CN114252041A - 钢管管端外径的非接触式在线测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管管端外径的非接触式在线测量方法，该非接触式在线测量方法基于在线测量装置实现，包括步骤：1.到位信号检测器（8）检测钢管（2）是否到位，若是，执行步骤2，若否，等待钢管；2.控制计算单元（10）通过工艺信号接口（9）获取钢管的参数信息；3.控制计算单元通过调节组件将传感器组件移至测量位置；4.调节组件和传感器组件测量（距离，角度）数据；5.控制计算单元计算并修正钢管的管端外径值；6.结束测量或返回步骤1等待下一根钢管。本发明通过钢管端部外壁的（距离，角度）数据建立圆形轮廓线，计算所测直径并进行校正，从而准确测量出钢管管端真实外径。

Description

钢管管端外径的非接触式在线测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于钢管生产的测量方法，尤其涉及一种钢管管端外径的非接触式在线测量方法。

背景技术

钢管在工业生产中占有极其重要的位置，作为一种多功能经济截面钢材，在石油、化工、冶金、机械等各个行业有着广泛的应用。管端外径是钢管生产中极为重要的控制参数之一，也是钢管生产厂家首要控制并给予用户保证的重要指标，国内外对管端外径均有明确的技术要求。随着管道现场焊接施工技术的不断进步，对钢管的质量要求也不断提高。

两根钢管在野外或海洋中进行配管焊接施工时，若钢管的管端直径不符合要求，会造成两管对焊困难，即使能勉强对焊在一起，也会产生很大的残余应力，致使焊缝处的机械性能下降，降低管道的安全性。例如：油气输送管道，需要输送大量易燃易爆物质，且要承受几十甚至上百个大气压的内压，一旦焊缝的机械性能下降，极易发生泄漏、爆炸等事故。又例如：深海管线管，管道受洋流、潮汐、海浪的影响，对焊接效果要求更高，而且一旦断裂会导致原油泄漏，发生海洋污染事件，产生巨大的生态污染，造成严重的经济损失。但由于生产工艺的限制，钢管管端外径尺寸不合格的问题无法避免，需要对钢管管端外径尺寸进行严格的测量和筛查。

钢管管端是指距钢管两端端头规定长度范围内的部分钢管或管段，不同标准对管段的长度有不同的规定，例如根据美国石油学会（API）对管线钢管的标准，管端是指包括钢管每个端头100mm（4.0in）长度范围内的钢管。目前，在实际生产中，主要依赖人工测量的方法来进行管端外径尺寸的检测，一般采用卡尺和千分尺等量器具手工测量，这种方法受生产环境、量具精确度和操作人员因素的影响较大，测量精度低、速度慢、效率低，工人劳动强度大，而且每个截面测量数据点有限，无法充分反映管端外径尺寸的真实情况。随着技术的发展，也有生产商家采用同位素、射线、超声波等技术进行钢管管端外径测量，且主要是对管体进行检测，在钢管管端发生弯曲形变等质量问题时测量的准确性很低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管管端外径的非接触式在线测量方法，通过钢管端部外壁的（距离，角度）数据建立圆形轮廓线，计算所测直径并进行校正，从而准确测量出钢管管端真实外径。

本发明是这样实现的：

一种钢管管端外径的非接触式在线测量方法，该非接触式在线测量方法基于在线测量装置实现，所述的在线测量装置包括用于支撑钢管的钢管支撑架、控制计算单元、以及与控制计算单元电连接的调节组件、传感器组件、到位信号检测器和工艺信号接口；到位信号检测器设置在钢管支撑架的下方，工艺信号接口外接至钢管生产系统；传感器组件安装在调节组件上并通过调节组件升降、平移和转动；

