CN209903546U - 一种海管混凝土配重涂敷生产在线同步激光测径系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种海管混凝土配重涂敷生产在线同步激光测径系统，由承载框架、测径单元、驱动系统、红外位移传感器和数据采集系统组成。其中承载框架用于承载测径单元和驱动系统；测径单元由激光扫描发射器、激光接收器、滑动模组和光栅尺组成，可对配重管外径进行激光投影测量；驱动系统由驱动电机、传动轴和联轴器组成，能够驱动激光扫描发射器和激光接收器在滑动模组上同步移动，实现对不同管径配重管外径测量；红外位移传感器可定位涂敷生产线上配重管与测径单元的相对位置；数据采集系统能够对配重管测径数据进行分析、记录和储存。本实用新型可极为有效的提高了配重管外径现场在线测量精度和测量效率，降低了在线测径检验安全风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及海管混凝土配重涂敷生产领域，具体涉及一种针对海管混凝土配重涂敷生产的在线同步激光测径系统。
背景技术
随着海洋油气资源开发持续增长，近年来海洋油气管网建设得到了迅猛发展，海管配重技术也得到了广泛关注。在洋流湍急、船锚冲击等复杂的水下环境中，为确保管道具有足够的负浮力和良好的抗机械损伤性能，国内外主要采用管道外喷涂混凝土配重层进行海管配重。在混凝土配重涂敷生产中，配重管外径是计算海管负浮力指标的重要基础参数之一，其数值的测量精度对海管配重涂敷生产工艺控制至关重要。目前，配重涂敷行业主要采用人工软尺进行在线外径测量，即先测量配重管周长，再计算出配重管直径，现有人工软尺测径工艺在检验过程中存在以下不足：
(1)软尺测径受人为操作因素影响较大，测量精度低、误差大；
(2)涂敷在线人工测径与配重涂敷出管存在交叉作业，检验人员存在安全风险；
(3)涂敷在线人工测径影响配重涂敷出管操作，降低涂敷施工效率。
近年来海洋工程设计对管道涂敷工艺控制精度的要求愈加严格，现有的人工软尺测径工艺现已很难满足高精度的涂敷在线同步测径要求，目前急需开发出针对混凝土配重海管外径的涂敷在线同步自动测径系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，实现海管混凝土配重涂敷生产在线同步自动测径，提高配重管外径测量精度和测量效率，提供一种海管混凝土配重涂敷生产在线同步激光测径系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种海管混凝土配重涂敷生产在线同步激光测径系统，包括防腐钢管、涂敷小车、喷涂鼓轮、送料皮带和混凝土，涂敷小车设置于防腐钢管的两端底部并可使防腐钢管转动，喷涂鼓轮和送料皮带设置于防腐钢管上方一侧，混凝土经过送料皮带运送后通过喷涂鼓轮对防腐钢管进行涂敷形成混凝土配重管；所述激光测径系统由承载框架、测径单元、驱动系统、红外位移传感器和数据采集系统组成；
所述承载框架为门式钢架结构，防腐钢管穿过承载框架；
所述测径单元由激光扫描发射器、激光接收器、滑动模组和光栅尺组成，滑动模组固定于承载框架两侧，其中一侧的所述滑动模组上安装有两个激光扫描发射器，另一侧的滑动模组上安装有两个激光接收器，激光扫描发射器和激光接收器可在滑动模组的导轨内上下移动，以确保激光扫描发射器产生的平行激光光幕能够全部被激光接收器接收；所述光栅尺安装于与激光扫描发射器同侧的承载框架上，并与激光扫描发射器相连，用于检测两个激光扫描发射器之间的相对距离；
所述驱动系统由驱动电机、联轴器和传动轴组成，所述驱动电机和联轴器固定于承载框架上方，并通过传动轴相连，用于驱动滑动模组上激光扫描发射器和激光接收器的同步上下移动，进而实现对不同管径混凝土配重管外径测量；
所述红外位移传感器设置于防腐钢管一端的前方，通过向涂敷小车发射红外线和接收反射回的红外线，用于定位混凝土配重管与所述测径单元的相对位置，实现混凝土配重管定位数据采集功能；
所述数据采集系统由工控机和数据线组成，所述光栅尺、红外位移传感器分别通过数据线与工控机相连。
进一步的，所述数据采集系统用于对混凝土配重管测径数据进行分析、记录和储存，并可与现有上位数据跟踪系统相连接，直接将快速采集的外径数据传输至现有的涂敷生产数据系统进行海管负浮力计算。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：
1.利用激光扫描原理对配重管进行投影扫描，不受管道旋转和振动影响，能够直接自动测量出配重管外径，具有极高的测量精度和测量效率。
2.该激光测径系统采用高度聚焦的激光点光源，高速扫描稳定性好，能够保证自动测径的高精度。
3.该激光测径系统测量管径范围大，适用性强，能够对管径Φ168mm(配重层厚40mm)到Φ1420mm(配重层厚150mm)范围内的所有配重管进行外径测量。
4.该激光测径系统的红外位移传感器能够精准定位涂敷生产线上配重管的具体位置，不仅可以对常规混凝土配重管进行整管不间断全长测径，而且还可选择性选取测径位置，实现对装有阳极的配重管测径，更加真实确切的反应出配重管涂敷工艺控制情况。
5.该数据采集系统能够实现配重管外径数据的实时监控、自动记录和储存，并可与现有上位数据跟踪系统相连接，无需人工数据录入，直接将快速采集的外径数据传输至现有的涂敷生产数据系统进行海管负浮力计算，保证了海管涂敷生产与质量检验较高的同步性。
6.激光测径为全自动非接触测量，无需检验人员操作，安全性高。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的应用状态示意图。
