CN120970552B - 一种热镀锌管镀锌厚度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业产品质量检测技术领域，本发明公开了一种热镀锌管镀锌厚度检测装置及检测方法，包括测厚仪，测厚仪两侧设有夹持支架，夹持支架侧面设置多个摆臂，摆臂末端设有电动驱动的麦克纳姆轮，麦克纳姆轮共同夹持镀锌管。本发明与现有技术相比的优点在于：通过可同步调节的摆臂和麦克纳姆轮夹持机构，实现对不同管径镀锌管的自适应定心夹持，利用麦克纳姆轮的运动特性，在定心夹持状态下直接驱动镀锌管实现自转和平移双自由度运动，从而对钢管的不同点位进行检测，通过随动滚轮、变位环和探测器支架联动结构，实现探测器实时位置补偿，避免荧光信号接收不稳定，检测精度下降。

Description

一种热镀锌管镀锌厚度检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及工业产品质量检测技术领域，具体是指一种热镀锌管镀锌厚度检测装置及检测方法。

背景技术

目前对于热镀锌管的镀锌厚度通常为镀锌管进行打磨清洗等处理之后由人工手持便携型厚仪进行测量，由于热镀锌产生的镀层厚度无法实现完全均匀，进行检测时通常需要进行多点测厚才能得到准确的厚度数据，但现有的测量方式通常不具备多点测厚的能力，人工进行多点测厚则会显著降低测量速度，影响工作效率。

常见的无损测厚原理可分为磁性测厚和X射线荧光测厚，但在进行管道型零部件测厚时，管件自身曲率对磁性测厚时外部施加的磁场和X射线荧光测厚时X射线的照射位置均有影响，通常管身曲率越大对测量准确性的干扰越大，导致测量时需要测厚仪尽可能对准管件轴心，但人工测量难以完全满足上述测量要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有设备无法进行多点测厚，且不能进行定心测厚，提供一种热镀锌管镀锌厚度检测装置及检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种热镀锌管镀锌厚度检测装置及检测方法，包括测厚仪，测厚仪两侧设有夹持支架，夹持支架侧面设置多个摆臂，摆臂末端设有电动驱动的麦克纳姆轮，麦克纳姆轮共同夹持镀锌管。

测厚仪内部设有导向杆，导向杆上滑动设置变位环，变位环上两侧设有随动滚轮，测厚仪内部设有弹簧套筒顶伸变位环，令随动滚轮伸出至测厚仪外部并与镀锌管表面抵紧，测厚仪内部设有可跟随随动滚轮滑动的荧光探测器。

进一步的，所述测厚仪侧面设有透光口，透光口外侧设有物镜，透光口位于随动滚轮之间中心处，透光口朝向麦克纳姆轮所夹持的镀锌管轴心设置。

进一步的，所述测厚仪内部设有X光射线管，X光射线管发射端设有射线准直仪，射线准直仪射出端设有分光镜台，分光镜台侧面设有限位导向杆，探测器支架与限位导向杆滑动连接，探测器支架两侧与变位环固定连接，荧光探测器设置在探测器支架中部，分光镜台中心设有同轴孔，所述射线准直仪和同轴孔与透光口同向。

进一步的，所述透光口一周设有补光灯，分光镜台端部设有分光镜，分光镜台侧面设有CCD模组，CCD模组朝向与同轴孔方向垂直，分光镜与同轴孔之间具有45°夹角。

进一步的，所述夹持支架外侧旋转设有调节环，夹持支架侧面环绕一周设置多个限位随动滚轮夹持调节环，调节环内侧面设有内齿环，夹持支架侧面设有夹持电机，夹持电机输出端动力连接设有与内齿环啮合的齿轮。

