[发明专利]一种螺旋焊管管径在线自动测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于螺旋焊管管径测量技术领域，涉及一种螺旋焊管管径在线自动测量装置及方法。

背景技术

螺旋焊管的生产中，钢管的管径需要进行实时测量，以保证产品质量。目前，常用的测量方式是依靠人工使用钢卷尺，利用周长法测量。此种测量方式虽符合标准要求，但一方面，人工测量受测量人员个人因素影响，测量误差较大；另一方面，由于人工测量存在一定的滞后性，对管径发展的趋势无法及时掌握，通常在管径发生明显变化后才能通过测量发现，导致调整滞后，极易造成钢管因管径超标而废弃或降级，而最重要的是管径无法在线测量，不能实时监测焊管的质量情况。

随着管线建设的发展，实际作业中对钢管管径的要求越来越严格，传统的测量方式因测量频次少、人为误差大等原因，逐渐无法满足实际控制的要求。因此，急需开发一套自动在线管径测量系统，实现高精度的稳定测量。

发明内容

本发明目的在于提供一种螺旋焊管管径在线自动测量装置。测量时，点激光传感器(1)伸入螺旋焊管内，通过控制直流电机(7)驱动旋转轴(3)旋转，带动点激光传感器(1)连续旋转，完成对螺旋焊管管径内径的在线自动测量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

所述的一种螺旋焊管管径在线自动测量装置，包括：点激光传感器(1)，传感器安装座(2)，旋转轴(3)，电滑环(4)，承力支座(5)，联轴器(6)，直流电机(7)，电动位移台(8)，位移台滑块(9)，位移台驱动电机(10)，悬臂(11)。其中，点激光传感器(1)安装在传感器安装座(2)上，传感器安装座(2)与旋转轴(3)连接，旋转轴(3)穿过承力支座(5)内的轴承与联轴器(6)连接，联轴器(6)的另一端与直流电机(7)输出轴连接；承力支座(5)与悬臂(11)连接，悬臂(11)与位移台滑块(9)连接，位移台滑块(9)安装在电动位移台(8)上。

进一步地，电滑环(4)为空心环状结构，套在旋转轴(3)上，动子部分与旋转轴(3)连接，定子部分与承力支座(5)连接。点激光传感器(1)的信号线和供电线分别接在电滑环(2)动子部分的接线口上，信号输出线与外部供电线分别接在电滑环(2)定子部分的接线口上。点激光传感器(1)的信号输出和电力输入通过滑环(2)来转接，以便在连续旋转时不造成线缆缠绕。

进一步地，联轴器(6)直接将直流电机(7)的输出轴和旋转轴(3)连接，实现了直流电机(7)直接驱动旋转轴(3)以及安装在旋转轴(3)上的点激光传感器(1)，保证了动力机构的紧凑性和轻量化，减小了悬臂(11)的负载。

进一步地，位移台滑块(9)在位移台驱动电机(10)的作用下可上下移动，带动悬臂(11)以及与(11)连接的其他部件的上下移动，从而调整点激光传感器(1)的上下位置，使得对于不同大小的螺旋焊管，点激光传感器(1)可以始终大致位于焊管的圆心位置处。

优选地，位移台滑块(9)通过丝杠带动，丝杠由位移台驱动电机(10)直接驱动。

本发明目的还在于提供一种螺旋焊管管径在线自动测量方法。步骤包括：

(1)手动控制电动位移台(8)，调整点激光传感器(1)的上下位置，并通过人眼观测，使点激光传感器(1)大致位于螺旋焊管中心，以便保证待测螺旋焊管在点激光传感器(1)的有效测量范围内；

(2)开启自动测量程序，直流电机(7)驱动旋转轴(3)旋转，带动点激光传感器(1)旋转360度；

(3)处理点激光传感器(1)的测量数据，得到螺旋焊管的直径和椭圆度。

进一步地，所述步骤(3)处理测量数据的具体操作步骤为：

①以点激光传感器(1)的测量中心为原点，建立极坐标系，并将点激光传感器(1)的测量数据对(u_i,v_i,w_i)表示成极坐标形式(ρ_i,θ_i)，其中θ_i＝i·[2π/(t·f)]，f为点激光传感器(1)的测量频率，t为测量时间，i取值范围为1到t·f；

②以极坐标的基轴为X轴，极坐标的原点为原点，建立平面直角坐标系，将数据对(ρ_i,θ_i)投影在X、Y坐标轴上，得到直角坐标数据对(x_i,y_i)，其中x_i＝ρ_i·cosθ_i,y_i＝ρ_i·sinθ_i；