所述的非接触式在线测量方法包括以下步骤：

步骤1：到位信号检测器检测钢管是否到位，若是，则执行步骤2，若否，则继续等待钢管；

步骤2：到位信号检测器向控制计算单元发送钢管到位信号，控制计算单元通过工艺信号接口获取到达测量工位的钢管的参数信息；

步骤3：控制计算单元控制调节组件升降和平移，使传感器组件移动至测量位置；

步骤4：控制计算单元控制调节组件和传感器组件进行测量，获得（距离，角度）数据；

步骤5：控制计算单元根据其中一个距离传感器，即第一距离传感器的（距离，角度）数据计算得到钢管的外径测量值，并结合另一个距离传感器，即第二距离传感器的距离数据对外径测量值进行修正；

步骤6：控制计算单元判断测量是否结束，若是，则结束测量，若否，则返回步骤1，等待下一根钢管。

所述的调节组件包括水平移动机构、设置在水平移动机构上的上下升降机构、以及设置在上下升降机构上的旋转控制机构；旋转控制机构包括Z形结构的旋转臂；传感器组件包括安装在旋转臂控制端的角度传感器和一对间隔安装在旋转臂测量端的距离传感器；

所述的步骤3包括以下分步骤：

步骤3.1：控制计算单元根据所测钢管的参数信息控制上下升降机构上下升降，调节旋转臂的控制端的高度，即距离传感器的旋转中心轴线位置；

步骤3.2：控制计算单元控制水平移动机构带动上下升降机构和旋转控制机构向钢管的管端移动，使一对距离传感器位于钢管的管端外侧并面向钢管的管端外壁。

所述的距离传感器的位置和旋转中心轴线位置所在的直线与钢管管端外壁的交点即为测量点，即距离传感器到达测量位置。

所述的旋转中心轴线位置与所测钢管的轴线位于同一高度。

所述的步骤4包括以下分步骤：

步骤4.1：控制计算单元根据所测钢管的参数信息计算调节组件中旋转控制机构的旋转臂的旋转速度，并使旋转臂带动一对距离传感器在钢管的管端外部做圆周运动；

步骤4.2：在一对距离传感器随旋转臂的转动过程中，在角度传感器感应到旋转臂每旋转过角度θ，通过一对距离传感器分别测量其与钢管外壁的距离，记为L1和L2，并计算旋转中心轴线位置与测量点之间的距离；

步骤4.3：重复步骤4.2，一对距离传感器与角度传感器分别将360/θ组（距离，角度）数据发送至控制计算单元；

步骤4.4：控制计算单元判断是否对钢管完成全周测量，若是，则执行步骤4.5，若否，则返回步骤4.2；

步骤4.5：控制计算单元控制旋转控制机构停止转动，水平移动机构退回到原始位置。

所述的步骤5还包括以下分步骤：

步骤5.1：根据第一距离传感器的（距离，角度）数据，建立关于钢管外壁的圆形轮廓线模型；

步骤5.2：以钢管外壁的圆形轮廓线上某一测量点为基准测量点，计算基准测量点至其他360/θ-1个测量点的距离，距离的最大值即为钢管在该测量点处的外径值；

步骤5.3：重复步骤5.2，计算钢管外壁的圆形轮廓线上每一测量点处的外径值，共有360/θ个外径数据，并计算360/θ个外径数据的平均值作为钢管的外径测量值D1；

步骤5.4：计算每个测量点处两个距离传感器与钢管外壁的距离差L3，计算公式为：L3=|L1-L2|；

步骤5.5：计算每个测量点处钢管的倾角α，计算公式为：α=arctg（L3/L4），其中，L4为两个距离传感器的间距；

步骤5.6：取所有测量点处倾角α的最大值αmax作为修正倾角，根据修正倾角αmax修正钢管的外径测量值D1，得到钢管的外径修正值D2，将外径修正值D2作为钢管的管端外径值；修正公式为：D2=D1*cosαmax。

