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檢測(cè)系統(tǒng),但其價(jià)格昂貴。與蓓達(dá)鐳射儀表公司的DataPro控制器集成，帶來(lái)全方面的流程管理8。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)。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。

鋼管橢圓度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)方案

橢圓度測(cè)量?jī)x可自動(dòng)完成被測(cè)大直徑鋼管兩端的橢圓度、外圓周長(zhǎng)以及直邊的在線測(cè)量，實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果顯示、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)上傳，并在橢圓度超標(biāo)鋼管小直徑處自動(dòng)噴涂標(biāo)記。2.1 適用的鋼管規(guī)格范圍鋼管外徑：Φ508 mm～Φ1 422 mm。

長(zhǎng)度： 8.0～12.5 m。

鋼管直度：管端彎曲度≤4 mm/m，管體彎曲度≤3 mm/m，全長(zhǎng)彎曲度≤30 mm。

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鋼材管材橢圓度計(jì)算方法

鋼管橢圓度計(jì)算： 橢圓度（p）=（D 大-D 小）/[0.5（D 大 D ?。×100%

式中：S 大-鋼管大壁厚（mm） S 小-鋼管小壁厚（mm）。

橢圓度（或不圓度或失圓度）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）。

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