进一步的，所述夹持支架侧面环绕一周设有多个摆臂轴，摆臂根部与摆臂轴旋转连接，调节环环绕一周设有多个倾斜的滑槽，摆臂中部侧面设有配合滑槽的滑杆。

进一步的，所述夹持支架侧面设有入料口，调节环上设有配合入料口的缺口。

进一步的，所述摆臂末端设有伺服电机，麦克纳姆轮与伺服电机输出端动力连接，多个麦克纳姆轮中，安装在互相为对向的摆臂上的一对麦克纳姆轮呈手性对称。

一种热镀锌管镀锌厚度检测方法，采用上述的热镀锌管镀锌厚度检测装置，并配合现有的钢管送料机，钢管送料机将待测后镀锌管通过入料口送入热镀锌管镀锌厚度检测装置内，包括如下步骤：

S1：将镀锌管送入入料口内，控制夹持电机令调节环旋转，摆臂向内摆动，麦克纳姆轮与镀锌管表面贴合，完成对镀锌管的夹持。

S2：启动X光射线管向镀锌管发射X射线，镀锌管内部铁原子经激发后发射荧光，荧光探测器接收到荧光并记录荧光能量强度。

S3：关闭X光射线管并启动补光灯照射镀锌管表面，镀锌管表面反光经过分光镜在CCD模组成像，分别控制各个伺服电机，令麦克纳姆轮进行同向旋转，使镀锌管绕自身轴线旋转运动，通过CCD模组接收比对图像判定旋转角度。

S4：镀锌管旋转角度后停止伺服电机并重复S2，对镀锌管一周多个点位进行X射线激发并记录荧光强度。

S5：分别控制各个伺服电机，令对向的麦克纳姆轮进行反向旋转，使镀锌管沿自身轴线进行平移，通过CCD模组接收比对图像判定平移距离。

S6：重复S2、S3和S4，对镀锌管管身多个点位进行环绕一周多次X射线激发并记录荧光强度。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：

1.通过可同步调节的摆臂和麦克纳姆轮夹持机构，实现对不同管径镀锌管的自适应定心夹持。

2.利用麦克纳姆轮的运动特性，在定心夹持状态下直接驱动镀锌管实现自转和平移双自由度运动，从而对钢管的不同点位进行检测。

3.通过随动滚轮、变位环和探测器支架联动结构，实现探测器实时位置补偿，避免荧光信号接收不稳定，检测精度下降。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明调节环的结构示意图。

图3是本发明摆臂的结构示意图。

图4是本发明透光口的结构示意图。

图5是本发明测厚仪的结构示意图。

图6是本发明分光镜台的结构示意图。

图7是本发明探测器支架的结构示意图。

图8是本发明夹持小管径钢管时的示意图。

图9是本发明夹持大管径钢管时的示意图。

如图所示：1、测厚仪，2、夹持支架，3、摆臂轴，4、摆臂，5、伺服电机，6、麦克纳姆轮，7、滑杆，8、调节环，9、滑槽，10、限位随动滚轮，11、齿轮，12、内齿环，13、夹持电机，14、入料口，15、透光口，16、补光灯，17、物镜，18、随动滚轮，19、弹簧套筒，20、导向杆，21、变位环，22、X光射线管，23、射线准直仪，24、分光镜台，25、限位导向杆，26、CCD模组，27、探测器支架，28、荧光探测器，29、分光镜，30、同轴孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

结合附图1、附图2和附图3，一种热镀锌管镀锌厚度检测装置，包括测厚仪1，测厚仪1两侧设有夹持支架2，夹持支架2侧面设置多个摆臂4，摆臂4末端设有电动驱动的麦克纳姆轮6，麦克纳姆轮6共同夹持镀锌管。

结合附图2和附图3，所述夹持支架2外侧旋转设有调节环8，夹持支架2侧面环绕一周设置多个限位随动滚轮10夹持调节环8，调节环8内侧面设有内齿环12，夹持支架2侧面设有夹持电机13，夹持电机13输出端动力连接设有与内齿环12啮合的齿轮11。

结合附图2和附图3，所述夹持支架2侧面环绕一周设有多个摆臂轴3，摆臂4根部与摆臂轴3旋转连接，调节环8环绕一周设有多个倾斜的滑槽9，摆臂4中部侧面设有配合滑槽9的滑杆7。