所述的钢管到位是指生产完成的钢管置于安装在测量工位上的钢管支撑架上，钢管支撑架为V形结构。

所述的工艺信号接口从钢管生产系统获取的参数信息包括到达测量工位的钢管的规格、检测标准和要求。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明通过旋转臂带动距离传感器在钢管管端外部进行圆周运动，并结合角度传感器，测量获取钢管端部外壁的（距离，角度）数据，从而建立关于钢管外壁的圆形轮廓线模型，从而能快速、便捷的计算得到钢管管端的外径，实现钢管外径的无接触在线测量，无需准确定圆心装置，大大提高了测量效率和精度，解决了人工测量的误差和低效问题。

2、本发明通过两个距离传感器的设置对存在倾斜、弯曲等问题的钢管进行倾斜角度的测量，从而用于修正钢管管端的外径测量值，得到精确的钢管管端外径实际值，进一步提高了测量精度，从而确保了钢管的生产质量，适用范围广。

3、本发明能全自动运行，无需人为干预，能在钢管的生产过程中同步运行，实现非接触式的钢管外径在线测量，解决了工人劳动强度大的问题。

本发明通过传感器组件测量获取钢管端部外壁的（距离，角度）数据点，测量全周后形成封闭圆形轮廓线，计算所测直径并利用倾斜修正方法对所测直径数据进行校正，从而准确测量出钢管管端真实外径，无需人为干预，实现非接触式的在线测量。

附图说明

图1是本发明钢管管端外径的非接触式在线测量方法的流程图；

图2是本发明钢管管端外径的非接触式在线测量方法采用的在线测量装置的主视图；

图3是本发明钢管管端外径的非接触式在线测量方法中距离传感器的测量原理图；

图4是本发明钢管管端外径的非接触式在线测量方法中控制计算单元建立的圆形轮廓模型；

图5是本发明钢管管端外径的非接触式在线测量方法的外径修正原理图。

图中，1钢管支撑架，2钢管，3水平移动机构，4上下升降机构，5旋转控制机构，51旋转臂，6角度传感器，7距离传感器，71第一距离传感器，72第二距离传感器，8到位信号检测器，9工艺信号接口，10控制计算单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一种钢管管端外径的非接触式在线测量方法，该非接触式在线测量方法基于在线测量装置实现，请参见附图2，所述的在线测量装置包括用于支撑钢管2的钢管支撑架1、控制计算单元10、以及与控制计算单元10电连接的调节组件、传感器组件、到位信号检测器8和工艺信号接口9；到位信号检测器8设置在钢管支撑架1的下方，工艺信号接口9外接至钢管生产系统；传感器组件安装在调节组件上并通过调节组件升降、平移和转动。控制计算单元10可优选为带有外径计算模型的计算机设备，外径计算模型能采集传感器组件的（距离，角度）数据，并且通过到位信号检测器8和工艺信号接口9采集所需测量的钢管2的相关信息，结合数据信息建立圆形轮廓模型，用于圆形直径的计算；控制计算单元10同时能对调节组件进行运动控制。

请参见附图1，所述的非接触式在线测量方法包括以下步骤：

步骤1：到位信号检测器8检测钢管2是否到位，若是，则执行步骤2，若否，则继续等待钢管2。

所述的钢管2到位是指生产完成的钢管2置于安装在测量工位上的钢管支撑架1上，钢管支撑架1可采用V形结构，能确保测量过程中对钢管2的稳定支撑。

步骤2：到位信号检测器8向控制计算单元10发送钢管到位信号，控制计算单元10通过工艺信号接口9获取到达测量工位的钢管2的参数信息。

所述的工艺信号接口9从钢管生产系统获取的参数信息通常包括到达测量工位的钢管2的规格、检测标准和要求等。

步骤3：控制计算单元10控制调节组件升降和平移，使传感器组件移动至测量位置。

所述的调节组件包括水平移动机构3、设置在水平移动机构3上的上下升降机构4、以及设置在上下升降机构4上的旋转控制机构5；旋转控制机构5包括Z形结构的旋转臂51；传感器组件包括安装在旋转臂51控制端的角度传感器6和一对间隔安装在旋转臂51测量端的距离传感器7。优选的，距离传感器7可采用现有技术的激光距离传感器，用于测量距离传感器7至钢管2外壁之间的垂直距离，并将检测距离传输至控制计算单元10。

