一種鋼管輪廓在線測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于計(jì)量輪廓或曲率，例如測(cè)定外形的方法，尤指一種鋼管輪廓在線 測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓力容器、風(fēng)塔、海洋工程等領(lǐng)域，大直徑鋼管（2000mm~4000mm)的應(yīng)用越來越廣 泛。大直徑鋼管的建造一般需要經(jīng)歷卷制、縱縫焊接、環(huán)縫接長(zhǎng)和焊接等過程。鋼管卷制的 好壞會(huì)直接影響到后面焊接以及組對(duì)的難度和質(zhì)量。測(cè)量鋼管的輪廓就可以間接獲得鋼管 的周長(zhǎng)以及橢圓度，從而判斷鋼管卷制的質(zhì)量。
[0003] 目前測(cè)量鋼管輪廓的方法主要有手工測(cè)量法、圖像法、光學(xué)測(cè)量法等。手工測(cè)量依 靠米尺等工具，對(duì)于大直徑鋼管而言測(cè)量難度大、精度低。圖像法測(cè)量小直徑鋼管輪廓精 度較高，但對(duì)于大直徑的鋼管，對(duì)像素的要求太高，實(shí)現(xiàn)起來較為困難。光學(xué)測(cè)量法目前發(fā) 展迅速，較為成熟的是利用激光位移傳感器來測(cè)量鋼管輪廓，實(shí)現(xiàn)方式主要有旋轉(zhuǎn)臂式(例 如專利CN 102650516 A)、圓形軌道式(例如專利CN 1734233 A)、龍門架式(例如專利CN 102489547 A)等。旋轉(zhuǎn)臂式方法利用一根繞固定軸旋轉(zhuǎn)的臂以及安裝在臂上的激光位移傳 感器來實(shí)現(xiàn)輪廓測(cè)量。圓形軌道式方法是通過在圓管外面放置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓形軌道，軌道 上面安裝可繞軌道運(yùn)行的激光位移傳感器來實(shí)現(xiàn)輪廓測(cè)量。龍門架式方法是通過在龍門架 兩根豎直支撐上安裝激光位移傳感器，并依靠傳感器的同步上下移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)放置在龍門 架中間鋼管的輪廓測(cè)量。光學(xué)測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量速度快、精度高，但是以上三種方式無一 例外都存在由鋼管軸線偏離所引起的誤差問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種鋼管輪廓在線測(cè)量方法。可以 消除由鋼管軸線偏離引起的誤差。
[0005] 所述的測(cè)量方法是通過分作兩組的四個(gè)激光位移傳感器在鋼管兩端交叉安放，同 步上下移動(dòng)對(duì)待測(cè)鋼管進(jìn)行掃描，如此能夠獲得兩組成一定角度且與軸線不垂直的鋼管截 面的輪廓數(shù)據(jù)，再對(duì)這兩個(gè)截面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而能準(zhǔn)確獲得與鋼管軸線垂直的標(biāo) 準(zhǔn)截面輪廓，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輪廓數(shù)據(jù)的處理能直接得到鋼管周長(zhǎng)、橢圓度、平均直徑等參數(shù)。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種鋼管輪廓在線測(cè)量方法， 其特征在于包括如下步驟： 一、 在鋼管端部?jī)蓚?cè)大于鋼管管徑的位置每側(cè)安裝兩個(gè)可同步上下移動(dòng)的激光位移傳 感器，一側(cè)上的一個(gè)激光位移傳感器對(duì)應(yīng)于另一側(cè)的一個(gè)激光位移傳感器為一組，共分為 兩組； 二、 利用兩組激光位移傳感器分別測(cè)量出鋼管的兩組輪廓數(shù)據(jù)； 三、 根據(jù)這兩組輪廓數(shù)據(jù)計(jì)算出其中一組中的激光位移傳感器連線與鋼管徑向截面之 間的夾角； 四、將上述夾角進(jìn)行投影映射，從而得到鋼管徑向截面的輪廓數(shù)據(jù)。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：可以消除由鋼管軸線偏離引起的誤差。
【附圖說明】
[0008] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0009] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中激光位移傳感器安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明激光位移傳感器測(cè)量輪廓的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 參見附圖，本發(fā)明一種鋼管輪廓在線測(cè)量方法實(shí)施例，其特征在于包括如下步 驟： 一、 在鋼管端部?jī)蓚?cè)大于鋼管管徑的位置安裝兩根立柱1、2,第一立柱1上安裝第一激 光位移傳感器3和第二激光位移傳感器4,第二立柱2上安裝第三激光位移傳感器5和第四 激光位移傳感器6，使四個(gè)激光位移傳感器可同步上下移動(dòng)，使所述激光位移傳感器中第一 激光位移傳感器3與第四激光位移傳感器6為第一組，第二激光位移傳感器4與第三激光 位移傳感器5為第二組，每組中的兩個(gè)激光位移傳感器隔著鋼管相對(duì)； 二、 將上述激光位移傳感器同步移動(dòng)到某一高度，啟動(dòng)激光位移傳感器分別測(cè)量出每 一激光位移傳感器對(duì)鋼管壁的距離L3、L 4、L5、L6; 三、依據(jù)第一組激光位移傳感器3、6所測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出鋼管徑向截面在該高度上 的第一弦長(zhǎng)D36=L36-L3" L 6和依據(jù)第二組激光位移傳感器4、5所測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出鋼管徑 向截面在該高度上的第二弦長(zhǎng)D45=L45-L4-L5，并依：計(jì)算出第一組激光 位移傳感器連線與鋼管徑向截面之間的夾角β ;
