CN112284219B - 一种管道尺寸测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道尺寸测量装置，包括测量底座、竖向测量杆、横向测量杆、传感器、定位组件、辅助定位单件和转动组件，传感器包括第一测量传感器和第二测量传感器；本申请装置利用横向测量杆上的第一测量传感器和第二测量传感器能够测出待测管道的壁厚，同时配合竖向测量杆上设置第一刻度以及横向测量杆上设置的基准线，实现待测管道外径、内径、壁厚的测量；另外，转动组件、定位组件和辅助定位单件均采用滚轮进行接触传动和接触限位，既保证了待测管道的平稳转动，又能够实现待测管道转动的连续测量。

Description

一种管道尺寸测量装置

技术领域

本发明涉及管道测量技术领域，具体涉及一种管道尺寸测量装置。

背景技术

管道应进行尺寸测量，测量参数最大平均外径、最小平均外径、最大和最小壁厚，采用游标卡尺和千分尺测量，很难做到连续测量，及测量耗时较长，准确性差。本次主要解决测量连续性、提高测量准确性及提高工作效率。

由于电力、通信等发展加快，对线路保护所需的管道系统也随之发展，要求对管道进行测量，管道尺寸检测主要参数包括“最大平均外径、最小平均外径、最大和最小壁厚和内径”等，现有管道测量中一般采用标准游标卡尺测量管道的直径，采用千分尺测量管道的厚度，只能测量到管道两端的尺寸数据，且很难对管道做到连续测量，连续测出管道整圈的尺寸数据；测量时需要人为的转动仪器或试样，边转动边读取数据，测量的准确性不稳定且耗时较长。

现有游标卡尺以及千分尺的测量方式还存在以下几方面缺点：

1）测量直径或壁厚时，移动仪器间距不易控制，计数不连续，不易找准最大、最小值。

2）测量需要找到最大、最小值，需要测读数据多，前后进行比较，采用游标卡尺或千分尺计数慢，统计困难。

3）移动仪器时难以保证测读在同一平面内；

4）小管径时，试样内部中间部位尺寸不易测量；

5）壁厚测量时，千分尺测头一般为平面，难以把控标准规定“与部件内表面相接触的仪器的接触面，其半径应小于试样表面的半径”的要求。

因此，业内急需一种管道尺寸测量装置。

发明内容

本发明目的在于提供一种管道尺寸测量装置，包括测量底座、竖向测量杆、横向测量杆、传感器、定位组件和转动组件，传感器包括第一测量传感器和第二测量传感器；底座的平面内设有安装腔体，腔体中设有转动组件，转动组件与待测管道接触连接，用于驱动待测管道转动；空腔外侧的底座上设有定位组件，定位组件与待测管道接触连接，用于限位支撑待测管道；底座上设有竖向测量杆，竖向测量杆沿杆长度方向标有第一刻度线，横向测量滑动设置于竖向测量杆上，沿竖向测量杆长度方向上下滑动，横向测量杆的滑动端设有第二刻度线，第二刻度线包括有基准线，第二刻度线对标于第一刻度线，横向测量杆对应设有第一测量传感器和第二测量传感器，第一测量传感器和第二测量传感器的测量探头归零接触部位与基准线平齐；测量时，第一测量传感器位于待测管道的外壁，第二测量传感器位于测量杆的内壁，配合基准线对标竖向测量杆的刻度线，实现待测管道外径、内径、壁厚的测量。

进一步地，转动组件包括第一滚轮、转轴和驱动件，转轴上设有第一滚轮，转轴和第一滚轮安放于底座的安装腔体中，且第一滚轮的外边缘与放置于底座上的待测管道接触连接，驱动件与转轴连接，驱动转轴带动第一滚轮转动。

进一步地，定位组件包括多个定位单件，定位单件成对应用，且多个定位单件分别相对设置在底座上，两侧的定位单件沿待测管道的轴向方向围在待测管道外围，限位支撑待测管道；定位单件包括定位座和第二滚轮，所述定位座设置底座上，第二滚轮设置在定位座上，第二滚轮的外边缘与待测管道的外壁相切。

进一步地，底座在待测管道径向方向的两侧分别设有定位槽，定位组件的定位座设置在定位槽上，且定位座能够在定位槽上来回移动从而靠近或远离待测管道，定位座在定位槽中的不同位置对应不同直径的待测管道限位支撑。