水平移动机构3可采用现有技术的机械式、电动式等平移结构，使其能在控制计算单元10的控制下带动上下升降机构4和旋转控制机构5实现靠近钢管2或远离钢管2的水平运动。上下升降机构4可采用现有技术的液压式、气动式等升降结构，使其能在控制计算单元10的控制下带动旋转控制机构5实现上下升降运动。旋转控制机构5可采用现有技术的电机等作为旋转臂51的驱动动力源，使其能在控制计算单元10的控制下驱动旋转臂51带动一对距离传感器7在钢管2的管端外部做圆周运动。

所述的步骤3包括以下分步骤：

步骤3.1：控制计算单元10根据所测钢管2的参数信息控制上下升降机构4上下升降，调节旋转臂51的控制端的高度，即一对距离传感器7的旋转中心轴线位置O’，旋转中心轴线位置O’应尽量与所测钢管2的轴线位于同一高度。

步骤3.2：控制计算单元10控制水平移动机构3带动上下升降机构4和旋转控制机构5向钢管2的管端移动，使一对距离传感器7位于钢管2的管端外侧并面向钢管2的管端外壁，距离传感器7的位置和旋转中心轴线位置O’所在的直线与钢管2管端外壁的交点即为测量点，即距离传感器7到达测量位置。

步骤4：控制计算单元10控制调节组件和传感器组件进行测量，获得（距离，角度）数据。

步骤4.1：控制计算单元10根据所测钢管2的参数信息计算调节组件中旋转控制机构5的旋转臂51的旋转速度w，并控制旋转控制机构5运行，使旋转臂51带动一对距离传感器7以旋转速度w在钢管2的管端外部做圆周运动。

由于不同规格、种类的钢管2的外径不同，其检测标准和要求也不同，为了保证测量精度和一致性，对于每个距离传感器7，其沿圆周方向上的各测量点需要均匀分布，即两个测量点之间的夹角角度θ相等，同时要有足够数量的测量点。在距离传感器7测量频率一定的情况下，该夹角角度θ由旋转速度w决定，可根据钢管2的规格、检测标准和要求等参数信息来确定所需测量点的数量和相邻测量点之间的夹角角度θ，从而确定旋转速度w。检测标准和要求越高，钢管2的规格越大，需要的测量点数量就越多，测量点之间的夹角角度θ就越小，旋转角速度越小。角度θ可通过角度传感器6进行实时测量。

请参见附图3，管端外径的测量原理是：由于距离传感器7所在位置S与旋转中心轴线位置O’之间的距离SO’固定，只要测量距离传感器7到钢管2外壁之间的距离SB，即可计算钢管2外壁到旋转中心轴线位置O’的距离BO’=SO’-SB，记为R。当角度传感器6检测到距离传感器7随旋转臂51从测量点A转动至测量点B时，距离传感器7转过的角度记为θ，即可得到一组（距离R，角度θ）数据。按照上述方法，即可获得钢管2管端外壁一周以θ为间隔角度的360/θ组（距离R，角度nθ）数据（n为1，2，…，360/θ），控制计算单元10可根据360/θ组（距离，角度）数据建立关于钢管2外壁的圆形轮廓线模型。

步骤4.2： 在一对距离传感器7随旋转臂51的转动过程中，在角度传感器6感应到旋转臂51每旋转过角度θ，通过一对距离传感器7分别测量其与钢管2外壁的距离，记为L1和L2，并计算旋转中心轴线位置O’与测量点之间的距离，记为R1和R2。

步骤4.3：重复步骤4.2，一对距离传感器7与角度传感器6分别将360/θ组（距离，角度）数据发送至控制计算单元10。

步骤4.4：控制计算单元10判断是否对钢管2完成全周测量，若是，则执行步骤4.5，若否，则返回步骤4.2。

步骤4.5：控制计算单元10控制旋转控制机构5停止转动，水平移动机构3退回到原始位置。

步骤5：控制计算单元10根据其中一个距离传感器7（记为第一距离传感器71）与角度传感器6的（距离，角度）数据计算得到钢管2的外径测量值，并结合另一个距离传感器7（记为第二距离传感器72）的距离数据对外径测量值进行修正。

