CN109696135B - 一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法，其具体步骤如下：S1：固定；S2：确认两点；S3：回原点；S4：确定实际中心轴线；S5：运行；S6：轮廓线的截面图；S7：确定圆度值；在六轴机器人的末端装备激光测距传感器便于感测到精确的数据，减少人工参与带来的测量误差；再驱动六轴机器人沿着铸管承口中心轴线的方向由外向内检测一组数据，如此反复12次，最终得到铸管承口各台阶圆度值，利用上位机进行处理，减少人工利用公式计算带来的计算压力过大导致出现失误的可能。

Description

一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法
技术领域
本发明涉及管道内圆圆度值自动检测领域，具体是一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法。
背景技术
市里的给水、排水、供热、供煤气的管道的干线和长距离的输油输气管道大多敷设在地下，而工厂里的工艺管道为便于操作和维修多敷设在地上。管道的通行、支承、坡度与排液排气、补偿、保温与加热、防腐与清洗、识别与涂漆和安全等，无论对于地上敷设还是地下敷设都是重要的问题，管道可能承受许多种外力的作用，包括本身的重量管子、阀门、管子联接件、保温层和管内流体的重量、流体的压力作用在管端的推力、风雪载荷、土壤压力、热胀冷缩引起的热应力、振动载荷和地震灾害等。为了保证管道的强度和刚度，必须设置各种支吊架，如活动支架、固定支架、导向支架和弹簧支架等。支架的设置根据管道的直径、材质、管子壁厚和载荷等条件决定。固定支架用来分段控制管道的热伸长，使膨胀节均匀工作。导向支架使管子仅作轴向移动。
管道的用途广泛，主要用于输送气体、液体等介质。承口圆度作为大型管道管重要的参数指标，对保证管道施工质量方面具有重要意义。目前测量铸管承口圆度的方法基本由人工配合相关圆度仪来完成，无法保证数据的准确性，且承口台阶多数据处理较复杂。
如中国专利公开号为CN201310556634.0的基于激光传感器的城轨车辆车轮不圆度检测装置及方法，该装置包括中央处理单元和多个激光传感器，所述激光传感器均与中央处理单元连接；检测区段的钢轨向外偏移，且该检测区段的钢轨内侧设置护轨；激光传感器设置于钢轨偏移所空出的区域与护轨之间，激光传感器的探头沿钢轨方向排列且均位于车轮下方，所有激光传感器与进行不圆度测量的车轮圆周共面。该方法使用多个激光传感器，将其按照一定几何关系安装在车轮下方，传感器同时探测车轮得到探测点，通过最小二乘拟合得到的直径，而后对车轮整个圆周内的直径分段求均值后用最大值减去最小值得到车轮不圆度，该申请在线非接触式测量具有速度快、精度高、测量直径范围大的优点，但是首先领域非管道领域，测量方式有区别，其次激光传感器过多测量时不方便并产生了较大的测量成本，不利于管道类的检测。
如中国专利公开号为CN201710266187.3的基于列阵激光的有轨电车车轮不圆度在线检测装置及方法，包括处理中心和多个激光位移传感器。检测区间段的轨道为只保留凹槽部分的槽型钢轨；沿列车前进方向的槽型钢轨的外侧的同一水平线上，依次均匀安放激光位移传感器，激光位移传感器的感测头沿垂直钢轨方向向上测量，探测光束同时到达车轮且与车轮所在的圆周共面。该方法为：激光位移传感器探测车轮得到的测量点，先进行数据时空融合，然后用最小二乘拟合法得到各个传感器的多组拟合圆的直径，用最大值减去最小值得到车轮不圆度，对车轮不圆度进行在线非接触式测量，具有速度快、精度高、测量直径范围大、抗干扰性强的优点，但是公式多计算过程复杂，对于铸管承口的圆度值检测不具有同等适用性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法。
一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法,其具体步骤如下：
S1：固定：将铸管放置于专用工装夹具上；
S2：驱动六轴六轴机器人携带激光测距传感器按照该铸管承口的理论中心轴线运动至两点，以铸管承口的理论中心轴线旋转360°并通过上位机处理确定圆心坐标A及圆心坐标B位置；
S3：回原点：六轴六轴机器人末端携带激光测距传感器回到原点位置，此过程中由上位机进行处理；
S4：确定实际中心轴线：将经过圆心坐标A和圆心坐标B两点的直线作为该铸管承口的实际中心轴线；
S5：运行：a：六轴六轴机器人末端携带激光测距传感器沿着实际中心轴线运行，从承口外部运行至承口内部指定位置；
b：六轴六轴机器人末端携带激光测距传感器在指定位置处带动激光测距传感器绕实际中心轴线旋转30°后，沿着实际中心轴线由内向外运动进行运行；
c：六轴六轴机器人末端运动至承口端面位置后带动激光测距传感器绕实际中心轴线再次旋转30°后由外向内运动；
S6：轮廓线的截面图：重复步骤S5，直至完成12组动作，所有运动过程都进行距离尺寸测量并记录数据，由上位机生成12条轮廓线并根据承口内需要检测圆度的台阶到端面指定距离选取的轮廓线的截面图；
S7：确定圆度值：通过三点确定一个圆的方式，计算出该截面图的12个点所生成的最大圆和最小圆，由最大圆和最小圆的数据确定承口内该台阶处的圆度。
所述的步骤S2的两点为铸管承口台阶上的任意两点。
所述的步骤S2上的激光测距传感器采集检测数据由上位机处理成一个圆一和圆二并确认圆心坐标A及圆心坐标B。
