一种钢管直径和周长测量装置的制作方法

1.本发明涉及测距传感器、机械、自动控制领域，特别涉及一种钢管直径和周长测量装置。


背景技术：

2.螺旋钢管或者直缝钢管被广泛应用于供水、石油及天然气输送领域，管道系统由多根钢管通过钢管对接焊接组成，为了保证钢管对接处焊缝强度以及对接焊接施工操作，对钢管管端直径及椭圆度或者直径差要求很高，钢管厂在生产钢管时都要严格控制钢管的直径及直径差，由于钢管不是很规则的圆形，而且生产过程测量直径也不易操作，因此，各种大型钢管生产均采用钢卷尺绕在钢管外圆测量钢管周长的方式估算钢管直径，但这种方法，无法对钢管的直径差或者椭圆度做出评定，实际生产中，急需精准容易操作的自动化钢管直径和周长的测量装置，一方面可以提高测量的自动化，节省人力，另一方面自动测量钢管周长的同时可以检测出钢管的直径差或者椭圆度，为进一步改进钢管成型工艺、为用户提供更精准的钢管尺寸参数。现在绝大多数钢管生产企业还是依靠人用钢卷尺绕钢管外圆进行钢管周长的测量，估算钢管直径。实际生产急需一种钢管管径和周长测量装置。


