特征在于：方法的步骤为：1)激光器出射光束经扫描镜和反射镜两次反射后，在管道内壁上形成一个微小的光斑D，该光点由透镜接收后在二维位置传感器光敏面上得到像点N，设点D和点N到测量仪中轴线的距离分别为R和r，反射镜的偏转角为θ，透镜主面间距为d，点B是激光束在扫描镜面的投射点，而点B’是B关于带孔反射镜面的对称点；L表示点B’到二维位置传感器光敏面的距离，f表示透镜左主面到二维位置传感器光敏面的距离；则根据光学几何关系求得管道内壁上点D到测量仪中轴线的距离：$R=\frac{r(L-f-d+a+b)}{f+r/\tan 2\theta }$ 其中a和b根据透明窗的厚度、折射率以及激光的入射角度求得；2)以二维位置传感器接收透镜的中心O为原点，测量仪中轴线OC为z轴，建局部三维坐标系，管道内壁上一点D的位置表示为：$\left\{\begin{array}{c}x=R\cos \omega \\ y=R\sin \omega \\ z=L+a-f-R/\tan 2\theta -d/2\end{array}\right.$ 其中ω为OpN和Opu的夹角，表示扫描镜的旋转角度；3)管道内表面形貌测量仪在管道中静止不动，而微型马达带动扫描镜绕检测器中轴线旋转360°，计算出管道内壁一个截面环上各个采样点的位置坐标；4)当相邻两采样点到测量仪中轴线的距离差小于0.1mm时，则该采样位置未存在缺陷；当相邻两采样点到测量仪中轴线的距离差大于0.1mm，则该采样位置存在缺陷。