步骤5.1：根据第一距离传感器71的（距离，角度）数据，建立关于钢管2外壁的圆形轮廓线模型。

请参见附图4，步骤5.2：以钢管2外壁的圆形轮廓线上某一测量点（如测量点B）为基准测量点，计算基准测量点至其他360/θ-1个测量点（如测量点C、D、E…）的距离，距离的最大值即为钢管2在该测量点（如测量点B）处的外径值。

步骤5.3：重复步骤5.2，可以计算出钢管2外壁的圆形轮廓线上每一测量点处的外径值，共有360/θ个外径数据，根据这些直径数据计算平均值作为钢管2的外径测量值D1，也可根据实际需要计算最大直径或者最小直径。

请参见附图5，控制计算单元10的外径修正原理是：当钢管2的管端存在弯曲、倾斜等情况时，钢管2的倾斜角度记为α，即∠LKJ。两个距离传感器7（记为S1和S2）测量并计算后的直径测量值分别为KF和JG，而其直径实际值应为KH和JI，△KHF、△JIG和△KLJ为直角三角形且为相似三角形，∠LKJ=∠HKF=∠IJG=α。根据相似三角形的性质，可通过倾角α对直径测量值进行修正，得到直径实际值。具体计算步骤如下：

步骤5.4：计算每个测量点处两个距离传感器7与钢管2外壁的距离差L3，计算公式为：L3=|L1-L2|。

步骤5.5：计算每个测量点处钢管2的倾角α，计算公式为：α=arctg（L3/L4），其中，L4为两个距离传感器7的间距，即附图5中线段KL的长度。

步骤5.6：取所有测量点处倾角α的最大值αmax作为修正倾角，根据修正倾角αmax修正钢管2的外径测量值D1，得到钢管2的外径修正值D2，将外径修正值D2作为钢管2的管端外径值；修正公式为：D2=D1*cosαmax。

步骤6：控制计算单元10判断测量是否结束，若是，则结束测量，若否，则返回步骤1，等待下一根钢管2。

实施例1：

待检测的钢管2水平放置于一个测量工位上，到位信号检测器8检测到钢管2到达工位，系统启动。控制计算单元10通过工艺信号接口9采集当前待测工位上的钢管规格和检测标准等数据。

控制计算单元10根据所测钢管2的规格大小信息控制上下升降机构4上下升降，调节旋转臂51的高度，即一对距离传感器7的旋转中心轴线位置O’与当前被测钢管2轴线处于同一高度。待上下位置调节完成后，控制计算单元10控制水平移动机构3带动上下升降机构4和旋转控制机构5向钢管2的管端移动，使一对距离传感器7完全位于钢管2长度范围所在区域内，保证两个距离传感器7都能检测到钢管2的管端外壁。两个距离传感器7中，位于旋转臂51外端的第二距离传感器72用于直径校正，位于旋转臂51内端的第一距离传感器71用于测量直径。钢管管端外径是指距离钢管2端部一定范围内的外径值，如管线管，按照标准要求在管端100mm长度范围内的外径值应满足一定要求。所以，必须要使第一距离传感器71的位置位于管端100mm长度范围内，比如，第一距离传感器71定位到距离钢管2端部50mm处，则测量的外径值为距钢管2管端50mm处的外径值。