通过夹持电机13旋转调节环8即可令摆臂轴3同向摆动，从而令麦克纳姆轮6内缩或外扩来对镀锌管夹持或释放。

结合附图2和附图3，所述夹持支架2侧面设有入料口14，调节环8上设有配合入料口14的缺口，摆臂4末端设有伺服电机5，麦克纳姆轮6与伺服电机5输出端动力连接，多个麦克纳姆轮6中，安装在互相为对向的摆臂4上的一对麦克纳姆轮6呈手性对称。

通过上述结构可令多个麦克纳姆轮6均匀从多个方向环绕一周对镀锌管进行定心夹持，在此基础上令各个麦克纳姆轮6同向旋转，此状态下多个麦克纳姆轮6中互为对象的两个麦克纳姆轮6所产生的斜向摩擦力的轴向分力互相抵消，而切向分力则叠加形成转矩令镀锌管绕自身轴线旋转。

相对的，令各个麦克纳姆轮6中互为对象的两个麦克纳姆轮6反向旋转，则能够令斜向摩擦力的切向分力互相抵消，轴向分力互相叠加，使镀锌管沿自身轴线方向平移。

通过上述方法即可实现在对镀锌管进行定心夹持的同时令管件自转或平移，在此基础上可令测厚仪1对镀锌管外壁面的多个位置进行厚度测量，此外，当测量完成后通过控制程序还可根据厚度测量结果来判定镀锌管产品是否合格，在本装置两侧分别放置接料框或钢管输送机等出料设备，即可令麦克纳姆轮6将合格钢管平移至一侧的合格品出料设备，将不合格品平移至另一侧的残次品回收设备，上述工作方式所需的控制软件技术较为常见，本申请不做进一步描述。

结合附图4，所述测厚仪1侧面设有透光口15，透光口15外侧设有物镜17，透光口15位于随动滚轮18之间中心处，透光口15朝向麦克纳姆轮6所夹持的镀锌管轴心设置。

结合附图5和附图6，所述测厚仪1内部设有X光射线管22，X光射线管22发射端设有射线准直仪23，射线准直仪23射出端设有分光镜台24，分光镜台24侧面设有限位导向杆25，探测器支架27与限位导向杆25滑动连接，荧光探测器28设置在探测器支架27中部，分光镜台24中心设有同轴孔30，所述射线准直仪23和同轴孔30与透光口15同向。

由于本装置在实际使用中会用于测量不同外径规格的镀锌管，同规格下的镀锌管实际外径也会存在一定公差，上述的定心夹持工作方式具体实施时，镀锌管外壁面与物镜17之间距离会因外径大小的不同产生距离差，由于本申请的测厚仪1的工作方式为利用X光射线管22发射平行X射线照射镀锌管，令其外壁面的原子受X射线激发产生荧光，通过荧光探测器28检测铁原子荧光能量强度来判定镀锌管中铁层深度，从而测量镀锌层厚度，由于平行X射线仅能够激发较小面积的原子，当镀锌管外径变化时，激发区域的位置可能会产生偏移导致铁原子荧光无法被荧光探测器28接收，同时激发区域与荧光探测器28之间的距离也会因镀锌管外径的不同而发生变化，从而影响荧光探测器28接收到的铁原子荧光的能量强度，最终导致测量结果准确度下降。

结合附图5、附图6和附图7，测厚仪1内部设有导向杆20，导向杆20上滑动设置变位环21，变位环21上两侧设有随动滚轮18，测厚仪1内部设有弹簧套筒19顶伸变位环21，令随动滚轮18伸出至测厚仪1外部并与镀锌管表面抵紧，探测器支架27两侧与变位环21固定连接。

结合附图8和附图9，其中加粗线段为光路示意图，当镀锌管被麦克纳姆轮6定心夹持后，随动滚轮18在弹簧套筒19的顶伸作用下始终与管件外壁保持抵紧状态，此时变位环会随着镀锌管外径变化沿导向杆20产生位移，进而带动探测器支架27同步移动，由于探测器支架27与分光镜台24通过限位导向杆25构成滑动连接，且荧光探测器28固定在探测器支架27中部，这种联动结构使得荧光探测器28与镀锌管受X射线激发区域始终保持相对位置稳定，随动滚轮18的位移会通过变位环21同步调整探测器支架27位置，确保荧光激发区域始终处于荧光探测器28探测范围内，这种机械补偿结构使荧光探测器28与激发区域的距离恒定，有效避免了因管径变化导致的检测误差。