进一步地，第二滚轮活动设置在定位座上，第二滚轮能够沿待测管道径向方向摆动，调节与待测管道的限位支撑角度；具体包括：第二滚轮通过铰接或销接在定位座上，铰接杆或销接杆为固定螺栓，第二滚轮调节好摆动位置后，锁紧固定螺栓限制第二滚轮的摆动。

进一步地，待测管道径向方向两侧的底座上设有立柱，两侧的立柱一同安装有辅助定位件，辅助定位件与待测管道接触连接，用于待测管道的限位支撑。

进一步地，辅助定位件滑动搭设在两侧立柱上，沿立柱上下滑动以调节辅助定位件的安装位置，具体包括：两侧的立柱均设有滑槽，滑槽中设有滑块，同时滑槽的侧边设有卡槽，卡槽上设有锁紧装置，锁紧装置用于锁紧滑块，限定滑块移动；辅助定位件的两端分别连接在两侧立柱的滑块上，辅助定位件随滑块在滑槽滑动。

进一步地，锁紧装置采用锁紧螺栓，卡槽上设有与锁紧螺栓匹配的螺纹，锁紧螺栓与卡槽螺纹连接且穿过卡槽顶住滑块实现滑块的锁紧，或者是，滑块上设有匹配的螺纹孔，锁紧螺栓穿过卡槽与滑块螺纹连接实现滑块的锁紧。

进一步地，辅助定位件包括螺杆、第一螺母、第二螺母、连接杆和第三滚轮，螺杆两端可转动连接于两侧立柱的滑块上，螺杆中心的两侧分别设有第一螺母和第二螺母，第一螺母和第二螺母分别设有相反的螺纹旋向，螺杆转动时，第一螺母和第二螺母同时移动靠近或同时移动远离，第一螺母和第二螺母上均设有连接杆，连接杆端部设有第三滚轮，第三滚轮外边缘与待测管道相切连接。

进一步地，连接杆与螺杆成夹角设置，连接杆与螺杆的倾斜角度为30-60度。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种管道尺寸测量装置，包括测量底座、竖向测量杆、横向测量杆、传感器、定位组件、辅助定位单件和转动组件，传感器包括第一测量传感器和第二测量传感器；本申请装置利用横向测量杆上的第一测量传感器和第二测量传感器能够测出待测管道的壁厚，同时配合竖向测量杆上设置第一刻度以及横向测量杆上设置的基准线，实现待测管道外径、内径、壁厚的测量；另外，转动组件和定位组件采用滚轮进行接触传动和接触限位，保证了待测管道的平稳转动，又能够实现待测管道转动的连续测量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本实施例一种管道尺寸测量装置的结构示意图；

图2是图1的正视图；

图3是图2中A处第一测量传感器和第二测量传感器的测量探头放大结构示意图；

图4是图1的侧视图；

图5是本实施例一种管道尺寸测量装置中传感器的归零处理示意图，其中B处圈出部分是基准线与第一测量传感器和第二测量传感器归零时的结构示意图；

图6是本实施例一种管道尺寸测量装置与待测管道的测量示意图；

图7是图6中C处的放大结构示意图；

其中，1、底座，2、转轴，3、第一滚轮，4、手轮，5、轴承，6、定位组件，6.1、第二滚轮，7、待测管道，8、辅助定位件，9、横向测量杆，9.1、U形架的上臂，9.2、U形架的下臂，10、第一测量传感器，11、第二测量传感器，12、立柱，13、基准线，14、竖向测量杆，15、第一锁紧螺栓，16、螺杆，17、第一螺母，18、第二螺母，19、连接杆，20、第三滚轮，21、第一刻度线的零刻度线，22、第一刻度线，23、第二刻度线，24、传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

参见图1至图7，本发明提供一种管道尺寸测量装置，包括测量底座1、竖向测量杆14、横向测量杆9、传感器24、定位组件6和转动组件，传感器包括第一测量传感器10和第二测量传感器11；底座的平面内设有安装腔体，腔体中设有转动组件，转动组件与待测管道接触连接，用于驱动待测管道转动；转动组件包括第一滚轮3、转轴2和驱动件，转轴上间隔设有三件第一滚轮3，转轴和第一滚轮安放于底座的安装腔体中，且第一滚轮的外边缘与放置于底座上的待测管道接触连接，所述转轴两端安装有轴承5，轴承固定安装在底座上，转轴一端连接有驱动件，驱动件采用电机或手轮4，电机或手轮驱动转轴以及第一滚轮一同转动，第一滚轮与待测管道7接触连接，进而带动待测管道一同转动。

