CN113124789A - 一种使用双x射线和双成像板的圆管尺寸测量装置 - Google Patents

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刘旭昇
冯俊敏
冯攸
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    • G—PHYSICS
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    • G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
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Abstract

一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，在机座两侧的支架上安装有上下排列的两组滚轮，在外壳上开设有用于圆管进出的开孔，两个X射线发射器位于两侧支架的中间，与每个X射线发射器对应的两块成像板安装在发射器上方，两个X射线发射器及对应的成像板沿圆管进出方向的轴向对称分布。本发明利用X射线的穿透性能，在不破坏圆管进行检测，提高调机效率，减少材料损耗，降低次品率。双X射线发射器及双成像板，可以降低成像的硬件成本，可更好地获取圆管的单侧图像，使计算更为可靠。

Description

一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置
技术领域
本发明涉及一种检测方法，特别涉及一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置。
背景技术
圆管一般是由多种材料经过挤出机加热融化后挤出，由牵引机持续拉伸，经过冷却槽定型，最后由切割机切割成固定长度的管材。挤出机有外模和内模，用于确定圆管的外壁的圆心和内壁的圆心，从挤出机挤出的圆管，由于材料未冷却，壁厚非常容易变化，而且牵引机的牵引速度过快或者过慢，都会导致壁厚的变薄或变厚。更糟糕的是，每天生产圆管的材料和设备的不稳定，导致挤压出来的圆管在外径和壁厚上有偏差。实际生产中，通过测量圆管的外径和壁厚，需频繁调整挤出机的加热温度、挤出机的挤出速度、牵引机的牵引速度。
而针对圆管尺寸的测量方式，基本使用游标卡尺、超声波检测、视觉成像检测、激光测量等。
游标卡尺只能检测圆管两端的壁厚尺寸和圆管任意位置的外径，但是无法检测圆管中间的壁厚尺寸，同时精度差，人为干扰影响大；超声波检测只能检测圆管的壁厚尺寸，精度高，但是无法检测圆管的外径尺寸，并且其使用环境要求高，容易引发误操作；视觉成像检测和激光检测只能检测圆管的外径尺寸和端面壁厚，精度高，人为干扰影响小，但是使用环境要求高，且无法检测圆管中间的壁厚尺寸。
对于生产线的首批圆管壁厚的检测，需要在设备不停机的情况下，工人快速将产线上定型后的圆管锯开，然后使用游标卡尺测量，根据经验调节产线的各种参数，等待一段时间让圆管成型比较稳定后，再次锯开产线上的圆管。这个过程不停地重复，直到圆管的尺寸符合生产要求。但是将圆管锯开会导致截面处的圆管变形，因此这个种方法测量得出的圆管壁厚数据是不可靠的。同时这种测量及调机方法耗时很长，依赖技术工人的经验和责任心，材料浪费严重，容易造成成品批量不合格。
同样，在质检管理时，需要质检员锯开抽样管，在锯开的端面用卡尺测量壁厚，测量效率低下，准确度不高，抽样数据比例偏小，数据不可靠。
由于单X射线源测量圆管尺寸，对安装要求比较高，需要保证装配时X射线源的投影轴线与圆管外圆圆心和内圆圆心的横向距离恒定，在实际生产中操作困难。在对大口径的管材进行测量时，所用的射线源和成像板也要增大型号，对空间要求更大，成本也要相应上升，不利于实际使用。若使用两个射线源，仅使用一个成像板，为了兼容全部成像要求，成像板要增大型号，成本也要相应上升。
发明内容
为解决现有技术的不足，提供一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置。本发明利用X射线能穿透圆管的管壁成像、不损坏圆管的特性，检测圆管的壁厚尺寸和外径尺寸，精度高，减少人工的误操作，降低次品率，提高生产效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，包括机座及外壳，在机座两侧的支架上安装有上下排列的两组滚轮，在外壳上开设有用于圆管进出的开孔，两个X射线发射器安装于机座上且位于两侧支架的中间，与每个X射线发射器对应的两块成像板通过活动支架安装在发射器上方，两个X射线发射器及对应的成像板沿圆管进出方向的轴向对称分布。
一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，在外壳用于圆管进入的开孔处固定有防辐射帘。防辐射帘可以使用常规的铅帘，用于防止X射线发射器的辐射外泄，保护现场检测的安全。比如可以使用左右两片铅帘安装在滚轮外侧，在铅帘与开口对应处可以开设圆形槽，用于圆管的穿设。外壳也可以使用铅质材料用来防止辐射外泄。或者可以在X射线发射及接收组件的外侧加装防辐射罩，或者也可以在外壳的开孔处覆盖铅片加强防辐射。
一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，成像板通过带自锁结构的蜗轮蜗杆与活动支架连接，蜗杆上方固定有手柄，手柄穿出于外壳。成像板上固定有蜗轮，在机座上可活动地固定有蜗杆，比如通过轴承对蜗杆进行固定，同时为防止活动支架旋转，在活动支架侧边设有限位挡块；转动手柄，带动蜗杆转动，从而可以使活动支架相对与蜗杆移动，最终带动成像板相对于发射器远近移动，以便采集到最佳的圆管图像。
一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，每只滚轮为中心凹两端凸起的倒锥形。
一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，上滚轮的主轴与拉簧连接，拉簧另一端安装在机架下侧。滚轮组用于圆管的导向及支撑，当每组滚轮只有一只，就只是利用圆管的重力压迫其下方的滚轮进行定位，可能会造成定位不准确的情况，在下滚轮的上方通过拉簧对圆管进行拉动，将圆管的底端面与下滚轮压紧，可以对圆管实现比较准确的定位。
