CN220893277U - 一种小型管材内外径激光测量设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管状工件测量技术领域，尤其涉及一种小型管材内外径激光测量设备，它包括测量组件和回转盘，所述测量组件安装于回转盘上，所述测量组件包括用于测量管材内径的第一测量组件和用于测量管材外径的第二测量组件，所述第一测量组件的一端设置于所述回转盘的圆心处，另一端可沿回转盘的轴线方向活动调节，所述第二测量组件的一端设置于与第一测量组件同向的回转盘外周圆上，第二测量组件与第一测量组件结构相同且平行设置。本实用新型可对小型管材的内径进行激光测量，解决现有激光测量对小型管类零件的内径与壁厚测量的局限性；通过对活动杆的调节，可对反射镜进行水平移动调节，用以对内径不规则的小型管类零件进行灵活分段测量。

Description

一种小型管材内外径激光测量设备

技术领域

本实用新型涉及管状工件测量技术领域，尤其涉及一种小型管材内外径激光测量设备。

背景技术

目前，非接触式的激光测量在工件检测测量方面有了长足的发展，激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体表面散射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。

依据上述原理，激光测量在测量管类零件的内、外径检测和长度检测方面有了较大技术进步。但是对于小直径的管类零件的外径、内径和壁厚测量检测有着局限性。首先，激光测量仪的尺寸普遍大于管道内径，对小型管材类零件的内径无法通过上述测量方法直接测量；其次，在工件内径不规则或存在变化的情况下，无法或不便于对工件的不同规格部位进行测量；最后，激光测量仪需要对中布置，否则通过测量数据计算出的直径实际为管类工件的弦长，同时也无法对管类零件的壁厚进行测量或计算。因此亟需一种能够克服上述问题的小型管材工件内外径激光测量设备。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题提供一种小型管材内外径激光测量设备。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种小型管材内外径激光测量设备，包括测量组件和回转盘，所述测量组件安装于回转盘上，所述测量组件包括用于测量管材内径的第一测量组件和用于测量管材外径的第二测量组件，所述第一测量组件的一端设置于所述回转盘的圆心处，另一端可沿回转盘的轴线方向活动调节，所述第二测量组件的一端设置于与第一测量组件同向的回转盘外周圆上，第二测量组件与第一测量组件结构相同且平行设置。回转盘带动第一测量组件和第二测量组件绕管材轴心旋转，能够连续、快速对管材进行多点位测量，能够对外径、内径的不圆度进行轮廓模拟，更加直观、高效的完成测量。

进一步的，所述第一测量组件包括第一传感器支架、第一激光位移传感器、第一伸缩支架和第一45°反射镜，所述第一传感器支架固定于回转盘上，所述第一激光位移传感器设置在第一传感器支架上，所述第一伸缩支架的一端固定于第一传感器支架上，第一伸缩支架的另一端与第一45°反射镜连接。采用了45°反射镜这一部件将第一激光位移传感器的测量方向进行了90°的改变，同时使得测量激光能够深入管材的内部，实现对管材内径的直接测量。

进一步的，所述第一激光位移传感器的射线与回转盘的轴线、管材的中心线重合。第一测量组件用于测量第一测量组件到管材内壁的最小垂直距离；第二测量组件用于测量第二测量组件到管材外壁的最小垂直距离。

进一步的，所述第一伸缩支架包括套杆和活动杆，所述套杆固定于第一传感器支架上，所述第一45°反射镜安装于活动杆上，所述套杆上还设置有用于调节活动杆的调节螺栓。活动杆沿套杆的长轴方向可活动拉伸或收缩，活动杆的底部设置有若干个横向排布的弧形槽，调节螺栓的端部为与弧形槽配合的凸起结构。在对调节螺栓进行转动调节时，活动杆可前后水平移动。