底座上设有定位组件，定位组件与待测管道接触连接，用于限位支撑待测管道；定位组件包括多个定位单件，定位单件成对应用，且多个定位单件分别相对设置在底座上，两侧的定位单件沿待测管道的轴向方向围在待测管道外围，限位支撑待测管道；定位单件包括定位座和第二滚轮6.1，所述定位座设置底座上，第二滚轮设置在定位座上，第二滚轮的外边缘与待测管道的外壁相切。本申请装置中第二滚轮活动设置在定位座上，第二滚轮能够沿待测管道径向方向摆动，调节与待测管道的限位支撑角度；具体包括：第二滚轮通过铰接或销接在定位座上，铰接杆或销接杆为固定螺栓，第二滚轮调节好摆动位置后，通过螺母锁紧固定螺栓限制第二滚轮的摆动，完成限位支撑角度的调节。

本实施例中共设有两对定位单件，两对定位单件沿待测管道轴向方向间隔设置；两对定位单件分别位底座中心的两侧，其中每对定位单件包括两件定位单件，两件定位单件相对设置在待测管道径向方向的两侧上；同时，底座在待测管道径向方向的两侧分别设有定位槽，定位单件的定位座设置在定位槽上，且定位座能够在定位槽上来回移动从而靠近或远离待测管道，定位座在定位槽中的不同位置对应不同直径的待测管道限位支撑。

底座上设有竖向测量杆，竖向测量杆沿杆长度方向标有第一刻度线，第一刻度线的零刻度线21位于竖向测量杆的底端，且与第一滚轮的外边缘平齐；横向测量滑动设置于竖向测量杆上，沿竖向测量杆长度方向上下滑动，横向测量杆的滑动端设有第二刻度线23，第二刻度线包括有基准线13，第二刻度线对标于第一刻度线，横向测量杆上相对设有第一测量传感器和第二测量传感器，第一测量传感器和第二测量传感器的测量探头归零接触部位与基准线平齐；测量时，第一测量传感器位于待测管道的外壁，第二测量传感器位于测量杆的内壁，配合基准线对标竖向测量杆的刻度线，实现待测管道外径、内径、壁厚的测量。本实施例中的竖向测量杆和横向测量杆均采用方形杆，横向测量杆一端设有方形通孔，横向测量杆利用方形通孔滑动套设在竖向测量杆上，且该端横向测量杆的侧壁上设有第一锁紧螺栓15，第一锁紧螺栓与横向测量杆螺纹连接，且第一锁紧螺栓端部穿过横向测量杆抵住所述竖向测量杆，实现横向测量杆滑动位置的固定；所述横向测量杆沿长度方向设有一通槽，将横向测量杆分隔成竖直设置的U形架，U形架的上臂和下臂沿长度方向设有滑槽或滑轨，第一测量传感器10滑动设置于U形架的上臂9.1的滑槽或滑轨中，第二测量传感器11滑动设置于U形架的下臂9.2的滑槽或滑轨中，第一测量传感器和第二测量传感器的测量探头采用球形探头，本实施例中第一测量传感器和第二测量传感器采用滚珠头测量探头的位移传感器，以满足管道测量标准规定中“与部件内表面相接触的仪器的接触面，其半径应小于试样表面的半径”的要求。