技术实现要素：

3.本发明主要解决的技术问题是提供一种钢管直径和周长测量装置，测距传感器通过连接杆固定于平移台滑块上，平移台底座固定于回转台，测量时回转台以恒定速度旋转一周，测距传感器绕回转台中心轴旋转并连续测量钢管内表面至测距传感器的距离，测量得到的数据被保存在工控机并计算得出钢管直径和周长，通过更换测距传感器连接杆以满足不同管径的测量需求，运用高精度定位板保证在更换连接杆时测距传感器的精准定位，可靠保证测量的精准性，实现钢管直径和周长的自动化测量，降低人工成本、增产增效。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种钢管直径和周长测量装置，包括测距传感器（1）、测距传感器支架（2）、定位板a（3）、锁紧件a（4）、直线轴承a（5）、连接杆（6）、直线轴承b（7）、锁紧件b（8）、定位板b（9）、滑块固定件（10）、平移台（11）、回转台（13）、法兰（15），所述的测距传感器（1）安装于测距传感器支架（2），所述的传感器支架（2）通过螺栓与定位板a（3）固定在锁紧件a（4）上，所述的锁紧件a（4）通过螺栓固定于直线轴承a（5），所述的定位板b（9）通过螺栓固定于锁紧件b（8），所述的锁紧件b8通过螺栓与直线轴承b（7）固定于滑块固定件（10）上，所述的滑块固定件（10）固定于平移台（11）的滑块上，所述的连接杆（6）一端穿过直线轴承a（5）和锁紧件a（4）至定位板a（3），通过锁紧件a（4）的螺栓进行锁紧，所述的连接杆（6）另一端穿过直线轴承b（7）和锁紧件b（8）至定位板b（9），通过锁紧件b（8）的螺栓进行锁紧，所述平移台（11）底座固定于回转台（13）上，所述的回转台（13）通过伺服电动机b（14）驱动可以旋转，所述平移台（11）通过伺服电动机a（12）驱动可以平移测距传感器（1）用于适应不同管径的测量需求，所述的回转台（13）固定于法兰（15），所述的法兰（15）固定于扩径机中心轴端（16）。
5.在本发明一个较佳实施例中，所述钢管直径和周长测量装置还包括钢管（17）、扩径机中心轴端（16）、传感器电缆（18）、电缆a（19）、电缆b（20）、工控机（21）、显示器（22）。
6.所述测距传感器（1）通过传感器电缆（18）接入工控机（21），所述回转台（13）由伺服电动机b（14）驱动，伺服电动机b（14）通过电缆b（20）接入工控机（21），所述平移台（11）由伺服电动机a（12）驱动，伺服电动机a（12）通过电缆a（19）接入工控机（21）。
7.在本发明一个较佳实施例中，所述显示器（22）与工控机（21）相连。
8.在本发明一个较佳实施例中，所述测距传感器（1）选用激光位移传感器，量程范围为30mm～70mm。
9.在本发明一个较佳实施例中，所述的平移台（11）行程为200mm，总长为450mm，用于钢管（17）半径变化量在平移台（11）有效行程范围内时移动测距传感器（1）的位置，确保测距传感器（1）测量距离在有效量程范围内。当钢管（17）半径变化量超过平移台（11）的行程范围时，需要更换连接杆（6）。
10.在本发明一个较佳实施例中，所述连接杆（6）直径为25mm，长度分别为290mm、490mm、690mm、890mm、1090mm，主要根据被测试钢管（17）直径不同，选用不同的连接杆（6），可测量的钢管（17）直径（内径）范围为500mm～2580mm。
11.在本发明一个较佳实施例中，所述定位板a（3）、定位板b（9）主要用于连接杆（6）的精准定位，依靠机械加工件精度进行的精准定位方式更有利于保证钢管（17）直径和周长的测量精度。
12.在本发明一个较佳实施例中，所述锁紧件（4）、锁紧件（8）采用螺栓夹紧方式固定连接杆（6），便于快速更换连接杆（6）。
13.在本发明一个较佳实施例中，所述的测距传感器（1）光学轴线与连接杆（6）轴线在同一直线上，连接杆（6）轴线与回转台（13）旋转轴线垂直相交，因此测距传感器（1）在更换连接杆（6）时绕连接杆（6）轴线发生微小转动时，不会影响测距传感器（1）对钢管（17）直径和周长的测量精度。
14.在本发明一个较佳实施例中，所述的回转台（13）旋转一周时间范围为5～30秒。
15.在本发明一个较佳实施例中，所述的回转台（13）转动速度和转动角度通过控制伺服电动机b（14）的转动速度和转动角度来实现，通过工控机（21）控制伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电动机b（14）。
16.在本发明一个较佳实施例中，所述的测量时回转台（13）以恒定速度旋转一周，测距传感器（1）绕回转台（13）中心轴旋转并连续测量钢管（17）内表面至测距传感器的距离，测到的数据被保存在工控机并计算得出钢管（17）直径和周长。
17.在本发明一个较佳实施例中，所述扩径机中心轴端（16）为企业现有的扩径机中心轴端。
18.本发明的有益效果在于：提供一种钢管直径和周长测量装置，测距传感器通过连接杆固定于平移台滑块上，平移台底座固定于回转台，测量时回转台恒定速度旋转一周，测距传感器绕回转台中心轴旋转并连续测量钢管内表面至测距传感器的距离，测量得到的数据被保存在工控机并计算得出钢管直径和周长，通过更换测距传感器连接杆以满足不同管径的测量需求，运用高精度定位板保证在更换连接杆时测距传感器的精准定位，可靠保证测量的精准性，实现钢管直径和周长的自动化测量，降低人工成本、增产增效。