大口徑鋼管直徑、橢圓度測量系統(tǒng)的硬件設計

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)與生產設計指標的符合情況直接影響了鋼管終質量的優(yōu)劣。對橢圓度進行檢測的雙向測徑儀雙向測徑儀：傳統(tǒng)的單向測徑儀只從一個方向檢測已滿足不了線材現(xiàn)場檢測的要求。國內大部分鋼管生產廠家主要采用人工手動的測量方法,這種測量方法精度低、效率低、工人勞動強度大、信息反饋慢同時無法充分反映管端情況,如何實時在線測量鋼管的直徑、橢圓度已成為廠家們關注的首要問題。目前,國外已經(jīng)研究出了大口徑鋼管在線檢測系統(tǒng),但其價格昂貴。因此,本文提出了一種大口徑鋼管直徑、橢圓度測量系統(tǒng),該系統(tǒng)基于激光測距遍歷原理、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的帶動下繞鋼管勻速轉動,對被測鋼管進行圓周遍歷,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經(jīng)串口傳送到計算機,通過上位機數(shù)據(jù)處理軟件即可得到鋼管端面直徑、橢圓度,并將測量結果實時顯示和上傳。首先對鋼管直徑、橢圓度測量原理的研究:對國內內外現(xiàn)有檢測方法分析后,確定以激光位移傳感器為檢測元件,詳細介紹激光三角法測距遍歷原理和圓周遍歷直徑、橢圓度測量原理。其次數(shù)據(jù)采集模塊、運動控制模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊是本文的核心模塊。數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)鋼管端面等角度數(shù)據(jù)采集。運動控制模塊中尋找零位運動控制法不僅解決了伺服電機與旋轉機構旋轉不同步的問題,同時還確保激光位移傳感器采集數(shù)據(jù)的準確性；噴標模塊主要用于標記直徑位置和周長超標。數(shù)據(jù)上傳模塊主要由測量數(shù)據(jù)上傳至Microsoft SQL server 2008數(shù)據(jù)庫和FTP上傳鋼管端面輪廓描點圖組成。后工業(yè)現(xiàn)場實驗結果表明,本系統(tǒng)的測量精度達到鋼管直徑、橢圓度測量的技術指標要求。本文所設計的大口徑鋼管直徑、橢圓度測量系統(tǒng)測量效率和精度高、可實現(xiàn)“在線,高速,多部位”的實時準確測量與數(shù)據(jù)自動存儲及輸出。

橢圓度檢測儀.產品特征及技術參數(shù)  

測量孔徑的同時可檢測孔的圓度和橢圓度

內置式彈性體提供了連續(xù)的測力，因此消除了人為因素

通用性高，在單個測頭的測量范圍內，可以簡捷快速的調整到所需尺寸

技術參數(shù)  

測量范圍：Ф0.47-Ф41.1mm（兩點式） Ф4.75-Ф150.6mm（三點式）

測量深度：可達2000mm以上

重復精度：≤1μm   配合臺架使用時，重復精度可達0.5μm

性誤差：≤1％

橢圓度歷史

關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再次對作為標定的鋼管A、B兩端進行測量，查看A、B兩端周長測量結果與人工量取的數(shù)值一致即標定成功，如果偏差大于0。 Euclid, Archimedes, Apollonius, Pappus 等幾何學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，其中以 Apollonius 所著的八冊《圓錐截線論》集其大成，可以說是古希臘幾何學一個登峰造極的精擘之作。當時對于這種既簡樸的曲線的研究，乃是純粹從幾何學的觀點，研討和圓密切相關的這種曲線；它們的幾何乃是圓的幾何的自然推廣，在當年這是一種純理念的探索，并不寄望也無從預期它們會真的在大自然的基本結構中扮演著重要的角色。此事一直到十六、十七世紀之交，Kepler 行星運行三定律的發(fā)現(xiàn)才知道行星繞太陽運行的軌道，乃是一種以太陽為其一焦點的橢圓。Kepler 三定律乃是近代科學開天劈地的重大突破，它不但開創(chuàng)了天文學的新紀元，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家所愛好的精簡事物，它們也是大自然的基本規(guī)律中所自然選用的精要之一。