待测管道径向方向两侧的底座上设有立柱12，两侧的立柱一同安装有辅助定位件8，辅助定位件与待测管道接触连接，用于待测管道的限位支撑。辅助定位件滑动搭设在两侧立柱上，沿立柱上下滑动以调节辅助定位件的安装位置，具体包括：两侧的立柱均设有滑槽，滑槽中设有滑块，同时滑槽的侧边设有卡槽，卡槽上设有锁紧装置，锁紧装置用于锁紧滑块，以限定滑块移动；辅助定位件的两端分别连接在两侧立柱的滑块上，辅助定位件随滑块在滑槽滑动。其中：辅助定位件包括螺杆16、第一螺母17、第二螺母18、连接杆19和第三滚轮20，螺杆两端分别设有轴承，两端的轴承分别安装于两侧立柱的滑块上，螺杆中心的两侧分别设有第一螺母和第二螺母，第一螺母和第二螺母分别设有相反的螺纹旋向，螺杆端部连接有驱动件，螺杆转动时，第一螺母和第二螺母同时移动靠近或同时移动远离，第一螺母和第二螺母上均设有连接杆，连接杆与螺杆成夹角设置，连接杆与螺杆的倾斜角度为30-60度，所述连接杆端部设有第三滚轮，第三滚轮外边缘与待测管道相切连接，且辅助定位件的两件第三滚轮分别搭设在待测管道的上部；优选两件第三滚轮对称设置，关于待测管道的中心轴线对称；辅助定位单件的第三滚轮与待测管道下部中定位组件的第二滚轮一同限位支撑待测管道，确保待测管道在转动组件的驱动下平稳转动，进而实现待测管道的转动连续测量。本实施例中，底座上设有两组立柱，两组立柱分别对应两件辅助定位单件，两组定位单件沿待测管道轴向方向间隔设置在底座的两组立柱上。本申请装置的立柱中卡槽上的锁紧装置也采用锁紧螺栓，卡槽上设有与锁紧螺栓匹配的螺纹，锁紧螺栓与卡槽螺纹连接且穿过卡槽顶住滑块实现滑块的锁紧，或者是，滑块上设有匹配的螺纹孔，锁紧螺栓穿过卡槽与滑块螺纹连接实现滑块的锁紧。

本申请装置还包括控制器和数显模块，数显模块与控制器连接，同时控制器与第一测量传感器和第二测量传感器连接，控制器用于接收处理第一测量传感器和第二测量传感器的检测数据，并将两测量传感器的检测结果传输至数显模块中显示出来。

本申实施例的管道尺寸测量装置在测量过程中：调整第一测量传感器和第二测量传感器的接触面与基准线平齐一致，具体包括：通过控制器的程序指令控制第一测量传感器和第二测量传感器的测量探头接触连接，且保证两测量传感器的归零接触位置与基准线平齐一致，同时进行两测量传感器的归零处理。

待测管道插入横向测量杆U形架上，且待测管道放置在底座的转动组件部位，利用定位组件和辅助定位单件一同限位支撑待测管道；具体包括：通过调节底座中定位槽上定位座的位置以及第二滚轮在定位座上的摆动支撑角度，保证第二滚轮的外边缘与待测管道接触连接，定位单件合理的限位支撑所述待测管道；同时调节立柱上辅助定位单件的位置，以及辅助定位单件中螺杆上第一螺母与第二螺母的相对位置，确保辅助定位单件的第三滚轮外边缘与待测管道的外壁接触连接，辅助定位单件的两件第三滚轮对称设在待测管道的外壁，且位于待测管道的上部，配合待测管道下部的定位组件中的第二滚轮一同限位支撑待测管道；

移动调节横向测量杆在竖向测量杆的位置，通过控制器控制第一测量传感器和第二测量传感器的测量探头夹紧接触待测管道的外壁和内壁，同时通过第一锁紧螺栓锁紧横向测量杆的位置。记录测量参数，D：基准线对标竖向测量杆的刻度，d1：第一测量传感器的读数，d2：第二测量传感器的读数；进而计算得出：

待测管道的外径=D+d1；待测管道的内径=D-[（d1+d2)+d2]；壁厚=d1+d2。

人工转动转动组件中的手轮或启动电机，带动转轴上的第一滚轮转动，第一滚轮转动带动待测管道平稳转动，转动过程中控制器自动采集处理第一测量传感器和第二测量传感器的测量数据d1和d2，实现管道的连续转动测量；同时通过移动第一测量传感器和第二测量传感器在横向测量杆长度方向的位置，便能够测量待测管道不同截面的尺寸，完成待测管道多个截面的测量。综合计算出待测管道的最大/最小外径、最大/最小内径、最大/最小壁厚、待测管道的圆度、平均内径和平均外径。

需要说明的是，本实施中第一刻度的精度为0.5mm，传感器的测量精度不低于千分尺测量精度0.01mm。控制器和数显模块为现有设备，数显模块和测量传感器均与控制器电性连接，且控制器采用的控制程序指令均参照现有技术常规设置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管道尺寸测量装置，其特征在于，包括测量底座、竖向测量杆、横向测量杆、传感器、定位组件和转动组件，传感器包括第一测量传感器和第二测量传感器；底座的平面内设有安装腔体，腔体中设有转动组件，转动组件包括第一滚轮，第一滚轮的外边缘与放置于底座上的待测管道接触连接，转动组件的第一滚轮转动驱动待测管道转动；

