CN109489563A - 一种波纹管方位调整位移检测装置及方法 - Google Patents

一种波纹管方位调整位移检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波纹管方位调整位移检测装置及方法。该装置包括框架，所述框架上设置有激光测距传感器和工业机器人，所述激光测距传感器和工业机器人的电源和数据线连接至工控机，工控机与计算机相连，所述框架上设置有横向位移驱动装置、纵向位移驱动装置，所述纵向位移驱动装置在横向位移驱动装置的驱动下横向移动，所述纵向位移驱动装置上设置有波纹管，所述波纹管在纵向位移驱动装置的驱动下纵向移动，所述波纹管通过电动伸杆与纵向位移驱动装置相连，所述电动伸杆等间隔呈等边三角形安装三个。本发明通过控制波纹管和激光传感器的位置可以从不同方位角实现位移测量，成本低、检测方法更为全面。

Description

一种波纹管方位调整位移检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种波纹管的检测装置及方法，特别涉及一种波纹管方位调整的激光传感器位移检测装置及方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，管道被广泛应用于供暖、供热、石油和天然气输送及各种工业用品制造等领域。然而，由于运输过程中管道温度和压力的变化，导致管道产生热胀冷缩和移动变形，如果不能使这些变化得到补偿，将引起严重的管道运输安全事故。因此，膨胀节作为一种能够吸收由热胀冷缩引起的伸缩变形的弹性元件，可提高管道运输的可靠性和安全性，从而得到了广泛的应用。
波纹管膨胀节波距检测在国内报道不多，常规方法采用手工测量，效率低、测量精度差、劳动强度大，而且自动化程度也不高。江苏省特种设备安全监督检验研究院通过构建波纹管膨胀节测量装置的机械结构，采用激光三维扫描技术，实现了对波纹管膨胀节表面波形数据的点云化采集并通过最小二乘法和曲线拟合算法实现噪声的滤除和有效信号的提取，但是上述检测方法中波纹管或者静止或者在平面上旋转，通过安装在工业机器人上的激光三维扫描传感器可以在水平方向接近或远离波纹管，或者通过升降检测不同高度位置的的波纹管。其采用的激光三维扫描传感器价格昂贵，需要对云点数据进行算法上的筛选和拟合，而且该装置只能测量波纹管的轴向位移。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种波纹管方位调整位移检测装置及方法，首先构建X轴、Y轴、水平旋转、方位调整的波纹管机械装置，其次在装置外侧设置工业机器人以及激光传感器可实现位移、裂缝的检测。本发明适合在实验室波纹管非工况条件时的检测。
本发明采用如下技术手段：
本发明提供一种波纹管方位调整位移检测装置，包括框架，所述框架上设置有激光测距传感器和工业机器人，所述激光测距传感器和工业机器人的电源和数据线连接至工控机，工控机与计算机相连，所述框架上设置有横向位移驱动装置、纵向位移驱动装置，所述纵向位移驱动装置在横向位移驱动装置的驱动下横向移动，所述纵向位移驱动装置上设置有波纹管，所述波纹管在纵向位移驱动装置的驱动下纵向移动，所述波纹管通过电动伸杆与纵向位移驱动装置相连，所述电动伸杆等间隔呈等边三角形安装三个。
更进一步地，所述横向位移驱动装置和纵向位移驱动装置均包括步进电机、丝杆和导轨，所述横向位移驱动装置上设置有丝杆滑块，所述纵向位移驱动装置的导轨固定于丝杆滑块上，所述纵向位移驱动装置上设置有线轨滑块，线轨滑块上方等间隔呈等边三角形安装三个电动伸杆，三个电动伸杆上方为自由平台，自由平台中间开孔，旋转电机设置于自由平台下方，旋转电机上方设有联轴器，联轴器连接旋转平台，波纹管位于旋转平台上方。
更进一步地，所述电动伸杆相互独立控制。
本发明还提供一种波纹管方位调整位移检测方法，包括：
波纹管在X轴、Y轴方向的移动：通过横向位移驱动装置、纵向位移驱动装置控制波纹管在X轴、Y轴方向的移动；
波纹管在水平旋转方向的移动：旋转电机上方的联轴器连接旋转平台，旋转电机通过工控机控制实现波纹管在水平旋转方向的移动；
波纹管在水平方向不同角度的移动：线轨滑块上方的三个电动伸杆、自由平台通过工控机控制实现波纹管在水平方向不同角度方向的移动。
更进一步地，
由一个电动伸杆伸缩实现角度的变化，或者由其中2个电动伸杆的伸缩实现角度的变化；
三个电动伸杆同时伸缩实现自由平台上的波纹管在Z轴方向的移动；
波纹管旋转的位移测量：工业机器人、激光测距传感器经工控机和计算机控制，测量波纹管膨胀节任意方向的位移。
更进一步地，在Z轴方向，三个电动伸杆的量程有限，如果需要测量膨胀节Z轴方向所有位移，则通过控制工业机器人中的电机，实现激光测距传感器对于波纹管膨胀节Z轴方向位移测量。
本发明具有如下有益效果：
