CN108844485A - 一种光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其包括：测量装置和用于可旋转地支撑管体的支撑装置，所述测量装置具有照明部、反射部、图像采集部和测量口，待测量的管体靠近测量口设置；所述照明部用于发出光束，所述光束照射到所述测量口并经过管体表面的反射而向发射部进行照射，最后由图像采集部捕获经由反射部反射后的图像。本发明可以实现对多个管体横截面的椭圆度进行实时测量，测量结果准确率高。
Description
技术领域
本发明涉及光学测量领域，特别涉及一种光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置。
背景技术
椭圆度是指圆柱面的横剖面上最大与最小直径之差。造成管体横截面的椭圆度的原因很多，至少包括：
(1)在粗加工时产生的椭圆度太大，以至精加工时仍然无法校正过来；
(2)在精加工时产生很高的切削温度，再加上冷却条件差，零件表面的热量散不出去，产生了局部变形，造成椭圆度；
(3)管体材料硬度不均匀，磨损情况不一样，结果使管体表面高低不平，或由于调整不当，造成椭圆度；
(4)夹具设计不当，或夹紧力太大，尤其是薄壁管体，精加工后管体易产生变形，造成椭圆度。
然而，在如果管体的椭圆度误差较大，容易造成管体无法安装，因此对于管体的椭圆度通常有十分严格的要求。而为了检测出管体横截面的椭圆度，通常采用手工测定的方法，以抽检的方式进行质量检验，这不仅效率低下，而且无法全面检测出管体的椭圆度情况，检测效果并不理想。
因此，为了克服上述缺陷，本发明提出一种光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其可以实现对多个管体横截面的椭圆度进行实时测量，测量结果准确率高。
为达上述目的，本发明提供一种光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其包括：测量装置和用于可旋转地支撑管体的支撑装置，
所述测量装置具有照明部、反射部、图像采集部和测量口，待测量的管体靠近测量口设置；所述照明部用于发出光束，所述光束照射到所述测量口并经过管体表面的反射而向发射部进行照射，最后由图像采集部捕获经由反射部反射后的图像。
所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其中，所述测量装置还具有透镜部，所述照明部包括连接有光纤的光源，光束通过透镜部朝向测量口进行引导，使光束照射到管体的表面上。
所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其中，所述光纤具有光轴，所述光轴与处于测量口的管体表面之间具有入射角。该入射角大于15°且小于45°。
所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其中，所述反射部包括球面镜，且球面镜的内侧作为反射镜且朝向测量口设置，所述球面镜的法线与光纤的光轴具有60°至150°之间的夹角。
所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其中，所述球面镜与照明部之间设置有平面镜，且平面与球面镜的法线之间的夹角呈钝角。
所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其中，所述图像采集部包括照相机。
所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其中，所述支撑装置具有沿水平方向移动的传送装置，所述传送装置上分别通过轴承连接多个平行设置的转动轴，每个转动轴上沿圆周方向均设置有至少三个弹性支撑件。
所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其中，每个转动轴均由电动机和减速机进行驱动。
所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其中，该测量口的最大径向尺寸为管体直径的1/4～1/2。
所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其中，所述光源选用半导体激光器、白光灯或者氙气灯。
本发明的有益效果是：可以实现对多个管体横截面的椭圆度进行实时测量，测量结果准确率高达99.8％，无需人工测量，大大节省了人力、物力。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为根据本发明的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置的结构示意图；
图2为转动轴的结构示意图；
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请见图1，其为根据本发明的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置的结构示意图。本发明提供一种光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，主要包括：测量装置1和用于可旋转地支撑管体3的支撑装置2。
所述测量装置1包括照明部11、透镜部12、反射部13和图像采集部14。此外，所述测量装置1的其中一侧还设置有测量口15，待测量的管体3靠近测量口15设置。
所述照明部11包括连接有光纤110的光源111，光纤能够几乎没有损失地传输光束。该光源111发出光束112，并且光束112通过透镜部12朝向测量口15进行引导，进而使光束111照射到管体3的表面上，其中透镜部12有助于形成准直的光束112。所述光纤具有光轴113，所述光轴113定义了光束111与处于测量口15的管体3表面之间具有入射角α。优选地，该入射角大于15°且小于45°，更优选为30°。