图3为本实用新型应用状态下的主视结构示意图。
附图标记：1、承载框架；2、激光扫描发射器；3、激光接收器、4、滑动模组；5、光栅尺；6、驱动电机；7、联轴器；8、传动轴；9、红外位移传感器；10、工控机；11、数据线；12、红外光线；13、激光光幕；14、防腐钢管；15、混凝土配重管；16、混凝土；17、喷涂鼓轮；18、送料皮带；19、涂敷小车。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如附图1至图3所示，一种海管混凝土配重涂敷生产在线同步激光测径系统，能够进行混凝土配重管涂敷在线同步自动测径和记录。其主要由承载框架、激光测径系统、驱动系统、红外位移传感器和数据采集系统组成。
承载框架1为门式钢架结构，采用高强度碳钢材质制成，用于承载所述激光测径系统和驱动系统，保障整体结构稳定性。
激光测径系统由激光扫描发射器2、激光接收器3、滑动模组4和光栅尺5组成，滑动模组4固定在承载框架1两侧，激光扫描发射器2和激光接收器3分别安装在两个滑动模组4上，激光扫描发射器2和激光接收器3可在滑动模组4的导轨上进行上下移动，确保激光扫描发射器2产生的平行激光光幕13能够全部被激光接收器3接收，光栅尺5固定在承载框架1上，并与激光扫描发射器2相连，用于检测两个激光扫描发射器2之间的相对距离。
驱动系统由驱动电机6、联轴器7和传动轴8组成，驱动电机6、联轴器7固定在承载框架1上方，并通过传动轴8相连，用于驱动滑动模组4上激光扫描发射器2和激光接收器3的同步上下移动，进而实现对不同管径混凝土配重管外径测量。
红外位移传感器9为核心的配重管位移定位装置，能够向载有配重管的涂敷小车19发射红外光线12和接收反射回的红外线，用于作为位移系统零点定位涂敷生产线上配重管与所述激光测径系统的相对位置，进而与所述激光测径系统相匹配实现配重管定位数据采集功能。
数据采集系统由工控机10和数据线11组成，用于对混凝土配重管测径数据进行分析、记录和储存，并可与现有上位数据跟踪系统相连接，直接将快速采集的外径数据传输至现有的涂敷生产数据系统进行海管负浮力计算。
光栅尺5、红外位移传感器9分别通过数据线11与工控机10相连。
激光测径系统运行流程如下：
1.根据待测防腐钢管14外径、混凝土配重管15涂层厚度、配重管旋转跳动等实际情况，控制驱动电机6使滑动模组4上的激光扫描发射器2和激光接收器3同步移动到适当位置，以确保涂敷后的混凝土配重管上下两端分别处于两个激光扫描发射器的激光光幕13范围内。
3.在防腐钢管14配重涂敷行进时，送料皮带18上的混凝土16通过喷涂鼓轮17喷射到旋转的防腐钢管14上形成混凝土配重管15，与此同时，当钢管管头的配重涂层行进至激光光幕13位置时，工控机10将接收到红外位移传感器9反馈的位移信号，工控机10开始通过所述激光测径系统进行配重管外径自动监测和记录。
4.当配重管涂敷结束且管尾配重层行至激光光幕13位置时，工控机10接收到此时位移信号后，停止测径和记录，自动测径结束。
5.在整个自动测径过程中，所述工控机10根据两个激光扫描发射器2在光栅尺5上的相对距离和激光光幕13被配重管遮挡的宽度计算出配重管的外径。
本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种海管混凝土配重涂敷生产在线同步激光测径系统，包括防腐钢管、涂敷小车、喷涂鼓轮、送料皮带和混凝土，涂敷小车设置于防腐钢管的两端底部并可使防腐钢管转动，喷涂鼓轮和送料皮带设置于防腐钢管上方一侧，混凝土经过送料皮带运送后通过喷涂鼓轮对防腐钢管进行涂敷形成混凝土配重管；其特征在于，所述激光测径系统由承载框架、测径单元、驱动系统、红外位移传感器和数据采集系统组成；
所述承载框架为门式钢架结构，防腐钢管穿过承载框架；
所述测径单元由激光扫描发射器、激光接收器、滑动模组和光栅尺组成，滑动模组固定于承载框架两侧，其中一侧的所述滑动模组上安装有两个激光扫描发射器，另一侧的滑动模组上安装有两个激光接收器，激光扫描发射器和激光接收器可在滑动模组的导轨内上下移动，以确保激光扫描发射器产生的平行激光光幕能够全部被激光接收器接收；所述光栅尺安装于与激光扫描发射器同侧的承载框架上，并与激光扫描发射器相连，用于检测两个激光扫描发射器之间的相对距离；
所述驱动系统由驱动电机、联轴器和传动轴组成，所述驱动电机和联轴器固定于承载框架上方，并通过传动轴相连，用于驱动滑动模组上激光扫描发射器和激光接收器的同步上下移动，进而实现对不同管径混凝土配重管外径测量；
所述红外位移传感器设置于防腐钢管一端的前方，通过向涂敷小车发射红外线和接收反射回的红外光线，用于定位混凝土配重管与所述测径单元的相对位置；
所述数据采集系统由工控机和数据线组成，所述光栅尺、红外位移传感器分别通过数据线与工控机相连。
2.根据权利要求1所述一种海管混凝土配重涂敷生产在线同步激光测径系统，所述数据采集系统用于对混凝土配重管测径数据进行分析、记录和储存，并可与现有上位数据跟踪系统相连接，直接将快速采集的外径数据传输至现有的涂敷生产数据系统进行海管负浮力计算。
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|---|---|---|---|---|
| CN114353698A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-15 | 中航工业南京伺服控制系统有限公司 | 一种弹簧管尺寸及刚度的非接触测量设备及方法 |
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