通过X射线及成像板获取圆管图像，再由相机的分辨率可推算出圆管在成像板上的投影，并由投影关系和装配关系，利用三角函数关系推算出圆管壁厚尺寸：
本发明的技术效果：
本发明充分利用X射线的穿透性能，在不破坏圆管的情况下对其进行检测，并且可以连续检测，提高检测效率和检测抽样比例；提高调机效率，减少调机材料损耗；提高壁厚均匀度，使管材成品符合质量标准并节约材料；降低次品率，提高生产效率；全面监控，避免不合格品流入市场。本发明采用双X射线发射器及双成像板，可以有效降低成像部分的硬件成本，同时也可以最大限度地利用每个X射线发射器的照射范围，以更好地获取所照区域圆管单侧的图像，使圆管尺寸的计算更为可靠。
附图说明
图1-图4为本发明圆管尺寸计算的原理示意图。
图5为本发明圆管的X射线成像原理示意图。
图6为本发明设备整体外形结构示意图。
图7为本发明设备整体结构示意图。
图8为本发明设备内部结构示意图。
图9-10为本发明采集的圆管X射线成像图片及图像二值化后清晰化的圆管边缘的图片。
图11为本发明图片及坐标示意图。
图12为本发明电路原理框图。
图中标记为：1外壳，3圆管，6手柄，7拉簧，8支架，9外壳上用于圆管进出的开孔，11为X射线发射接收装置外的防辐射罩，12第一成像板，13第一X射线发射器的射线照射范围，14第一X射线发射器，16下滚轮，17上滚轮，18第二X射线发射器，19第二X射线发射器的射线照射范围，20第二成像板。
具体实施方式
参照附图，一种使用双X射线和双成像板圆管尺寸测量装置，包括机座及外壳，在机座两侧的支架上安装有上下排列的两组滚轮，在外壳上开设有用于圆管进出的开孔，两个X射线14、18发射器安装于机座上且位于两侧支架的中间，与每个X射线发射器对应的两块成像板12、20通过活动支架安装在发射器上方，两个X射线发射器及对应的成像板沿圆管进入方向的轴向对称分布。
在外壳用于圆管进入的开孔9处固定有防辐射帘。防辐射帘可以使用常规的铅帘，用于防止X射线发射器的辐射外泄，保护现场检测的安全。比如可以使用左右两片铅帘安装在滚轮外侧，在铅帘与开口对应处可以开设圆形槽，用于圆管的穿设。本例在X射线发射接收组件外使用铅质防辐射罩用来防止辐射外泄。
成像板通过带自锁结构的蜗轮蜗杆与活动支架连接，蜗杆上方固定有手柄6，手柄穿出于外壳。可以转动蜗杆使活动支架横向移动，从而使成像板相对于X射线发射器远近距离发生变化，以使成像最大，获取最好的成像效果。
每只滚轮为中心凹两端凸起的倒锥形；上滚轮的主轴与拉簧连接，拉簧下端安装在支架上。
本发明使用时，将圆管穿过两组滚轮，通过X射线发射器与对应的成像板获取圆管双侧的图像，再通过采集的图像科学计算圆管的相关尺寸。
参照附图，图中AC和AC’为投影轴线，O为圆管的外圆圆心，O’为圆管内圆的圆心，在实际测试时需要做到以下装配要求：
1、双X射线源之间的距离、与双成像板的距离恒定，X、H、N1/2-1和N2/2-1可知；
2、X射线源与圆管外圆和内圆圆心的距离恒定，h1和h2可知；
具体圆管尺寸计算步骤如下：
步骤1、计算圆管外圆的外径尺寸R。代入已知条件，且由相机的成像面积L1A×L1B，对应M1×N1，和L2A×L2B，对应M2×N2可得，
x1+x2＝X；
Figure BDA0003059547410000041
Figure BDA0003059547410000051
Figure BDA0003059547410000052
所以
Figure BDA0003059547410000053
Figure BDA0003059547410000054
由此可得R、x1和x2。
步骤2、计算圆管内圆的外径尺寸r，推倒圆管的壁厚尺寸。代入已知条件，且由相机的成像面积L1A×L1B，对应M1×N1，和L2A×L2B，对应M2×N2可得，x3+x4＝X；
Figure BDA0003059547410000055
Figure BDA0003059547410000056
Figure BDA0003059547410000057
Figure BDA0003059547410000058
所以
Figure BDA0003059547410000059
Figure BDA00030595474100000510
由此可得r、x3和x4。
由此可求得，圆管的左侧壁厚t1，即线段Pt1Pt2，和右侧壁厚t2，即线段Pt3Pt4，
Figure BDA00030595474100000511
Figure BDA00030595474100000512
Figure BDA00030595474100000513
因此，
Figure BDA0003059547410000061
Figure BDA0003059547410000062

Claims (5)

1.一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，包括机座及外壳，其特征在于在机座两侧的支架上安装有上下排列的两组滚轮，在外壳上开设有用于圆管进出的开孔，两个X射线发射器安装于机座上且位于两侧支架的中间，与每个X射线发射器对应的两块成像板通过活动支架安装在发射器上方，两个X射线发射器及对应的成像板沿圆管进出方向的轴向对称分布。
2.如权利要求1所述的一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，其特征在于在外壳用于圆管进入的开孔处固定有防辐射帘。
3.如权利要求1所述的一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，其特征在于成像板通过带自锁结构的蜗轮蜗杆与活动支架连接，蜗杆上方固定有手柄，手柄穿出于外壳。
4.如权利要求1所述的一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，其特征在于每只滚轮为中心凹两端凸起的倒锥形。
5.如权利要求1所述的一种使用双X射线和双成像板的圆管尺寸测量装置，其特征在于上滚轮的主轴与拉簧连接，拉簧另一端安装在机架下侧。
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