控制计算单元10根据所测钢管2的规格大小和检测标准计算出对应的旋转角速度w，并控制旋转控制机构5运行，使旋转臂51带动一对距离传感器7以旋转速度w在钢管2的管端外部做圆周运动。由于不同规格、种类的钢管2的外径不同，其检测标准和要求也不同，为了保证测量精度和一致性，需要使钢管圆周方向上的各测量点均匀分布，即两个测量点之间的夹角角度θ相等，同时要有足够数量的测量点。在两个距离传感器7测量频率一定的情况下，该夹角角度θ由旋转速度w决定，可根据钢管2的规格、检测标准和要求等参数信息来确定所需测量点的数量和相邻测量点之间的夹角角度θ，从而确定旋转速度w。检测标准和要求越高，钢管2的规格越大，需要的测量点数量就越多，测量点之间的夹角角度θ就越小，旋转角速度越小。在本实施例中，取θ=0.5°，一周共有360/0.5=720个测量点。

在旋转臂51带动两个距离传感器7转动过程中，当角度传感器6测量到旋转臂51每旋转过0.5°时，通过第一距离传感器71和第二距离传感器72分别测量其与钢管2外壁的距离，并按照管端外径的测量原理和外径修正原理，通过第一距离传感器71与角度传感器6的距离和角度数据计算出钢管2半径的距离数值R，通过第一距离传感器71和第二距离传感器72的距离数据计算出倾角α，旋转臂51旋转一周360°后，得到720组半径距离和角度数据（R1,0.5）、（R2，1.0）……（R720,360），以及720个倾角数据α1、α2……α720。

在一周360°测量完成后，控制计算单元10停止旋转机构5，并控制水平移动机构3带动上下升降机构4和旋转控制机构5退回到原始位置。

控制计算单元10根据720组半径距离和角度数据，建立关于钢管2外壁的圆形轮廓线模型，并计算出外径测量值D1，在本实施例中，D1=114.42mm。根据720个倾斜角度数据，计算出最大偏转角度值αmax，在本实施例中，αmax=4.5°，并根据外径修正原理对计算出的外径测量值D1进行修正，得到外径修正值D2=114.07mm，D2即为钢管2的管端外径值，完成测量。在本实施例中，该被测钢管实际管端外径为114mm，与本发明测量及修正后得到的外径值非常接近，本发明的测量精度很高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，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)

1.一种钢管管端外径的非接触式在线测量方法，其特征是：该非接触式在线测量方法基于在线测量装置实现，所述的在线测量装置包括用于支撑钢管（2）的钢管支撑架（1）、控制计算单元（10）、以及与控制计算单元（10）电连接的调节组件、传感器组件、到位信号检测器（8）和工艺信号接口（9）；到位信号检测器（8）设置在钢管支撑架（1）的下方，工艺信号接口（9）外接至钢管生产系统；传感器组件安装在调节组件上并通过调节组件升降、平移和转动；

所述的非接触式在线测量方法包括以下步骤：

步骤1：到位信号检测器（8）检测钢管（2）是否到位，若是，则执行步骤2，若否，则继续等待钢管（2）；

步骤2：到位信号检测器（8）向控制计算单元（10）发送钢管到位信号，控制计算单元（10）通过工艺信号接口（9）获取到达测量工位的钢管（2）的参数信息；

步骤3：控制计算单元（10）控制调节组件升降和平移，使传感器组件移动至测量位置；

步骤4：控制计算单元（10）控制调节组件和传感器组件进行测量，获得（距离，角度）数据；

步骤5：控制计算单元（10）根据其中一个距离传感器（7），即第一距离传感器（71）的（距离，角度）数据计算得到钢管（2）的外径测量值，并结合另一个距离传感器（7），即第二距离传感器（72）的距离数据对外径测量值进行修正；

步骤6：控制计算单元（10）判断测量是否结束，若是，则结束测量，若否，则返回步骤1，等待下一根钢管（2）。

2.根据权利要求1所述的钢管管端外径的非接触式在线测量方法，其特征是：所述的调节组件包括水平移动机构（3）、设置在水平移动机构（3）上的上下升降机构（4）、以及设置在上下升降机构（4）上的旋转控制机构（5）；旋转控制机构（5）包括Z形结构的旋转臂（51）；传感器组件包括安装在旋转臂（51）控制端的角度传感器（6）和一对间隔安装在旋转臂（51）测量端的距离传感器（7）；