常规检测方法或者手工测量或者采用激光三维扫描方法。前者效率低精度差，后者价格昂贵需要多种算法融合分析实现，两种方法只能测量波纹管膨胀节轴向位移。而本发明通过控制波纹管和激光传感器的位置可以从不同方位角实现位移测量，成本低、检测结果更为全面。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图中标记：1、铝型材框架；2、工业机器人；3、激光测距传感器；4、工控机；5、计算机；6、步进电机；7、第一导轨；8、第二步进电机；9、波纹管；10、电动伸杆；11、线轨滑块；12、丝杆滑块；13、旋转电机；14、自由平台；15、旋转平台；16、第一丝杆；17、第二丝杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种波纹管膨胀节方位调整的激光传感器位移检测装置和方法。装置结构如图1所示。
本发明的方法包括如下步骤：
步骤1：搭建激光测距传感器波纹管膨胀节方位调整检测装置
如图1所示，铝型材框架1外侧安装工业机器人2，工业机器人上安装激光测距传感器3，工业机器人和激光测距传感器的电源和数据线连接至工控机4、计算机5。
铝型材框架下侧安装第一步进电机6、第一丝杆16和第一导轨7，与该步进电机垂直方向的下方安装第二步进电机8、第二丝杆17和丝杆滑块12，线轨滑块11在第二导轨7上方，线轨滑块11上方安装平台，平台上方等间隔呈等边三角形安装三个电动伸杆10，三个电动伸杆上方为自由平台14，自由平台中间开孔，旋转电机13在自由平台下方，旋转电机上方的联轴器连接旋转平台15，波纹管9位于旋转平台上方。
步骤2：波纹管不同方向的控制和实现
铝型材框架中的波纹管由工控机和计算机控制，可以实现不同方向的移动。
步骤2.1：波纹管在X轴、Y轴方向的移动
铝型材框架下方第一步进电机6、第一丝杆16、第一导轨7和第二步进电机8、第二丝杆17、丝杆滑块12通过工控机控制可以实现波纹管在X轴、Y轴方向的移动。
步骤2.2：波纹管在水平旋转方向的移动
旋转电机13上方的联轴器连接旋转平台15，旋转电机通过工控机控制可以实现波纹管在水平旋转方向的移动。
步骤2.3：波纹管在水平方向不同角度的移动
线轨滑块11上方的三个电动伸杆10、自由平台14通过工控机控制可以实现波纹管在水平方向不同角度方向的移动。其主要实现过程包三个电动伸杆，可以由某个电动伸杆伸缩实现某一角度的变化，也可以由其中2个电动伸杆的伸缩实现某一角度的变化.
步骤2.4：波纹管在Z轴方向的移动
如果步骤2.3中，三个电动伸杆同时伸缩可以实现自由平台上的波纹管在Z轴方向的移动。
步骤3：波纹管旋转的位移测量
工业机器人2、激光测距传感器3经工控机4和计算机5控制，可以测量波纹管膨胀节任意方向的位移。
在Z轴方向，三个电动伸杆的量程有限，如果需要测量膨胀节Z轴方向所有位移，可以通过控制工业机器人2中的电机，实现激光测距传感器对于波纹管膨胀节Z轴方向位移测量。
本发明构建波纹管X轴、Y轴、水平旋转、方位调整的波纹管机械装置，能够实现波纹管膨节不同方向的检测过程，该装置相比较于上述检测方法所构建的装置成本低，测量更为全面，算法简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种波纹管方位调整位移检测装置，其特征在于：包括框架，所述框架上设置有激光测距传感器和工业机器人，所述激光测距传感器和工业机器人的电源和数据线连接至工控机，工控机与计算机相连，所述框架上设置有横向位移驱动装置、纵向位移驱动装置，所述纵向位移驱动装置在横向位移驱动装置的驱动下横向移动，所述纵向位移驱动装置上设置有波纹管，所述波纹管在纵向位移驱动装置的驱动下纵向移动，所述波纹管通过电动伸杆与纵向位移驱动装置相连，所述电动伸杆等间隔呈等边三角形安装三个。
2.根据权利要求1所述的一种波纹管方位调整位移检测装置，其特征在于：所述横向位移驱动装置和纵向位移驱动装置均包括步进电机、丝杆和导轨，所述横向位移驱动装置上设置有丝杆滑块，所述纵向位移驱动装置的导轨固定于丝杆滑块上，所述纵向位移驱动装置上设置有线轨滑块，线轨滑块上方放置平台，平台上等间隔呈等边三角形安装三个电动伸杆，三个电动伸杆上方为自由平台，自由平台中间开孔，旋转电机设置于自由平台下方，旋转电机上方设有联轴器，联轴器连接旋转平台，波纹管位于旋转平台上方。
3.根据权利要求1所述的一种波纹管方位调整位移检测装置，其特征在于：所述电动伸杆相互独立控制。
4.一种波纹管方位调整位移检测方法，包括：
波纹管在X轴、Y轴方向的移动：通过横向位移驱动装置、纵向位移驱动装置控制波纹管在X轴、Y轴方向的移动；
波纹管在水平旋转方向的移动：旋转电机上方的联轴器连接旋转平台，旋转电机通过工控机控制实现波纹管在水平旋转方向的移动；
波纹管在水平方向不同角度的移动：线轨滑块上方的三个电动伸杆、自由平台通过工控机控制实现波纹管在水平方向不同角度方向的移动。
5.根据权利要求4所述的一种波纹管方位调整位移检测方法，其特征在于：
由一个电动伸杆伸缩实现角度的变化，或者由其中2个电动伸杆的伸缩实现角度的变化；三个电动伸杆同时伸缩实现自由平台上的波纹管在Z轴方向的移动；
波纹管旋转的位移测量：工业机器人、激光测距传感器经工控机和计算机控制，测量波纹管膨胀节任意方向的位移。
6.根据权利要求5所述的一种波纹管方位调整位移检测方法，其特征在于：在Z轴方向，三个电动伸杆的量程有限，如果需要测量膨胀节Z轴方向所有位移，则通过控制工业机器人中的电机，实现激光测距传感器对于波纹管膨胀节Z轴方向位移测量。
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