结合附图4和附图6，所述透光口15一周设有补光灯16，分光镜台24端部设有分光镜29，分光镜台24侧面设有CCD模组26，CCD模组26朝向与同轴孔30方向垂直，分光镜29与同轴孔30之间具有45°夹角。

补光灯16可对镀锌管测量区域位置提供照明，镀锌管表面的反射光线经过分光镜29反射至CCD模组26进行成像，在对镀锌管进行旋转或平移时，本装置的控制程序通过连续比对CCD模组26采集的图像来判断镀锌管的旋转角度或平移距离。

一种热镀锌管镀锌厚度检测方法，采用上述的热镀锌管镀锌厚度检测装置，并配合现有的钢管送料机，钢管送料机将待测后镀锌管通过入料口14送入热镀锌管镀锌厚度检测装置内，包括如下步骤：

S1：将镀锌管送入入料口14内，控制夹持电机13令调节环8旋转，摆臂4向内摆动，麦克纳姆轮6与镀锌管表面贴合，完成对镀锌管的夹持。

S2：启动X光射线管22向镀锌管发射X射线，镀锌管内部铁原子经激发后发射荧光，荧光探测器28接收到荧光并记录荧光能量强度。

S3：关闭X光射线管22并启动补光灯16照射镀锌管表面，镀锌管表面反光经过分光镜29在CCD模组26成像，分别控制各个伺服电机5，令麦克纳姆轮6进行同向旋转，使镀锌管绕自身轴线旋转运动，通过CCD模组26接收比对图像判定旋转角度。

S4：镀锌管旋转角度后停止伺服电机5并重复S2，对镀锌管一周多个点位进行X射线激发并记录荧光强度。

S5：分别控制各个伺服电机5，令对向的麦克纳姆轮6进行反向旋转，使镀锌管沿自身轴线进行平移，通过CCD模组26接收比对图像判定平移距离。

S6：重复S2、S3和S4，对镀锌管管身多个点位进行环绕一周多次X射线激发并记录荧光强度。

经过上述方法的镀锌层厚度测量后，可在测量结果的基础上对管件是否合格进行判断，通过麦克纳姆轮6的轴向平移功能将合格品朝向一个方向平移并将不合格品向另一个方向平移，并在合格品处设置出料输送装置或接料框，并在另一个方向设置不合格品回收装置或对应的接料框，以此通过镀锌层厚度对镀锌管进行简单筛分。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。总而言之，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种热镀锌管镀锌厚度检测装置，包括测厚仪（1），测厚仪（1）两侧设有夹持支架（2），夹持支架（2）侧面设置多个摆臂（4），摆臂（4）末端设有电动驱动的麦克纳姆轮（6），麦克纳姆轮（6）共同夹持镀锌管，其特征在于：

测厚仪（1）内部设有导向杆（20），导向杆（20）上滑动设置变位环（21），变位环（21）上两侧设有随动滚轮（18），测厚仪（1）内部设有弹簧套筒（19），弹簧套筒（19）自由端顶伸变位环（21），令随动滚轮（18）伸出至测厚仪（1）外部并与镀锌管表面抵紧，测厚仪（1）内部设有X射线发射组件、镀锌管移动检测组件以及可随随动滚轮（18）滑动的荧光探测器（28）；

所述测厚仪（1）侧面设有透光口（15），X射线发射组件包括X光射线管（22）和射线准直仪（23），射线准直仪（23）射出端设有分光镜台（24），分光镜台（24）中心设有同轴孔（30），镀锌管移动检测组件包括补光灯（16）、CCD模组（26）和分光镜（29），补光灯（16）设置在透光口（15）外侧一周，分光镜（29）设置在分光镜台（24）端部，CCD模组（26）设置在分光镜台（24）侧面，CCD模组（26）朝向与同轴孔（30）方向垂直，分光镜（29）与同轴孔（30）之间具有45°夹角。