四、將第一組激光位移傳感器連線與鋼管徑向截面之間的夾角β進(jìn)行投影映射，鋼管 徑向截面輪廓的弦長(zhǎng)D=D45C0sP或D=D36COS (α+β)從而得到鋼管徑向截面的輪廓數(shù)據(jù)。
[0012] 符號(hào)說明： α為第一激光位移傳感器3與第四激光位移傳感器6連線對(duì)第二激光位移傳感器4與 第三激光位移傳感器5連線的夾角。
[0013] β為第一激光位移傳感器3與第四激光位移傳感器6連線對(duì)鋼管徑向截面的夾 角。
[0014] L3表示第一激光位移傳感器所測(cè)得的其對(duì)鋼管壁的距離；L 4表示第二激光位移 傳感器所測(cè)得的其對(duì)鋼管壁的距離；L5表示第三激光位移傳感器所測(cè)得的其對(duì)鋼管壁的距 離山 6表示第四激光位移傳感器所測(cè)得的其對(duì)鋼管壁的距離。
[0015] L36表示第一組激光位移傳感器中兩個(gè)激光位移傳感器3與6之間的距離。
[0016] L45表示第二組激光位移傳感器中兩個(gè)激光位移傳感器4與5之間的距離。
[0017] 為了準(zhǔn)確計(jì)算角度β，可以將測(cè)得的所有高度上的數(shù)值按上式進(jìn)行計(jì)算并求平均 值。最后，直接將傳感器4、5測(cè)得的輪廓形狀按β角投影映射就能得到標(biāo)準(zhǔn)截面的輪廓。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋼管輪廓在線測(cè)量方法，其特征在于包括如下步驟： 一、 在鋼管端部?jī)蓚?cè)大于鋼管管徑的位置安裝兩個(gè)可同步上下移動(dòng)的激光位移傳感 器，一側(cè)上的一個(gè)激光位移傳感器對(duì)應(yīng)于另一側(cè)的一個(gè)激光位移傳感器為一組，共分為兩 組； 二、 利用兩組激光位移傳感器分別測(cè)量出鋼管的兩組輪廓數(shù)據(jù)； 三、 根據(jù)這兩組輪廓數(shù)據(jù)計(jì)算出其中一組中的激光位移傳感器連線與鋼管徑向截面之 間的夾角； 四、 將上述夾角進(jìn)行投影映射，從而得到鋼管徑向截面的輪廓數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼管輪廓在線測(cè)量方法，其特征在于包括如下步驟： 一、 在鋼管端部?jī)蓚?cè)大于鋼管管徑的位置安裝兩根立柱1、2,第一立柱1上安裝第一激 光位移傳感器3和第二激光位移傳感器4,第二立柱2上安裝第三激光位移傳感器5和第四 激光位移傳感器6，使四個(gè)激光位移傳感器可同步上下移動(dòng)，使所述激光位移傳感器中第一 激光位移傳感器3與第四激光位移傳感器6為第一組，第二激光位移傳感器4與第三激光 位移傳感器5為第二組，每組中的兩個(gè)激光位移傳感器隔著鋼管相對(duì)； 二、 將上述激光位移傳感器同步移動(dòng)到某一高度，啟動(dòng)激光位移傳感器分別測(cè)量出每 一激光位移傳感器對(duì)鋼管壁的距離L3、L4、L5、L6; 三、依據(jù)第一組激光位移傳感器3、6所測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出鋼管徑向截面在該高度上 的第一弦長(zhǎng)D36=L36-L3" L 6和依據(jù)第二組激光位移傳感器4、5所測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出鋼管徑 向截面在該高度上的第二弦長(zhǎng)D45=L45-L4-L5，并依十算出第一組激光 位移傳感器連線與鋼管徑向截面之間的夾角β ; 四、將第一組激光位移傳感器連線與鋼管徑向截面之間的夾角β進(jìn)行投影映射，鋼管 徑向截面輪廓的弦長(zhǎng)D=D45C0sP或D=D36COS (α+β)從而得到鋼管徑向截面的輪廓數(shù)據(jù)。
【專利摘要】一種鋼管輪廓在線測(cè)量方法，一、在鋼管端部?jī)蓚?cè)大于鋼管管徑的位置安裝兩個(gè)可同步上下移動(dòng)的激光位移傳感器，一側(cè)上的一個(gè)激光位移傳感器對(duì)應(yīng)于另一側(cè)的一個(gè)激光位移傳感器為一組，共分為兩組；二、利用兩組激光位移傳感器分別測(cè)量出鋼管的兩組輪廓數(shù)據(jù)；三、根據(jù)這兩組輪廓數(shù)據(jù)計(jì)算出其中一組中的激光位移傳感器連線與鋼管徑向截面之間的夾角；四、將上述夾角進(jìn)行投影映射，從而得到鋼管徑向截面的輪廓數(shù)據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)是可以消除由鋼管軸線偏離引起的誤差。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號(hào)】CN105157600
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510286377
【發(fā)明人】許星, 蔣軍, 張建萍, 艾紹武, 李世森
【申請(qǐng)人】深圳赤灣勝寶旺工程有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月30日