所述的步骤3包括以下分步骤：

步骤3.1：控制计算单元（10）根据所测钢管（2）的参数信息控制上下升降机构（4）上下升降，调节旋转臂（51）的控制端的高度，即一对距离传感器（7）的旋转中心轴线位置；

步骤3.2：控制计算单元（10）控制水平移动机构（3）带动上下升降机构（4）和旋转控制机构（5）向钢管（2）的管端移动，使一对距离传感器（7）位于钢管（2）的管端外侧并面向钢管（2）的管端外壁。

3.根据权利要求2所述的钢管管端外径的非接触式在线测量方法，其特征是：所述的距离传感器（7）的位置和旋转中心轴线位置所在的直线与钢管（2）管端外壁的交点即为测量点，即距离传感器（7）到达测量位置。

4.根据权利要求2所述的钢管管端外径的非接触式在线测量方法，其特征是：所述的旋转中心轴线位置与所测钢管（2）的轴线位于同一高度。

5.根据权利要求1所述的钢管管端外径的非接触式在线测量方法，其特征是：所述的步骤4包括以下分步骤：

步骤4.1：控制计算单元（10）根据所测钢管（2）的参数信息计算调节组件中旋转控制机构（5）的旋转臂（51）的旋转速度，并使旋转臂（51）带动一对距离传感器（7）在钢管（2）的管端外部做圆周运动；

步骤4.2：在一对距离传感器（7）随旋转臂（51）的转动过程中，在角度传感器（6）感应到旋转臂（51）每旋转过角度θ，通过一对距离传感器（7）分别测量其与钢管（2）外壁的距离，记为L1和L2，并计算旋转中心轴线位置与测量点之间的距离；

步骤4.3：重复步骤4.2，一对距离传感器（7）与角度传感器（6）分别将360/θ组（距离，角度）数据发送至控制计算单元（10）；

步骤4.4：控制计算单元（10）判断是否对钢管（2）完成全周测量，若是，则执行步骤4.5，若否，则返回步骤4.2；

步骤4.5：控制计算单元（10）控制旋转控制机构（5）停止转动，水平移动机构（3）退回到原始位置。

6.根据权利要求1所述的钢管管端外径的非接触式在线测量方法，其特征是：所述的步骤5还包括以下分步骤：

步骤5.1：根据第一距离传感器（71）的（距离，角度）数据，建立关于钢管（2）外壁的圆形轮廓线模型；

步骤5.2：以钢管（2）外壁的圆形轮廓线上某一测量点为基准测量点，计算基准测量点至其他360/θ-1个测量点的距离，距离的最大值即为钢管（2）在该测量点处的外径值；

步骤5.3：重复步骤5.2：计算钢管（2）外壁的圆形轮廓线上每一测量点处的外径值，共有360/θ个外径数据，并计算360/θ个外径数据的平均值作为钢管（2）的外径测量值D1；

步骤5.4：计算每个测量点处两个距离传感器（7）与钢管（2）外壁的距离差L3，计算公式为：L3=|L1-L2|；

步骤5.5：计算每个测量点处钢管（2）的倾角α，计算公式为：α=arctg（L3/L4），其中，L4为两个距离传感器（7）的间距；

步骤5.6：取所有测量点处倾角α的最大值αmax作为修正倾角，根据修正倾角αmax修正钢管（2）的外径测量值D1，得到钢管（2）的外径修正值D2，将外径修正值D2作为钢管（2）的管端外径值；修正公式为：D2=D1*cosαmax。

7.根据权利要求1所述的钢管管端外径的非接触式在线测量方法，其特征是：所述的钢管（2）到位是指生产完成的钢管（2）置于安装在测量工位上的钢管支撑架（1）上，钢管支撑架（1）为V形结构。

8.根据权利要求1所述的钢管管端外径的非接触式在线测量方法，其特征是：所述的工艺信号接口（9）从钢管生产系统获取的参数信息包括到达测量工位的钢管（2）的规格、检测标准和要求。

Images