一種利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置，結構為氣缸升降架由氣缸驅動，PLC控制系統控制氣缸和三個激光位移傳感器，三個激光位移傳感器安裝在傳感器安裝支架，傳感器安裝支架通過兩件萬向調節自適應件安裝在氣缸升降架上，四個滾動輪分成二組，每組滾動輪安裝在傳感器安裝支架下部，傳感器安裝支架能夠通過兩件萬向調節自適應件充分保證三個激光位移傳感器、四個滾動輪貼合在被測鋼管表面。本實用新型的測管徑檢測系統能達到精度±0.1mm。
【專利說明】一種利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋼管直徑檢測領域，具體涉及一種利用激光測距傳感器對鋼管直徑進行檢測裝置。
技術背景
[0002]隨著我國經濟的飛速發展，對鋼管產品的需求越來越多，對其質量的要求也越來越嚴格。現在不僅要對鋼管進行超聲波無損檢測，而且還要對鋼管外徑進行測量，保證鋼管直徑的一致性。
[0003]目前，現有檢測鋼管直徑的檢測設備大部分采用光柵、光幕等設備進行測量，設備價格昂貴；而且對于直徑較大的鋼管，無法測量，且設備安裝不方便，占用較大空間。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的為了克服現有技術存在的不足和問題，提供一種利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置，本實用新型提供的裝置專門用來測量鋼管管徑，具有以下優點是:體積小，安裝方便，能測量的直徑范圍很大，適應性強。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]一種利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置，主要包括氣缸、氣缸升降架、四個滾動輪、傳感器安裝支架、三個激光位移傳感器和PLC控制系統，氣缸升降架由氣缸驅動，PLC控制系統控制氣缸和三個激光位移傳感器，其特征在于:三個激光位移傳感器安裝在傳感器安裝支架，傳感器安裝支架通過兩件萬向調節自適應件安裝在氣缸升降架上，四個滾動輪分成二組，每組滾動輪安裝在傳感器安裝支架下部，傳感器安裝支架能夠通過兩件萬向調節自適應件充分保證三個激光位移傳感器、四個滾動輪貼合在被測鋼管表面。
[0007]所述的三個激光位移傳感器平行、垂直且等間距安裝在傳感器安裝支架上。
[0008]所述的兩件萬向調節自適應件，第一件萬向調節自適應件能保證在軸向方向前后調節，第二件萬向調節自適應件能保證在周向方向左右調節。
[0009]所述的三個激光位移傳感器射出來的激光保證相互平行，且三個激光位移傳感器的激光點等間距。
[0010]利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置的方法，其特征在于按以下步驟進行:待檢測鋼管在檢測工位上，接近開關感應到信號，裝有測管徑傳感器安裝支架通過氣缸收縮，在被檢測位置處落下，四個滾動輪剛好完全貼合在鋼管表面，且三個測管徑的激光位移傳感器和鋼管的距離在量程范圍內；待測量管徑激光位移傳感器位置穩定下來，PLC控制系統給定開始測量信號，開始讀取三個激光位移傳感器的距離值，第一激光位移傳感器到鋼管的距離為LI，第二激光位移傳感器點到鋼管的距離為L0，第三激光位移傳感器點到鋼管的距離為L2，第二激光位移傳感器偏移鋼管中心點的距離為X，第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器的間距為a，第二激光位移傳感器點光斑射到鋼管的位置距離鋼管中心的垂直距離為h，第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器到鋼管的距離差值dl =L1-L0，第三激光位移傳感器和第二激光位移傳感器到鋼管的距離差值d2 = L2-L0。根據此結構，結合勾股定理根據可以得到以下公式:
[0011]h2+x2 = R2.................................①
[0012](h-dl)2+ (x+a)2 = R2.....................②
[0013](h-d2)2+ (x-a)2 = R2.....................③
[0014]X= (dl_d2) (a2_dld2)/2a (dl+d2).........④
[0015]h = (dl2+d22+2a2)/2(dl+d2)............⑤
[0016]R2 = x2+h2..........................................⑥
[0017]根據公式①、②、③推算出④、⑤
[0018]結合④、⑤，根據⑥計算出R的值；經過多次平均數讀取，通過上述數學算法得出當前點的鋼管直徑；鋼管旋轉，PLC控制系統讀取激光位移傳感器的值，通過上述數學計算得到當前點的直徑值，為了測量整根鋼管各點的直徑，需多次測量各個點的直徑然后取平均值。通過計算，能得到最大和最小的鋼管直徑，故橢圓度也可以測量出來。
[0019]本實用新型的測管徑檢測系統能達到精度±0.1mm。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的測量鋼管直徑系統正視圖。
[0021]圖2為本實用新型的測量鋼管直徑系統俯視圖。
[0022]圖3為本實用新型測量鋼管直徑系統的測量方式圖。
【具體實施方式】
[0023]綜合附圖對本實用新型作進一步的描述
