[發(fā)明專利]大口徑鋼管管端外徑和橢圓度在線測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110046594.6
• 申請日: 2011-02-28
• 公開（公告）號: CN102650516A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘勝波;吳瑞珉;許曄;喬俊良;金成國;呂常青;楊賽丹;謝仕強(qiáng);徐振亞
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01B11/24
• 代理公司: 上?？歧鲗＠碛邢挢?zé)任公司 31117
• 代理人: 伍賢喆;鄭明輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼管外徑和橢圓度測量領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼管管端外徑和橢圓度在線測量方法及裝置。

背景技術(shù)

大口徑直縫焊管端部的尺寸和形狀誤差，是檢驗其質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，關(guān)系到鋼管是否能順利完成配管焊接，對管道施工進(jìn)度和質(zhì)量，具有重要意義。而隨著管道現(xiàn)場焊接施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，半自動、全自動焊接技術(shù)的不斷應(yīng)用，對鋼管管端的外徑和圓度都提出了越來越嚴(yán)格的要求。如西氣東輸管道工程鋼管技術(shù)規(guī)范中，要求距管端100mm范圍內(nèi)的管端外徑公差在-0.5mm到2.0mm的范圍內(nèi)，橢圓度（即最大外徑與最小外徑之差與名義外徑的比值）不大于0.6%。海底管道用鋼管對鋼管外徑的要求則更為嚴(yán)格。

在鋼管生產(chǎn)過程中，由于原料和制造工藝等各種原因，管端外徑和橢圓度超標(biāo)現(xiàn)象不可避免，嚴(yán)重的甚至批量超標(biāo)，給企業(yè)帶來了巨大的損失。因此，開發(fā)一種切實有效的鋼管管端外徑和橢圓度檢測手段，為后續(xù)精整和修正工藝提供依據(jù)，對于加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量管理、提高產(chǎn)品收得率，顯得尤為必要。

由于生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，受震動、灰塵、潮濕、有害氣體及電磁干擾等諸多因素的影響，尺寸和形狀誤差的在線測量技術(shù)發(fā)展的相當(dāng)緩慢。目前大多數(shù)工廠普遍缺乏相應(yīng)的在線測量技術(shù)設(shè)備，大多采用周長尺測量鋼管外徑，用卡尺測量鋼管的橢圓度（主要測量焊縫及其垂直90°方向外徑，以其差的一半作為橢圓度誤差），判斷該鋼管外徑和橢圓度是否超標(biāo)，并手工將數(shù)據(jù)錄入管理系統(tǒng)。這種基于人工與量具的測量工藝方法，操作方便，設(shè)備簡單，但存在人為因素誤差，測量精度和效率低，不能實現(xiàn)現(xiàn)場在線100%檢測等缺點。而圓度儀和三坐標(biāo)測量儀等測量精度較高的儀器，價格昂貴，對操作環(huán)境和條件的要求極為嚴(yán)格，通常只限于計量室中用于對中小型精密零件的測量，不能用于生產(chǎn)現(xiàn)場。

近年來，隨著光電檢測技術(shù)的發(fā)展，一些廠家和研究人員提出了基于激光掃描傳感器或CCD攝像頭的大直徑在線測量系統(tǒng)，如日本專利JP9229653A,JP2002283729A。測量原理如圖1所示，在鋼管測量點兩側(cè)的上下各設(shè)置一對激光掃描傳感器。第一激光掃描傳感器發(fā)射器20a和第二激光掃描傳感器發(fā)射器21a發(fā)射激光束掃描被測物的上下部邊緣，可以獲知接收器上感應(yīng)到的未被遮蔽的光束長度H1和H2，因此，當(dāng)兩對激光掃描傳感器相對位置固定為H時，減去未被遮蔽的光束長度H1和H2，即可得到鋼管徑向直徑?；诖嗽?，旋轉(zhuǎn)輥帶動待測鋼管4轉(zhuǎn)動，可以對鋼管圓周面多個方向進(jìn)行外徑測量。

激光投影的方法測量精度和自動化程度都較高，缺點是裝置復(fù)雜，占地較大，對應(yīng)不同規(guī)格的鋼管要重新調(diào)整并標(biāo)定兩組激光傳感器之間的距離，操作要求高。而且，鋼管旋轉(zhuǎn)過程中可能存在的振動、搖擺、偏心等因素，都會造成實際測量誤差，且不易克服。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大口徑鋼管管端外徑和橢圓度在線測量方法及裝置，該方法測量時鋼管相對靜止，從而避免了輔助旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶來的測量誤差。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種大口徑鋼管管端外徑和橢圓度在線測量方法，包括以下步驟：

步驟一、接收待測鋼管標(biāo)稱數(shù)據(jù)，確定待測鋼管的標(biāo)稱軸線位置；

步驟二、軸心檢測，選用一對軸心激光位移傳感器，將該兩個軸心激光位移傳感器的探頭對稱背向設(shè)置，從標(biāo)稱軸線位置伸入待測鋼管內(nèi)，在待測鋼管的徑向截面上測量任意兩條弦線的長度，然后做出該兩條弦線的中垂線，兩條中垂線的交點即為截面的軸心；

步驟三、選用一對外徑激光位移傳感器，將該兩個外徑激光位移傳感器的探頭對稱相對設(shè)置，根據(jù)待測鋼管的標(biāo)稱直徑，將兩個外徑激光位移傳感器移動到測量位置，并使兩個外徑激光位移傳感器對準(zhǔn)軸心，開始測量，得到待測鋼管的直徑D；

D=L-l?????

L為兩個外徑激光位移傳感器的探頭之間的間距，

l為兩個外徑激光位移傳感器的探頭到待測鋼管外表面輪廓的距離之和，

步驟四、將兩個激光位移傳感器的探頭繞待測鋼管旋轉(zhuǎn)180度，得到待測鋼管全圓周方向的外徑，通過計算得到待測鋼管的平均直徑和橢圓度。