2.根据权利要求1所述的一种热镀锌管镀锌厚度检测装置，其特征在于：所述透光口（15）外侧设有物镜（17），透光口（15）位于随动滚轮（18）之间中心处，透光口（15）朝向麦克纳姆轮（6）所夹持的镀锌管轴心设置。

3.根据权利要求2所述的一种热镀锌管镀锌厚度检测装置，其特征在于：所述射线准直仪（23）设置在X光射线管（22）发射端，分光镜台（24）侧面设有限位导向杆（25），探测器支架（27）与限位导向杆（25）滑动连接，探测器支架（27）两侧与变位环（21）固定连接，荧光探测器（28）设置在探测器支架（27）中部，所述射线准直仪（23）和同轴孔（30）与透光口（15）同向。

4.根据权利要求3所述的一种热镀锌管镀锌厚度检测装置，其特征在于：所述镀锌管移动检测组件包括补光灯（16）、CCD模组（26）和分光镜（29），补光灯（16）设置在透光口（15）外侧一周，分光镜（29）设置在分光镜台（24）端部，CCD模组（26）设置在分光镜台（24）侧面，CCD模组（26）朝向与同轴孔（30）方向垂直，分光镜（29）与同轴孔（30）之间具有45°夹角。

5.根据权利要求1所述的一种热镀锌管镀锌厚度检测装置，其特征在于：所述夹持支架（2）外侧旋转设有调节环（8），夹持支架（2）侧面环绕一周设置多个限位随动滚轮（10）夹持调节环（8），调节环（8）内侧面设有内齿环（12），夹持支架（2）侧面设有夹持电机（13），夹持电机（13）输出端动力连接设有与内齿环（12）啮合的齿轮（11）。

6.根据权利要求5所述的一种热镀锌管镀锌厚度检测装置，其特征在于：所述夹持支架（2）侧面环绕一周设有多个摆臂轴（3），摆臂（4）根部与摆臂轴（3）旋转连接，调节环（8）环绕一周设有多个倾斜的滑槽（9），摆臂（4）中部侧面设有配合滑槽（9）的滑杆（7）。

7.根据权利要求5所述的一种热镀锌管镀锌厚度检测装置，其特征在于：所述夹持支架（2）侧面设有入料口（14），调节环（8）上设有配合入料口（14）的缺口。

8.根据权利要求1所述的一种热镀锌管镀锌厚度检测装置，其特征在于：所述摆臂（4）末端设有伺服电机（5），麦克纳姆轮（6）与伺服电机（5）输出端动力连接，多个麦克纳姆轮（6）中，安装在互相为对向的摆臂（4）上的一对麦克纳姆轮（6）呈手性对称。

9.一种热镀锌管镀锌厚度检测方法，其特征在于：采用上述权利要求1-8中任意一项所述的热镀锌管镀锌厚度检测装置，并配合现有的钢管送料机，钢管送料机将待测镀锌管送入热镀锌管镀锌厚度检测装置内，包括如下步骤：

S1：将镀锌管送入装置内，控制摆臂（4）向内摆动，麦克纳姆轮（6）与镀锌管表面贴合，完成对镀锌管的夹持；

S2：启动X光射发射组件向镀锌管发射X射线，镀锌管内部铁原子经激发后发射荧光，荧光探测器（28）接收到荧光并记录荧光能量强度；

S3：关闭X射线发射组件并启动镀锌管移动检测组件检测镀锌管表面，分别控制各个麦克纳姆轮（6）进行同向旋转，使镀锌管绕自身轴线旋转运动，通过镀锌管移动检测组件判定旋转角度；

S4：镀锌管旋转角度后停止旋转麦克纳姆轮（6）并重复S2，对镀锌管一周多个点位进行X射线激发并记录荧光强度；

S5：分别控制各个麦克纳姆轮（6），令对向的麦克纳姆轮（6）进行反向旋转，使镀锌管沿自身轴线进行平移，通过镀锌管移动检测组件判定平移距离；

S6：重复S2、S3和S4，对镀锌管管身多个点位进行环绕一周多次X射线激发并记录荧光强度。