[0024]如圖1、圖2所示，一種利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置，主要包括氣缸、氣缸升降架1、四個滾動輪2、傳感器安裝支架、三個激光位移傳感器(4，5，6)和PLC控制系統，氣缸升降架I由氣缸驅動，PLC控制系統控制氣缸和三個激光位移傳感器(4，5，6)，其特征在于:三個激光位移傳感器(4，5，6)安裝在傳感器安裝支架，傳感器安裝支架通過兩件萬向調節自適應件(7，8)安裝在氣缸升降架I上，四個滾動輪2分成二組，每組滾動輪2安裝在傳感器安裝支架下部，傳感器安裝支架能夠通過兩件萬向調節自適應件(7，8)充分保證三個激光位移傳感器(4，5,6),四個滾動輪2貼合在被測鋼管3表面；所述的三個激光位移傳感器(4，5，6)平行、垂直且等間距安裝在傳感器安裝支架上；所述的兩件萬向調節自適應件(7，8)，第一件萬向調節自適應件7能保證在軸向方向前后調節，第二件萬向調節自適應件8能保證在周向方向左右調節；所述的三個激光位移傳感器(4，5，6)射出來的激光保證相互平行，且三個激光位移傳感器的激光點等間距。
[0025]如圖3所示，利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置的方法，其特征在于按以下步驟進行:待檢測鋼管在檢測工位上，接近開關感應到信號，裝有測管徑傳感器安裝支架通過氣缸收縮，在被檢測位置處落下，四個滾動輪2剛好完全貼合在鋼管3表面，且三個測管徑的激光位移傳感器(4，5,6)和鋼管3的距離在量程范圍內；待測量管徑激光位移傳感器位置穩定下來，PLC控制系統給定開始測量信號，開始讀取三個激光位移傳感器的距離值，三個激光位移傳感器(4，5，6)三點等間距安裝，第一激光位移傳感器4和第二激光位移傳感器5之間的間距等于第二激光位移傳感器5和第三激光位移傳感器6之間的間距。且三個點之間相互平行，第一激光位移傳感器4到鋼管的距離為LI，第二激光位移傳感器5點到鋼管的距離為L0，第三激光位移傳感器6點到鋼管的距離為L2，第二激光位移傳感器5偏移鋼管中心點的距離為X，第一激光位移傳感器4和第二激光位移傳感器5的間距為a，第二激光位移傳感器5點光斑射到鋼管的位置距離鋼管中心的垂直距離為h，第一激光位移傳感器4和第二激光位移傳感器5到鋼管的距離差值dl = L1-L0，第三激光位移傳感器6和第二激光位移傳感器5到鋼管的距離差值d2 = L2-L0。根據此結構，結合勾股定理根據(圖3)可以得到以下公式:
[0026]h2+x2 = R2.................................①
[0027](h-dl)2+ (x+a)2 = R2.....................②
[0028](h-d2)2+ (χ-a)2 = R2.....................③
[0029]X= (dl_d2) (a2_dld2)/2a (dl+d2).........④
[0030]h = (dl2+d22+2a2)/2(dl+d2)............⑤
[0031]R2 = x2+h2..........................................⑥
[0032]根據公式①、②、③可以推算出④、⑤
[0033]結合④、⑤，根據⑥可以計算出R的值。鋼管直徑就能測量出來。
[0034]安裝注意要點:①三個傳感器安裝位置要水平，垂直
[0035]②三個傳感器的間距要精確
[0036]③安裝傳感器的支架要萬向活動，探頭落在鋼管上要充分貼合，不能有輪子處于懸空狀態
[0037]調試注意要點:①多次測量取平均值
[0038]②激光位移傳感器完全落在鋼管上再開始測量。
[0039]③為了使測量值更準確，過濾掉最大最小值，然后再取平均值
[0040]④PLC采集模擬量值時調整積分時間，會使讀取值更準確，更穩定。
【權利要求】
1.一種利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置，主要包括氣缸、氣缸升降架(I)、四個滾動輪(2)、傳感器安裝支架、三個激光位移傳感器(4，5，6)和PLC控制系統，氣缸升降架(I)由氣缸驅動，PLC控制系統控制氣缸和三個激光位移傳感器(4，5，6)，其特征在于:三個激光位移傳感器安裝在傳感器安裝支架，傳感器安裝支架通過兩件萬向調節自適應件(7，8)安裝在氣缸升降架(I)上，四個滾動輪(2)分成二組，每組滾動輪安裝在傳感器安裝支架下部，傳感器安裝支架能夠通過兩件萬向調節自適應件(7，8)充分保證三個激光位移傳感器、四個滾動輪貼合在被測鋼管表面。
2.根據權利要求1所述的利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置，其特征在于:所述的三個激光位移傳感器平行、垂直且等間距安裝在傳感器安裝支架上。
3.根據權利要求1所述的利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置，其特征在于:所述的兩件萬向調節自適應件(7，8)，第一件萬向調節自適應件(7)能保證在軸向方向前后調節，第二件萬向調節自適應件(8)能保證在周向方向左右調節。
4.根據權利要求1所述的利用激光位移傳感器測量鋼管直徑的裝置，其特征在于:所述的三個激光位移傳感器射出來的激光保證相互平行，且三個激光位移傳感器的激光點等間距。
【文檔編號】G05B19/05GK204154282SQ201420594381
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】王子成, 周友鵬, 韓冬, 胡凱, 聶偉 申請人:武漢中科創新技術股份有限公司