CN108627109A - 一种可实现多规格管外径的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现多规格管外径的测量装置，其包括矩形框架，在矩形框架的两纵向支架上分别设有一直线导轨，在其中一直线导轨上设有光栅尺，在矩形框架的内腔上、下部分别设有一激光扫描测量系统，所述激光扫描测量系统均包括扫描箱体、连接框架和接收箱体，所述扫描箱体和接收箱体分别固定在连接框架的两端且处于同一水平面上，且扫描箱体和接收箱体分别与相应侧直线导轨上的滑块固定连接，所述扫描箱体内设有激光器、旋转棱镜和f‑theta透镜，所述接收箱体内设有聚光镜和光电接收器，且f‑theta透镜与聚光镜处于同一直线且相对设置；所述测量装置同时还包括用于上激光扫描测量系统升降的升降调节机构。

Description

一种可实现多规格管外径的测量装置

技术领域

本发明是涉及一种可实现多规格管外径的测量装置，属于工业测量技术领域。

背景技术

随着城市日新月异的发展，服务于城市公用事业的市政给排水、供热、燃气等管网的建设尤为重要，而在市政管网工程的施工过程中，大外径管件的作用是不言而喻的。由于管件在生产过程中受原料和制造工艺等原因的影响，管外径不合格现象是不可避免的，严重的甚至批量不合格，将会影响后续应用，以致给生产企业带来巨大损失，因此，管件的外径检测尤为重要。

而现有技术中关于管外径的测量技术主要是以下两种：一种是人工测量技术，虽然该种技术具有操作方便，设备简单的优点，但存在人为因素误差，测量精度和效率低，并且不能实现现场在线100％检测等缺点；第二种是激光扫描测量技术，其原理图如图1所示，具体测量原理如下：激光器A1发出的光束照射到由匀速同步电机带动多面转镜A6上，经反射旋转形成扫描扇A7，扫描扇A7通过f-theta透镜A2变换为扫描带A8，工件A3放置在扫描带A8中，被部分遮挡的扫描带A8经过双凸透镜A4聚焦到光电接收器A5上，形成了对应于扫描带A8照射和被遮挡所产生的高低电平信号。由于带动转镜旋转的电机是匀速转动的，因此扫描扇A7是由激光束以多面转镜入射点为中心进行等角速度旋转所产生的。f-theta透镜将扫描带A8变换为自上而下匀速水平扫描的扫描带A8，如果知道扫描带A8的扫描速度并且测量出工件遮挡时间，两者相乘便可以知道工件A3的外径。由于其关键的光学部件—扫描透镜一般采用平场扫描透镜，即f-theta透镜A2，而大口径f-theta透镜的制作成本很高，因此用于测量具有大口径(100mm以上)的管件时，若采用大口径f-theta透镜的测量仪器，将存在成本昂贵的问题，关键是受现有技术的影响，目前单一的f-theta透镜的镜头尺寸还不能实现1米以上的外径测量；而目前用于市政供热工程中的保温管的外径已达2米，目前只能采用人工在保温层上扎针来粗略测试保温层厚度从而得到整个外径值，而这种测量方法不仅存在测量精度差、效率低等问题，而且容易给保温层造成破坏导致安全隐患。

另外，一个管件生产企业所生产的管件肯定有多种外径规格以满足不同的应用要求，如果能根据外径规格进行调节，实现一台装置可满足多种外径规格的管件测量要求，将对管件生产企业而言，具有重要价值，但至今未见相关技术和产品的报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种不仅可实现多种规格的管外径测量，而且能实现外径达2米的超大管外径测量的测量装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可实现多规格管外径的测量装置，包括矩形框架，在构成所述矩形框架的两纵向支架的内侧面上分别设有一直线导轨，并且在其中之一的直线导轨上设有光栅尺；以及，在矩形框架的内腔上部设有上激光扫描测量系统，在矩形框架的内腔下部设有下激光扫描测量系统，所述上激光扫描测量系统和下激光扫描测量系统均包括扫描箱体、连接框架和接收箱体，所述扫描箱体和接收箱体分别固定在连接框架的两端且处于同一水平面上，且所述扫描箱体和接收箱体分别与相应侧直线导轨上的滑块固定连接；所述扫描箱体内设有激光器、旋转棱镜和f-theta透镜，所述接收箱体内设有聚光镜和光电接收器，且f-theta透镜与聚光镜处于同一直线且相对设置；同时还包括用于调节上激光扫描测量系统升降的升降调节机构。

一种实施方案，所述升降调节机构是由钢丝绳A、调节摇柄和多个滑轮件A构成，所述钢丝绳A的一端与调节摇柄固定连接，所述钢丝绳A的另一端与构成上激光扫描测量系统的扫描箱体及接收箱体分别固定连接。

进一步实施方案，所述调节摇柄固定连接在构成所述矩形框架的一纵向支架的外侧面上，所述多个滑轮件A固设在矩形框架的顶面上。

一种优选方案，还包括用于平衡上激光扫描测量系统的平衡机构。

进一步实施方案，所述平衡机构是由钢丝绳B、平衡锤和多个滑轮件B构成，所述钢丝绳B的一端与平衡锤固定连接，钢丝绳B的另一端与构成上激光扫描测量系统的连接框架固定连接。