底座上设有定位组件，定位组件与待测管道接触连接，用于限位支撑待测管道；底座上设有竖向测量杆，竖向测量杆沿杆长度方向标有第一刻度线，第一刻度线的零刻度线位于竖向测量杆的底端，零刻度线平齐于第一滚轮的外边缘；

横向测量杆滑动设置于竖向测量杆上，沿竖向测量杆长度方向上下滑动，横向测量杆的滑动端设有第二刻度线，第二刻度线包括有基准线，横向测量杆对应设有第一测量传感器和第二测量传感器，第一测量传感器和第二测量传感器的测量探头归零接触部位与基准线平齐；测量时，第一测量传感器位于待测管道的外壁，第二测量传感器位于测量杆的内壁，配合基准线对标竖向测量杆的刻度线，实现待测管道外径、内径和壁厚的测量；

定位组件包括多个定位单件，定位单件成对应用，且多个定位单件分别相对设置在底座上，两侧的定位单件沿待测管道的轴向方向围在待测管道外围，限位支撑待测管道；定位单件包括定位座和第二滚轮，所述定位座设置底座上，第二滚轮设置在定位座上，第二滚轮的外边缘与待测管道的外壁相切；

底座在待测管道径向方向的两侧分别设有定位槽，定位组件的定位座设置在定位槽上，且定位座能够在定位槽上来回移动从而靠近或远离待测管道，定位座在定位槽中的不同位置对应不同直径的待测管道限位支撑。

2.根据权利要求1所述的一种管道尺寸测量装置，其特征在于，转动组件还包括转轴和驱动件，转轴上设有第一滚轮，转轴和第一滚轮安放于底座的安装腔体中；驱动件与转轴连接，驱动件驱动转轴转动，带动第一滚轮转动。

3.根据权利要求1所述的一种管道尺寸测量装置，其特征在于，第二滚轮活动设置在定位座上，第二滚轮能够沿待测管道径向方向摆动，调节与待测管道的限位支撑角度；具体包括：第二滚轮通过铰接杆或销接杆连接在定位座上，铰接杆或销接杆为固定螺栓，第二滚轮调节好摆动位置后，锁紧固定螺栓限制第二滚轮的摆动。

4.根据权利要求1-3任一项中所述的一种管道尺寸测量装置，其特征在于，待测管道径向方向两侧的底座上设有立柱，两侧的立柱一同安装有辅助定位件，辅助定位件与待测管道接触连接，用于待测管道的限位支撑。

5.根据权利要求4所述的一种管道尺寸测量装置，其特征在于，辅助定位件滑动搭设在两侧立柱上，沿立柱上下滑动以调节辅助定位件的安装位置，具体包括：两侧的立柱均设有滑槽，滑槽中设有滑块，同时滑槽的侧边设有卡槽，卡槽上设有锁紧装置，锁紧装置用于锁紧滑块，限定滑块移动；辅助定位件的两端分别连接在两侧立柱的滑块上，辅助定位件随滑块在滑槽滑动。

6.根据权利要求5所述的一种管道尺寸测量装置，其特征在于，锁紧装置采用锁紧螺栓，卡槽上设有与锁紧螺栓匹配的螺纹，锁紧螺栓与卡槽螺纹连接且穿过卡槽顶住滑块实现滑块的锁紧，或者是，滑块上设有匹配的螺纹孔，锁紧螺栓穿过卡槽与滑块螺纹连接实现滑块的锁紧。

7.根据权利要求6所述的一种管道尺寸测量装置，其特征在于，辅助定位件包括螺杆、第一螺母、第二螺母、连接杆和第三滚轮，螺杆两端可转动连接于两侧立柱的滑块上，螺杆中心的两侧分别设有第一螺母和第二螺母，第一螺母和第二螺母分别设有相反的螺纹旋向，螺杆转动时，第一螺母和第二螺母同时移动靠近或同时移动远离，第一螺母和第二螺母上均设有连接杆，连接杆端部设有第三滚轮，第三滚轮外边缘与待测管道相切连接。

8.根据权利要求7所述的一种管道尺寸测量装置，其特征在于，连接杆与螺杆成夹角设置，连接杆与螺杆的倾斜角度为30-60度。

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