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1为本发明的一种钢管直径和周长测量装置主视图；图2为本发明的一种钢管直径和周长测量装置侧视图；图3为本发明的测距传感器支架及连接杆部件主视图和侧视图；图4为本发明的定位板a主视图和侧视图；图5为本发明的锁紧件a主视图和侧视图；图6为本发明的直线轴承a主视图和侧视图；图7为本发明的连接杆主视图和侧视图；图8为本发明的直线轴承b主视图和侧视图；图9为本发明的锁紧件b主视图和侧视图；图10为本发明的定位板b主视图和侧视图；图11为本发明的滑块固定件主视图和侧视图；图12为本发明的平移台主视图和侧视图；图13为本发明的回转台主视图和侧视图；图14为本发明的回转台与平移台位置关系主视图和侧视图；图15为本发明的法兰主视图和侧视图；图16为本发明的扩径机中心轴端主视图和侧视图；图17为本发明的回转台、法兰、扩径机中心轴端主视图和侧视图；图18为本发明的钢管主视图和侧视图；图中：1、测距传感器；2、测距传感器支架；3、定位板a；4、锁紧件a；5、直线轴承a；6、连接杆；7、直线轴承b；8、锁紧件b；9、定位板b；10、滑块固定件；11、平移台；12、伺服电动机a；13、回转台；14、伺服电动机b；15、法兰；16、扩径机中心轴端；17、钢管；18、传感器电缆；19、电缆a；20、电缆b；21、工控机；22、显示器。
具体实施方式
20.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.参见图1至图18所示，本发明实施例包括：提供一种钢管直径和周长测量装置，所述的测距传感器1安装于测距传感器支架2，所述的传感器支架2通过螺栓与定位板a3固定在锁紧件a4上，所述的锁紧件a4通过螺栓固定于直线轴承a5，所述的定位板b9通过螺栓固定于锁紧件b8，所述的锁紧件b8通过螺栓与直线轴承b7固定于滑块固定件10上，所述的滑块固定件10固定于平移台11的滑块上，所述的连接杆6一端穿过直线轴承a5和锁紧件a4至定位板a3，通过锁紧件a4的螺栓进行锁紧，所述
的连接杆6另一端穿过直线轴承b7和锁紧件b8至定位板b9，通过锁紧件b8的螺栓进行锁紧，所述平移台11底座固定于回转台13上，所述的回转台13通过伺服电动机b14驱动可以旋转，所述平移台11通过伺服电动机a12驱动可以平移测距传感器1用于不同管径的测量需求，所述的回转台13固定于法兰15，所述的法兰15固定于扩径机中心轴端16，所述的测距传感器1通过传感器电缆18接入工控机21，所述的显示器22接入工控机21。所述伺服电动机a12通过电缆a19接入工控机21，伺服电动机b14通过电缆b20接入工控机21。
22.在本发明一个较佳实施例中，所述测距传感器1选用激光位移传感器，量程范围为30mm～70mm。
23.在本发明一个较佳实施例中，所述的平移台11行程为200mm，总长为450mm，用于钢管17半径变化量在平移台11有效行程范围内时移动测距传感器1的位置，确保测距传感器1测量距离在有效量程范围内。当钢管17半径变化量超过平移台11的行程范围时，需要更换连接杆6。
24.在本发明一个较佳实施例中，所述连接杆6直径为25mm，长度分别为290mm、490mm、690mm、890mm、1090mm，主要根据被测试钢管17直径不同，选用不同的连接杆6，可测量的钢管17直径（内径）范围为500mm～2580mm。
25.在本发明一个较佳实施例中，所述定位板a3、定位板b9主要用于连接杆6的精准定位，依靠机械加工件精度进行的精准定位方式更有利于保证钢管17直径和周长的测量精度。
26.在本发明一个较佳实施例中，所述锁紧件a4、锁紧件b8采用螺栓夹紧方式固定连接杆6，便于快速更换连接杆6。
27.在本发明一个较佳实施例中，所述的测距传感器1光学轴线与连接杆6轴线在同一直线上，连接杆6轴线与回转台13旋转轴线垂直相交，因此测距传感器1在更换连接杆6时绕连接杆6轴线发生微小转动时，不会影响测距传感器1对钢管17直径和周长的测量精度。
28.在本发明一个较佳实施例中，所述的回转台13旋转一周时间范围为5～30秒。
29.在本发明一个较佳实施例中，所述的回转台13转动速度和转动角度通过控制伺服电动机b14的转动速度和转动角度来实现，通过工控机21控制伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电动机b14。
30.在本发明一个较佳实施例中，所述扩径机中心轴端16为企业现有的扩径机中心轴端。
31.在本发明一个较佳实施例中，所述的测量时回转台13以固定速度旋转一周，测距传感器1绕回转台13中心轴旋转并连续测量钢管17内表面至传感器的距离，测到的数据被保存在工控机并计算得出钢管17直径和周长。
32.在本发明一个较佳实施例中，所述平移台11行程中心线与回转台13中心线垂直相交，回转台13回转中心至测距传感器支架2前端面即测距传感器1量程起始点的距离为215mm，测距传感器1的读数为35.15mm，则计算得出钢管17被测量点半径为250.15mm，实施例中测距传感器1沿着圆周测量4000个点，因此相邻两次测量得到的半径之间的夹角为360
°
/4000=0.09
°
，相邻两个半径之间的弧长为3.14
×2×
250.15mm
×
0.09
°
/360
°
≈0.393mm，将测量得到的4000个半径对应计算得到4000个弧长累加得到整个圆周的周长，之所以没有直接用测得的一个半径计算圆周周长的主要原因是，钢管不是规则的圆，回转台
13旋转轴可能与钢管17的中心轴不重合，二者会存在一点偏差，因此采用上述计算方法求得周长。
33.综上所述，本发明的提供一种钢管直径和周长测量装置，测距传感器通过连接杆固定于平移台滑块上，平移台底座固定于回转台，测量时回转台以恒定速度旋转一周，测距传感器绕回转台中心轴旋转并连续测量钢管内表面至测距传感器的距离，测量得到的数据被保存在工控机并计算得出钢管直径和周长，通过更换测距传感器连接杆以满足不同管径的测量需求，运用高精度定位板保证在更换连接杆时测距传感器的精准定位，可靠保证测量的精准性，实现钢管直径和周长的自动化测量，降低人工成本、增产增效。
34.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。