进一步实施方案，所述平衡锤设置在构成所述矩形框架的另一纵向支架的外侧面上，所述多个滑轮件B固设在矩形框架的顶面上。

一种优选方案，在所述矩形框架的周侧固设有多个固定块，在所述矩形框架的底部固设有多个固定座。

一种实施方案，在构成上激光扫描测量系统的连接框架上安装有显示器，所述光栅尺与所述显示器信号连接。

一种实施方案，在构成下激光扫描测量系统的连接框架上安装有操作面板，所述操作面板与中央处理器信号连接。

一种实施方案，所述中央处理器与光电接收器信号连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过设置上、下激光扫描测量系统，由两个独立的激光扫描测量系统分别测量被测物体的上、下边缘，并由光栅尺测量上、下激光扫描测量系统之间的间距，从而计算得到被测管件的外径值，由于采用的激光扫描测量技术为非接触式测量，因此对管件产品不造成损伤，并且操作方便；关键是，本发明将管外径的测量分解为上壁厚、下壁厚及管腔内径三个部分的测量，而上、下壁厚是分别由一f-theta透镜扫描得到，管腔内径是由光栅尺测量得到，由于单侧壁厚在管外径的占比很小，因此，对用于壁厚测量的f-theta透镜的尺寸要求大大降低，自然成本也显著降低，而测量的精度仍然可以得到保证；另外，由于本发明中所述的上、下激光扫描测量系统之间的间距可调节，因此不仅可适合多种规格的管外径的测量，而且可满足超大外径的管件(例如：外径达2米的保温管)的外径检测，具有显著性进步和很强的工业实用价值。

附图说明

图1是背景技术中所述的现有激光扫描测径技术的测量原理图；

图2是本发明实施例提供的一种可实现多规格管外径的测量装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中所述上、下激光扫描测量系统的测量原理图。

图4是本发明实施例所述测量装置在使用时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步详细描述。

实施例

请结合图2和图3所示：本发明提供的一种可实现多规格管外径的测量装置，包括矩形框架1，在构成所述矩形框架1的两纵向支架11a、11b的内侧面上分别设有一直线导轨2a、2b，并且在其中之一的直线导轨2a上设有光栅尺3；以及，在矩形框架1的内腔上部设有上激光扫描测量系统4a，在矩形框架1的内腔下部设有下激光扫描测量系统4b，所述上激光扫描测量系统4a和下激光扫描测量系统4b均包括扫描箱体41a/41b、连接框架42a/42b和接收箱体43a/43b，所述扫描箱体41a/41b和接收箱体43a/43b分别固定在连接框架42a/42b的两端且处于同一水平面上，且所述扫描箱体41a/41b和接收箱体43a/43b分别与相应侧直线导轨上的滑块21固定连接；所述扫描箱体41a/41b内设有激光器411a/411b、旋转棱镜412a/412b和f-theta透镜413a/413b，所述接收箱体43a/43b内设有聚光镜431a/431b和光电接收器432a/432b，且f-theta透镜413a/413b与聚光镜431a/431b处于同一直线且相对设置；同时还包括用于调节上激光扫描测量系统4a升降的升降调节机构5。

在本实施例中：

所述升降调节机构5是由钢丝绳A 51、调节摇柄52和多个滑轮件A 53构成，所述钢丝绳A 51的一端与调节摇柄52固定连接，所述钢丝绳A 51的另一端与构成上激光扫描测量系统4a的扫描箱体41a及接收箱体43a分别固定连接。所述调节摇柄52固定连接在构成所述矩形框架1的一纵向支架11b的外侧面上，所述多个滑轮件A 53固设在矩形框架1的顶面12上。通过调节摇柄52收紧或放松钢丝绳A 51，从而可带动上激光扫描测量系统4a的上升或下降，进而调节上、下激光扫描测量系统4a与4b之间的间距，以满足不同管径的测量要求。

为了保证上激光扫描测量系统4a在每次升降调节后的水平度，还包括用于平衡上激光扫描测量系统4a的平衡机构6，所述平衡机构6是由钢丝绳B 61、平衡锤62和多个滑轮件B 63构成，所述钢丝绳B 61的一端与平衡锤62固定连接，钢丝绳B 61的另一端与构成上激光扫描测量系统4a的连接框架42a固定连接，所述平衡锤62设置在构成所述矩形框架1的另一纵向支架11a的外侧面上，所述多个滑轮件B 63也固设在矩形框架1的顶面12上。

为了增强整个测量装置的稳固性，在所述矩形框架1的周侧固设有多个固定块13，在所述矩形框架1的底部固设有多个固定座14。

为了直观读取光栅尺3的测径数据，在构成上激光扫描测量系统4a的连接框架42a上安装有显示器7，所述光栅尺3与所述显示器7信号连接，这样就可以通过所述显示器7实时精确读取光栅尺3所测量的上、下激光扫描测量系统4a与4b之间的间距值。

