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大口徑鋼管直徑、橢圓度測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

隨著化工、石油行業(yè)的迅猛發(fā)展,大口徑鋼管的需求量不斷增加,其端面直徑、橢圓度等參數(shù)與生產(chǎn)設(shè)計(jì)指標(biāo)的符合情況直接影響了鋼管終質(zhì)量的優(yōu)劣。國(guó)內(nèi)大部分鋼管生產(chǎn)廠家主要采用人工手動(dòng)的測(cè)量方法,這種測(cè)量方法精度低、效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、信息反饋慢同時(shí)無(wú)法充分反映管端情況,如何實(shí)時(shí)在線(xiàn)測(cè)量鋼管的直徑、橢圓度已成為廠家們關(guān)注的首要問(wèn)題。目前,國(guó)外已經(jīng)研究出了大口徑鋼管在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng),但其價(jià)格昂貴。因此,本文提出了一種大口徑鋼管直徑、橢圓度測(cè)量系統(tǒng),該系統(tǒng)基于激光測(cè)距遍歷原理、圓周遍歷原理和二乘法擬合原理,鋼管固定在V型支架上,激光位移傳感器在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下繞鋼管勻速轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)被測(cè)鋼管進(jìn)行圓周遍歷,激光位移傳感器得到的數(shù)據(jù)為極軸方向的數(shù)據(jù),根據(jù)編碼器的輸出脈沖得到角度數(shù)據(jù),激光位移傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)串口傳送到計(jì)算機(jī),通過(guò)上位機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件即可得到鋼管端面直徑、橢圓度,并將測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)顯示和上傳。首先對(duì)鋼管直徑、橢圓度測(cè)量原理的研究:對(duì)國(guó)內(nèi)內(nèi)外現(xiàn)有檢測(cè)方法分析后,確定以激光位移傳感器為檢測(cè)元件,詳細(xì)介紹激光三角法測(cè)距遍歷原理和圓周遍歷直徑、橢圓度測(cè)量原理。其次數(shù)據(jù)采集模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊是本文的核心模塊。數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)鋼管端面等角度數(shù)據(jù)采集。運(yùn)動(dòng)控制模塊中尋找零位運(yùn)動(dòng)控制法不僅解決了伺服電機(jī)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)不同步的問(wèn)題,同時(shí)還確保激光位移傳感器采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；噴標(biāo)模塊主要用于標(biāo)記直徑位置和周長(zhǎng)超標(biāo)。橢圓度檢測(cè)針對(duì)目前電線(xiàn)、電纜、光纖、光纜、高線(xiàn)、圓鋼、棒材、管材、線(xiàn)材、橡膠、塑料等行業(yè)急需的檢測(cè)問(wèn)題，在外徑在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究一種可實(shí)現(xiàn)高速、高精度、非接觸測(cè)量的橢圓度在線(xiàn)檢測(cè)儀。數(shù)據(jù)上傳模塊主要由測(cè)量數(shù)據(jù)上傳至Microsoft SQL server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)和FTP上傳鋼管端面輪廓描點(diǎn)圖組成。后工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)的測(cè)量精度達(dá)到鋼管直徑、橢圓度測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)要求。本文所設(shè)計(jì)的大口徑鋼管直徑、橢圓度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量效率和精度高、可實(shí)現(xiàn)“在線(xiàn),高速,多部位”的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量與數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)及輸出。

相關(guān)性質(zhì)

由于平面截圓錐（或圓柱）得到的圖形有可能是橢圓，所以它屬于一種圓錐截線(xiàn)。

例如：有一個(gè)圓柱，被截得到一個(gè)截面，下面證明它是一個(gè)橢圓（用上面的一定義）：

將兩個(gè)半徑與圓柱半徑相等的半球從圓柱兩端向中間擠壓，它們碰到截面的時(shí)候停止，那么會(huì)得到兩個(gè)公共點(diǎn)，顯然他們是截面與球的切點(diǎn)。

設(shè)兩點(diǎn)為F1、F2

對(duì)于截面上任意一點(diǎn)P，過(guò)P做圓柱的母線(xiàn)Q1、Q2，與球、圓柱相切的大圓分別交于Q1、Q2

則PF1=PQ1、PF2=PQ2，所以PF1 PF2=Q1Q2

由定義1知：截面是一個(gè)橢圓，且以F1、F2為焦點(diǎn)

用同樣的方法，也可以證明圓錐的斜截面（不通過(guò)底面）為一個(gè)橢圓

北京賽誠(chéng)工控科技有限責(zé)任公司成立于2003年，是專(zhuān)業(yè)從事制管行業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)。

   公司重點(diǎn)致力于制管行業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)成套設(shè)備的研發(fā)。目前公司主要產(chǎn)品有激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、超聲波探傷系統(tǒng)、鋼管橢圓度等外觀檢測(cè)系統(tǒng)、焊縫自動(dòng)修磨系統(tǒng)等。公司的產(chǎn)品已經(jīng)在多家企業(yè)中得到應(yīng)用，產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)適用性好，使用穩(wěn)定可靠。

什么叫橢圓度

在圓形鋼管的橫截面上存在著外徑不等的現(xiàn)象，即存在著不一定互相垂直的大外徑和小外徑，則大外徑與小外徑之差即為橢圓度。為了控制橢圓度，有的鋼管標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了橢圓度的允許指標(biāo)，一般規(guī)定為不超過(guò)外徑公差的80%（經(jīng)供需雙方協(xié)商后執(zhí)行）。

計(jì)算公式為：橢圓度=（大外徑－小外徑）／標(biāo)稱(chēng)外徑＊１００％

公司重點(diǎn)致力于制管行業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)成套設(shè)備的研發(fā)。目前公司主要產(chǎn)品有激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、超聲波探傷系統(tǒng)、鋼管橢圓度等外觀檢測(cè)系統(tǒng)、焊縫自動(dòng)修磨系統(tǒng)等。

鋼管橢圓度測(cè)量裝置制造方法

本實(shí)用新型涉及一種鋼管橢圓度測(cè)量裝置，包括扇形刻度盤(pán)，其特征是：所述扇形刻度盤(pán)直邊的中部設(shè)有螺紋沉孔，沿扇形刻度盤(pán)的弧邊設(shè)有左右對(duì)稱(chēng)的兩段T型槽，T型槽邊緣設(shè)置刻度，T型槽中分別設(shè)置T型塊，T型塊可沿T型槽移動(dòng)；所述扇形刻度盤(pán)的正面設(shè)有兩根測(cè)量桿，兩根測(cè)量桿上分別設(shè)有一通孔和第二通孔，兩根測(cè)量桿分別通過(guò)一通孔和螺栓與扇形刻度盤(pán)的螺紋沉孔轉(zhuǎn)動(dòng)連接；用鋼管圓度測(cè)量?jī)x測(cè)量鋼管圓度時(shí)，實(shí)際被測(cè)表平面的位置用極坐標(biāo)（Ri，θi）表示，其中Ri是半徑偏差的觀測(cè)值，θi是測(cè)點(diǎn)的位置相角，該測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)如圖1所示。兩根測(cè)量桿分別通過(guò)第二通孔和螺栓與左右側(cè)T型槽中的T型塊連接；所述扇形刻度盤(pán)的背面設(shè)有百分表，百分表的測(cè)量頭超出扇形刻度盤(pán)的下邊緣。本實(shí)用新型通過(guò)測(cè)量桿的位置調(diào)節(jié)，可測(cè)量多規(guī)格外徑的鋼管的橢圓度，測(cè)量迅速、準(zhǔn)確、方便、安全。