钢管椭圆度测量仪的圆心求解原理
椭圆度作为钢管端部的重要几何尺寸,在保证管道施工进度和质量方面有着重要意义。本研究利用二乘法原理设计该旋转极坐标钢管椭圆度自动测量设备,可以保证椭圆度和周长自动测量精度。实际上,椭圆度误差反映了实际圆与理想圆的径向偏离程度,圆导轨的平面度则反映了实际圆与理想圆的轴向偏离程度。用钢管圆度测量仪测量钢管圆度时,实际被测表平面的位置用极坐标 (R
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钢管椭圆度测量仪的圆心求解原理
椭圆度作为钢管端部的重要几何尺寸,在保证管道施工进度和质量方面有着重要意义。本研究利用二乘法原理设计该旋转极坐标钢管椭圆度自动测量设备,可以保证椭圆度和周长自动测量精度。实际上,椭圆度误差反映了实际圆与理想圆的径向偏离程度,圆导轨的平面度则反映了实际圆与理想圆的轴向偏离程度。用钢管圆度测量仪测量钢管圆度时,实际被测表平面的位置用极坐标 (Ri,θi)表示,其中Ri是半径偏差的观测值,θi是测点的位置相角,该测点的坐标如图1所示。图1 测点坐标示意图直角坐标 (xi,yi)为令小圆心的坐标为 (u1,u2),则相对于此圆心各测点的坐标 (xi′, yi′) 和半径 Ri′分别为:二乘圆心的坐标 (u1,u2)应这样确定,它使半径误差 ei=(Ri′-R)2和E2为小, 其中 E2的计算方法见式(6)这是个非线性二乘问题,求解比较困难。实际上,根据椭圆度误差精度测量的特点,在测量之前必须调整零件的回转轴线,使u1、u2之值很小,满足所谓的 “小偏差假设”;并且,零件的椭圆度误差和其半径相比是微量,称为小误差情况,在这两种情况下半径误差ei可表示为于是,得到二乘法的线性模型半径偏差Ri相当于高度偏差,平均半径R相当于截距,因此,由公式(8)可得二乘圆心和半径分别为小外接圆法只适用于外圆,以包容被测圆轮廓且半径为外接圆圆心为圆心,所作包容被测圆轮廓的两同心圆半径差即为圆度误差。椭圆度测量仪的测量过程设计1测长过程将原测长小车上减速和测长红外传感器改装在钢管椭圆度测量仪的测杆装置上,移动小车向被测钢管运动,当测长减速传感器检测到被测钢管后,移动小车减速,停止运行,完成测长工作。
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椭圆度测量仪机械结构设计
椭圆度测量仪结构设计。主要由移动小车、圆心升降调节机构、圆心水平调节机构、回转测量机构、测杆装置、限位装置和喷标装置等组成,回转测量机构如图4所示,限位装置如图5所示。图3 结构设计总体示意图图4 回转测量机构示意图图5 限位装置示意图移动小车利用原测长小车伺服电机驱动系统,在原导轨上做前进或后退运动;圆心升降调节机构安装在移动小车上,其升降范围可满足焊管直径从508 mm到1 422 mm变化要求,采用电动丝杠调整结构;圆心水平调整机构采用丝杠调节,可使回转测量圆心在水平方向进行调整;钢管椭圆度测量仪设计及应用为了提高钢管椭圆度的测量精度和自动化程度,基于激光测距传感器和小二乘法的圆心算法,结合工厂MES系统中钢管管号信息共享、测量数据的保存和分析等功能,设计开发了一款全自动直缝钢管椭圆度测量仪。回转测量机构在伺服电机的驱动下,带动旋转圆盘上的测杆装置作圆周运动;喷标装置是当被测钢管椭圆度测量结果出现超标时,回转测量机构在反转过程中自动启动气、液电磁阀,依据虹吸原理,高速气流带动微量液体喷射到管壁形成白色圆点,达到椭圆度直径较小位置进行喷涂标记。
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钢管椭圆度测量仪的设计点
(1)使用激光传感器非接触的测量方式,测量距离满足现场使用需要,在(150±50)mm内,测量精度及稳定性高。
(2)激光传感器采集点能达到720个/圈,根据实际需要可调整采集点数量。椭圆度测量精度达到±0.1 mm,周长测量精度达到±1 mm。
(3)开发椭圆度测量软件与MES的数据接口,钢管到位后椭圆度测量设备自动获得被测钢管管号等相关信息,测量后的数据与钢管管号绑定,实现无人操作的智能化生产。
(4)测量后生成测量结果通过两种方式保存:①以数据形式显示在软件中并自动保存至数据库;②以图形形式显示在软件中并且自动上传至服务器。
(5)测量系统会在钢管超标位置自动喷印标识,明显的标示方便后续岗位检查,处理超标钢管。
(6)测量系统换道通过标准模块,换道过程简单、便捷。
北京赛诚工控科技有限责任公司成立于2003年,是从事制管行业自动化控制产品设计和开发的高新技术企业。
公司重点致力于制管行业非标准成套设备的研发。目前公司主要产品有激光自动跟踪系统、超声波探伤系统、钢管椭圆度等外观检测系统、焊缝自动修磨系统等。公司的产品已经在多家企业中得到应用,产品现场适用性好,使用稳定可靠。
企业名片
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北京赛诚工控科技有限责任公司
王经理(True) / |
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