另外，在构成下激光扫描测量系统4b的连接框架42b上安装有操作面板8，所述操作面板8与中央处理器(图中未示出)信号连接，所述中央处理器与光电接收器432a、432b均信号连接，所述中央处理器通过获取光电接收器432a、432b及光栅尺3的测径信息，即可按预设的外径计算公式进行外径计算。

图3显示了本发明实施例中所述上、下激光扫描测量系统的测量原理，由图3可见：激光器411a发出的光束照射到由匀速同步电机带动的旋转棱镜412a上，经旋转棱镜412a反射的光束经f-theta透镜413a后变成平行光束414a，平行光束414a经聚光镜431a汇聚在光电接收器432a上，当被测管件9的上侧部置入f-theta透镜413a的焦平面上，部分光线将被遮挡而产生阴影，从而使光电接收器432a所接收的电平信号发生变化；同理，激光器411b发出的光束照射到由匀速同步电机带动的旋转棱镜412b上，经旋转棱镜412b反射的光束经f-theta透镜413b后变成平行光束414b，平行光束414b经聚光镜431b汇聚在光电接收器432b上，当被测管件9的下侧部置入f-theta透镜413b的焦平面上，部分光线将被遮挡而产生阴影，从而使光电接收器432b所接收的电平信号发生变化；中央处理器通过获取光电接收器432a和432b所输入的电平信号，通过事先用已知管径的标准管件进行标定的壁厚与电平信号之间的关系曲线即可分别得到上侧壁厚a值和下侧壁厚b值，而中央处理器通过光栅尺3的测径信息即可得到管腔内径c值，从而由公式L＝a+b+c即可计算得到被测管件的外径值L。

如图4所示，本发明所述测量装置在使用时，先使被测管件9的下边沿92位于下激光扫描测量系统4b的平行激光束的中心线10b上，然后固定被测管件9，再利用升降调节机构5调节上激光扫描测量系统4a的升降至被测管件9的上边沿91正好位于上激光扫描测量系统4a的平行激光束的中心线10a上，再利用平衡机构6对上激光扫描测量系统4a进行水平度调节，再由显示器7读取光栅尺3所测量的关于管腔内径的值并通过操作面板8输给中央处理器，然后启动上激光扫描测量系统4a和下激光扫描测量系统4b的扫描测量，并分别由光电接收器432a和432b(此图中未示出)将所接收到的电平信号输给中央处理器，从而由中央处理器根据计算公式L＝a+b+c即可计算得到被测管件的外径值L。

综上所述可见：本发明不仅可对管件外径进行无损伤测量，而且操作方便，成本低，测量精度高，尤其可适合多种规格的管外径的测量，并且可满足超大外径的管件(例如：外径达2米的保温管)的外径检测，具有显著性进步和很强的工业实用价值。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可实现多规格管外径的测量装置，其特征在于：包括矩形框架，在构成所述矩形框架的两纵向支架的内侧面上分别设有一直线导轨，并且在其中之一的直线导轨上设有光栅尺；以及，在矩形框架的内腔上部设有上激光扫描测量系统，在矩形框架的内腔下部设有下激光扫描测量系统，所述上激光扫描测量系统和下激光扫描测量系统均包括扫描箱体、连接框架和接收箱体，所述扫描箱体和接收箱体分别固定在连接框架的两端且处于同一水平面上，且所述扫描箱体和接收箱体分别与相应侧直线导轨上的滑块固定连接；所述扫描箱体内设有激光器、旋转棱镜和f-theta透镜，所述接收箱体内设有聚光镜和光电接收器，且f-theta透镜与聚光镜处于同一直线且相对设置；同时还包括用于调节上激光扫描测量系统升降的升降调节机构。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述升降调节机构是由钢丝绳A、调节摇柄和多个滑轮件A构成，所述钢丝绳A的一端与调节摇柄固定连接，所述钢丝绳A的另一端与构成上激光扫描测量系统的扫描箱体及接收箱体分别固定连接。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：所述调节摇柄固定连接在构成矩形框架的一纵向支架的外侧面上，所述多个滑轮件A固设在矩形框架的顶面上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置，其特征在于：所述测量装置还包括用于平衡上激光扫描测量系统的平衡机构。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于：所述平衡机构是由钢丝绳B、平衡锤和多个滑轮件B构成，所述钢丝绳B的一端与平衡锤固定连接，钢丝绳B的另一端与构成上激光扫描测量系统的连接框架固定连接。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于：所述平衡锤设置在构成矩形框架的另一纵向支架的外侧面上，所述多个滑轮件B固设在矩形框架的顶面上。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：在所述矩形框架的周侧固设有多个固定块，在所述矩形框架的底部固设有多个固定座。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：在构成上激光扫描测量系统的连接框架上安装有显示器，所述光栅尺与所述显示器信号连接。

9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：在构成下激光扫描测量系统的连接框架上安装有操作面板，所述操作面板与中央处理器信号连接。

10.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于：所述中央处理器与光电接收器信号连接。