本发明的有益效果是：在六轴机器人的末端装备了激光测距传感器，沿着铸管承口中心轴线的方向由外向内检测一组数据并调整六轴机器人第六轴，使激光测距传感器检测方向绕铸管承口中心轴线旋转30°，便于感测到精确的数据，减少人工参与带来的测量误差；再驱动六轴机器人沿着铸管承口中心轴线的方向由外向内检测一组数据，如此反复12次，生成12组铸管承口的轮廓拟合线，再通过上位机模拟出铸管承口的总体外形，最终得到铸管承口各台阶圆度值，利用上位机进行处理，减少人工利用公式计算带来的计算压力过大导致出现失误的可能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明铸管承口示意图；
图2是本发明激光测距传感器沿铸管中心轴线扫描一次所得到的数据经上位机处理后得到的铸管承口的断面尺寸；
图3是本发明六轴机器人末端携带激光测距传感器绕中心轴线旋转12次后所得到的12组经上位机处理得到的铸管承口的断面尺寸；
图4是本发明经上位机处理后铸管承口任一横截端面的最大圆与最小圆。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图4所示，一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法,其具体步骤如下：
S1：固定：将铸管放置于专用工装夹具上；
S2：驱动六轴六轴机器人携带激光测距传感器按照该铸管承口的理论中心轴线运动至两点，以铸管承口的理论中心轴线旋转360°并通过上位机处理确定圆心坐标A及圆心坐标B位置；
S3：回原点：六轴六轴机器人末端携带激光测距传感器回到原点位置，此过程中由上位机进行处理；
S4：确定实际中心轴线101：将经过圆心坐标A和圆心坐标B两点的直线作为该铸管承口的实际中心轴线101；
S5：运行：a：六轴六轴机器人末端携带激光测距传感器沿着实际中心轴线101运行，从承口外部运行至承口内部指定位置；
b：六轴六轴机器人末端携带激光测距传感器在指定位置处带动激光测距传感器绕实际中心轴线101旋转30°后，沿着实际中心轴线101由内向外运动进行运行；
c：六轴六轴机器人末端运动至承口端面位置后带动激光测距传感器绕实际中心轴线101再次旋转30°后由外向内运动；
S6：轮廓线的截面图：重复步骤S5，直至完成12组动作，所有运动过程都进行距离尺寸测量并记录数据，由上位机生成12条轮廓线并根据承口内需要检测圆度的台阶到端面指定距离选取的轮廓线的截面图；
S7：确定圆度值：通过三点确定一个圆的方式，计算出该截面图的12个点所生成的最大圆和最小圆，由最大圆和最小圆的数据确定承口内该台阶处的圆度。
所述的步骤S2的两点为铸管承口台阶上的任意两点。
所述的步骤S2上的激光测距传感器采集检测数据由上位机处理成一个圆一100和圆二102并确认圆心坐标A及圆心坐标B。
调整后的激光测距传感器检测方向绕铸管承口中心轴线旋转30°，便于感测到精确的数据，减少人工参与带来的测量误差。
驱动六轴机器人沿着铸管承口中心轴线的方向由外向内检测一组数据，如此反复12次，生成12组铸管承口的轮廓的拟合线。
在六轴机器人的末端装备了激光测距传感器，沿着铸管承口中心轴线的方向由外向内检测一组数据并调整六轴机器人第六轴。
通过上位机模拟出铸管承口的总体外形，最终得到铸管承口各台阶圆度值，利用上位机进行处理，减少人工利用公式计算带来的计算压力过大导致出现失误的可能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法,其特征在于：其具体步骤如下：
S1：固定：将铸管放置于专用工装夹具上；
S2：驱动六轴机器人携带激光测距传感器按照该铸管承口的理论中心轴线运动至两点，以铸管承口的理论中心轴线旋转360°并通过上位机处理确定圆心坐标A及圆心坐标B位置；
S3：回原点：六轴机器人末端携带激光测距传感器回到原点位置，此过程中由上位机进行处理；
S4：确定实际中心轴线(101)：将经过圆心坐标A和圆心坐标B两点的直线作为该铸管承口的实际中心轴线(101)；
S5：运行：
a：六轴机器人末端携带激光测距传感器沿着实际中心轴线(101)运行，从承口外部运行至承口内部指定位置；
b：六轴机器人末端携带激光测距传感器在指定位置处带动激光测距传感器绕实际中心轴线(101)旋转30°后，沿着实际中心轴线(101)由内向外运动进行运行；
c：六轴机器人末端运动至承口端面位置后带动激光测距传感器绕实际中心轴线(101)再次旋转30°后由外向内运动；
S6：轮廓线的截面图：重复步骤S5，直至完成12组动作，所有运动过程都进行距离尺寸测量并记录数据，由上位机生成12条轮廓线并根据承口内需要检测圆度的台阶到端面指定距离选取的轮廓线的截面图；
S7：确定圆度值：通过三点确定一个圆的方式，计算出该截面图的12个点所生成的最大圆和最小圆，由最大圆和最小圆的数据确定承口内该台阶处的圆度。
2.根据权利要求1所述的一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法,其特征在于：所述的步骤S2的两点为铸管承口台阶上的任意两点。
3.根据权利要求1所述的一种铸管承口圆度非接触式自动检测方法,其特征在于：所述的步骤S2上的激光测距传感器采集检测数据由上位机处理成一个圆一(100)和圆二(102)并确认圆心坐标A及圆心坐标B。
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