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。對(duì)橢圓度進(jìn)行檢測(cè)的雙向測(cè)徑儀雙向測(cè)徑儀：傳統(tǒng)的單向測(cè)徑儀只從一個(gè)方向檢測(cè)已滿足不了線材現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的要求。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)無法充分反映管端情況,如何實(shí)時(shí)在線測(cè)量鋼管的直徑、橢圓度已成為廠家們關(guān)注的首要問題。目前,國(guó)外已經(jīng)研究出了大口徑鋼管在線檢測(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)。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,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。

橢圓度檢測(cè)儀.產(chǎn)品特征及技術(shù)參數(shù)  

測(cè)量孔徑的同時(shí)可檢測(cè)孔的圓度和橢圓度

內(nèi)置式彈性體提供了連續(xù)的測(cè)力，因此消除了人為因素

通用性高，在單個(gè)測(cè)頭的測(cè)量范圍內(nèi)，可以簡(jiǎn)捷快速的調(diào)整到所需尺寸

技術(shù)參數(shù)  

測(cè)量范圍：Ф0.47-Ф41.1mm（兩點(diǎn)式） Ф4.75-Ф150.6mm（三點(diǎn)式）

測(cè)量深度：可達(dá)2000mm以上

重復(fù)精度：≤1μm   配合臺(tái)架使用時(shí)，重復(fù)精度可達(dá)0.5μm

性誤差：≤1％

橢圓度歷史

關(guān)于圓錐截線的某些歷史：圓錐截線的發(fā)現(xiàn)和研究起始于古希臘。⑦再次對(duì)作為標(biāo)定的鋼管A、B兩端進(jìn)行測(cè)量，查看A、B兩端周長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果與人工量取的數(shù)值一致即標(biāo)定成功，如果偏差大于0。 Euclid, Archimedes, Apollonius, Pappus 等幾何學(xué)大師都熱衷于圓錐截線的研究，而且都有專著論述其幾何性質(zhì)，其中以 Apollonius 所著的八冊(cè)《圓錐截線論》集其大成，可以說是古希臘幾何學(xué)一個(gè)登峰造極的精擘之作。當(dāng)時(shí)對(duì)于這種既簡(jiǎn)樸的曲線的研究，乃是純粹從幾何學(xué)的觀點(diǎn)，研討和圓密切相關(guān)的這種曲線；它們的幾何乃是圓的幾何的自然推廣，在當(dāng)年這是一種純理念的探索，并不寄望也無從預(yù)期它們會(huì)真的在大自然的基本結(jié)構(gòu)中扮演著重要的角色。此事一直到十六、十七世紀(jì)之交，Kepler 行星運(yùn)行三定律的發(fā)現(xiàn)才知道行星繞太陽運(yùn)行的軌道，乃是一種以太陽為其一焦點(diǎn)的橢圓。Kepler 三定律乃是近代科學(xué)開天劈地的重大突破，它不但開創(chuàng)了天文學(xué)的新紀(jì)元，而且也是牛頓萬有引力定律的根源所在。由此可見，圓錐截線不單單是幾何學(xué)家所愛好的精簡(jiǎn)事物，它們也是大自然的基本規(guī)律中所自然選用的精要之一。