大口径钢管直径、椭圆度测量系统的硬件设计
随着化工、石油行业的迅猛发展,大口径钢管的需求量不断增加,其端面直径、椭圆度等参数与生产设计指标的符合情况直接影响了钢管终质量的优劣。国内大部分钢管生产厂家主要采用人工手动的测量方法,这种测量方法精度低、效率低、工人劳动强度大、信息反馈慢同时无法充分反映管端情况,如何实时在线测量钢管的直径、椭圆度已成为厂家们关注的首要问题
不圆度检测中心
大口径钢管直径、椭圆度测量系统的硬件设计
随着化工、石油行业的迅猛发展,大口径钢管的需求量不断增加,其端面直径、椭圆度等参数与生产设计指标的符合情况直接影响了钢管终质量的优劣。国内大部分钢管生产厂家主要采用人工手动的测量方法,这种测量方法精度低、效率低、工人劳动强度大、信息反馈慢同时无法充分反映管端情况,如何实时在线测量钢管的直径、椭圆度已成为厂家们关注的首要问题。椭圆的透镜（某些截面为椭圆）有汇聚光线的作用（也叫凸透镜），老花眼镜、放大镜和眼镜都是这种镜片（这些光学性质可以通过反证法证明）。目前,国外已经研究出了大口径钢管在线检测系统,但其价格昂贵。因此,本文提出了一种大口径钢管直径、椭圆度测量系统,该系统基于激光测距遍历原理、圆周遍历原理和二乘法拟合原理,钢管固定在V型支架上,激光位移传感器在伺服电机的带动下绕钢管匀速转动,对被测钢管进行圆周遍历,激光位移传感器得到的数据为极轴方向的数据,根据编码器的输出脉冲得到角度数据,激光位移传感器输出的信号经串口传送到计算机,通过上位机数据处理软件即可得到钢管端面直径、椭圆度,并将测量结果实时显示和上传。首先对钢管直径、椭圆度测量原理的研究:对国内内外现有检测方法分析后,确定以激光位移传感器为检测元件,详细介绍激光三角法测距遍历原理和圆周遍历直径、椭圆度测量原理。其次数据采集模块、运动控制模块和数据上传模块是本文的核心模块。数据采集模块实现钢管端面等角度数据采集。运动控制模块中寻找零位运动控制法不仅解决了伺服电机与旋转机构旋转不同步的问题,同时还确保激光位移传感器采集数据的准确性；喷标模块主要用于标记直径位置和周长超标。数据上传模块主要由测量数据上传至Microsoft SQL server 2008数据库和FTP上传钢管端面轮廓描点图组成。后工业现场实验结果表明,本系统的测量精度达到钢管直径、椭圆度测量的技术指标要求。本文所设计的大口径钢管直径、椭圆度测量系统测量效率和精度高、可实现“在线,高速,多部位”的实时准确测量与数据自动存储及输出。
椭圆度测量仪机械结构设计
椭圆度测量仪结构设计。（7）椭圆度超标喷标标记尺寸≤Φ40mm，周长超标做条形标记。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；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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圆管椭圆度测量仪
圆管椭圆度测量仪，上端面靠轮固定在仪表盒顶部，仪表盒里分布有激光测距传感器、单片机、显示屏、陀螺仪和加速度计，仪表盒底部与细伸缩杆连接，细伸缩杆套在粗伸缩杆内，粗伸缩杆底端有靠轮轴，靠轮轴末端有下端垂面靠轮，支点尖固定在粗伸缩杆的底端。当移动小车停止运动一定时间后（设定），回转测量机构带动测杆做逆时针（相对钢管管端）回转运动，激光测距传感器进行数据采集，当回转机构完成360°旋转并停止即完成一周的数据采集。细伸缩杆与粗伸缩杆通过柱形伸缩杆连接夹连接，粗伸缩杆通过组合连接夹与下端面垂直靠轮连接。仪表盒中有可充电电池和充电插口。本实用新型结构简单，单人操作，测量和计算自动完成，可同时获得椭圆度、周长、直径等多组数据，能方便、、的在任何场合使用。
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