此外，优选地，所述光源111可选用半导体激光器、白光灯或者氙气灯。再优选地，所述光源111还可包括准直器组件，以允许将准直光束引导到管体的表面上。
所述反射部13包括球面镜131，且球面镜131的内侧作为反射镜且朝向测量口15。球面镜131优选地布置成使得球面镜131的法线133与光纤的光轴113具有60°至150°之间的夹角，优选90°至120°的夹角。选用球面镜可以增强对于测量光束的灵敏性。当然，球面镜131也可以采用平面镜或其他形式的反射结构。
此外，在球面镜131与照明部11之间设置有平面镜132，且平面镜132与球面镜131的法线之间的夹角呈钝角。
所述图像采集部14用于接收平面镜132发射出的光束并成像。优选地，该图像采集部14包括照相机141，特别是数字照相机或CCD(电荷耦合器件)照相机，该照相机141的镜头前方设置有焦距等于到球面镜131的距离的透镜142，这使得照相机141的焦距可以被调节到无穷大，因此这允许数字照相机或CCD照相机来分解时间上的快速改变。所述透镜142接收来自平面镜132反射的光。
该图像采集部14检测部件捕获该球面镜131的图像。这十分必要，因为球面镜131上可见的分布图案仅仅代表瞬时图像。为了执行对该分布图案的进一步处理以及比较不同的分布图案，必须以长期的方式对该图像进行成像和存储。这通过包括辐射灵敏部件并通过该部件来成像分布图案的图像检测部件来执行。优选地，将该图像数字化并且可以在计算机中对由该分布图案给定的信息进行进一步处理。
所述支撑装置2具有沿水平方向移动的传送装置，所述传送装置上分别通过轴承连接多个平行设置的转动轴21(如图2所示)，每个转动轴21均由电动机和减速机进行驱动。每个转动轴21上沿圆周方向均设置有至少三个弹性支撑件22，当管体3套设在转动轴21上时，弹性支撑件22能够对管体3进行支撑固定，使得转动轴21在转动时，管体3会随着转动轴21进行转动，而不会相对于转动轴21转动。换言之，二者的转动速度是一致的。
所述传送装置可选用皮带进行传输，也可以选用其他形式的传送装置。由于传送装置的结构较为普遍，因此不予赘述且未示出。
所述支撑装置2能够根据管体3的管径更换尺寸适合的转动轴21和弹性支撑件22，从而保证管体的表面处于测量装置1的测量口15处。
优选地，该测量口15的最大径向尺寸为管体直径的1/4～1/2。
本发明的工作原理是：首先，启动支撑装置2，使得管体3由转动轴21驱动进行旋转，并且由传送装置驱动进行水平移动。同时，启动测量装置1，由光源111发出光束112，该光束通过透镜部12而照射到此时恰好位于测量口1处的管体3表面上，散射和/或折射的光向球面镜131的方向照射，之后经由平面镜132的反射以及照相机141的透镜142接收之后由照相机捕获球面镜131上的图像，经由计算机进行计算分析，从而得出每个管体旋转360°之后所获得的图像是否一致，如果误差范围在1％以下，则判定管体横截面的椭圆度是符合要求的，反之，则需要锁定相应管体，进行矫正的操作。
综上所述，本发明的有益效果是：可以实现对多个管体横截面的椭圆度进行实时测量，测量结果准确率高达99.8％，无需人工测量，大大节省了人力、物力。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，包括：测量装置和用于可旋转地支撑管体的支撑装置，
所述测量装置具有照明部、反射部、图像采集部和测量口，待测量的管体靠近测量口设置；所述照明部用于发出光束，所述光束照射到所述测量口并经过管体表面的反射而向发射部进行照射，最后由图像采集部捕获经由反射部反射后的图像。
2.根据权利要求1所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，所述测量装置还具有透镜部，所述照明部包括连接有光纤的光源，光束通过透镜部朝向测量口进行引导，使光束照射到管体的表面上。
3.根据权利要求2所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，所述光纤具有光轴，所述光轴与处于测量口的管体表面之间具有入射角。该入射角大于15°且小于45°。
4.根据权利要求3所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，所述反射部包括球面镜，且球面镜的内侧作为反射镜且朝向测量口设置，所述球面镜的法线与光纤的光轴具有60°至150°之间的夹角。
5.根据权利要求3所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，所述球面镜与照明部之间设置有平面镜，且平面与球面镜的法线之间的夹角呈钝角。
6.根据权利要求1所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，所述图像采集部包括照相机。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，所述支撑装置具有沿水平方向移动的传送装置，所述传送装置上分别通过轴承连接多个平行设置的转动轴，每个转动轴上沿圆周方向均设置有至少三个弹性支撑件。
8.根据权利要求7所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，每个转动轴均由电动机和减速机进行驱动。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，该测量口的最大径向尺寸为管体直径的1/4～1/2。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的光学实时测量管体横截面的椭圆度的装置，其特征在于，所述光源选用半导体激光器、白光灯或者氙气灯。
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