进一步的，所述套杆上设置有供调节螺栓横向贯穿的通孔，所述套杆的通孔处安装有用于限定调节螺栓转动的限位片。限位片上设置有与调节螺栓的端部配合的花纹槽结构，在需要转动调节活动杆时，向外抽出调节螺栓，使得调节螺栓的端部离开花纹槽上，此时转动调节活动杆；调节完毕后，推入调节螺栓，花纹槽对调节螺栓进行卡合，使得调节螺栓无法转动，达到稳定固定的效果。

进一步的，所述第二测量组件包括第二传感器支架、第二激光位移传感器、第二伸缩支架和第二45°反射镜，所述第二传感器支架固定于回转盘上，所述第二激光位移传感器设置在第二传感器支架上，所述第二伸缩支架的一端固定于第二传感器支架上，第二伸缩支架的另一端与第二45°反射镜连接。采用了第二45°反射镜这一部件将第二激光位移传感器的测量方向进行了90°的改变，同时使得测量激光能够环绕管材的外部，实现对管材外径的直接测量。

进一步的，所述第二激光位移传感器的射线与回转盘的轴线、管材的中心线平行，且第二激光位移传感器的射线和第一激光位移传感器的射线间距大于管材的半径。

进一步的，所述第一45°反射镜包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与回转盘的轴线平行，所述第一反射面与第二反射面的夹角为135°，所述第二45°反射镜与第一45°反射镜结构相同，且第一45°反射镜与第二45°反射镜的第一反射面相对设置。工作时，回转盘带动第二激光位移传感器及第二传感器支架、第二45°反射镜在待测管材外测绕管材中心旋转；第一激光位移传感器及第一传感器支架、第一45°反射镜深入到管材的内部，使激光束与管材中心线重合并旋转。通过上述绕管材的旋转和在管材中心的旋转，测量出管材内、外表面分别相对与第一45°反射镜和第二45°反射镜14的位置，从而计算得出管材的外径、内径和壁厚，实现对管类零件的测量。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型可对小型管材的内径进行激光测量，解决现有激光测量对小型管类零件的内径与壁厚测量的局限性；

2、本实用新型通过对活动杆的调节，可对反射镜进行水平移动调节，用以对内径不规则的小型管类零件进行灵活分段测量；

3、本实用新型可以确保小型管类零件与激光测量仪的中轴线对齐，避免测量误差，提高检测效率。

附图说明

图1是本实用新型的平面结构示意图；

图2是第一伸缩支架的三维示意图；

图3是第一伸缩支架的俯面剖视图；

图4是本实用新型的测量原理示意图1；

图5是本实用新型的测量原理示意图2；

附图标识：1-管材、2-回转盘、3-第一测量组件、4-第二测量组件、5-第一传感器支架、6-第一激光位移传感器、7-第一伸缩支架、701-套杆、702-活动杆、8-第一45°反射镜、801-第一反射面、802-第二反射面、9-调节螺栓、10-限位片、11-第二传感器支架、12-第二激光位移传感器、13-第二伸缩支架、14-第二45°反射镜。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例一

如图1所示，本实用新型公开的一种小型管材内外径激光测量设备，包括测量组件和回转盘2，所述测量组件安装于回转盘2上，所述测量组件包括用于测量管材1内径的第一测量组件3和用于测量管材1外径的第二测量组件4，所述第一测量组件3的一端设置于所述回转盘2的圆心处，另一端可沿回转盘2的轴线方向活动调节，所述第二测量组件4的一端设置于与第一测量组件3同向的回转盘2外周圆上，第二测量组件4与第一测量组件3结构相同且平行设置。

具体的，回转盘2带动第一测量组件3和第二测量组件4绕管材1轴心旋转，能够连续、快速对管材1进行多点位测量，能够对外径、内径的不圆度进行轮廓模拟，更加直观、高效的完成测量。

所述第一测量组件3包括第一传感器支架5、第一激光位移传感器6、第一伸缩支架7和第一45°反射镜8，所述第一传感器支架5固定于回转盘2上，所述第一激光位移传感器6设置在第一传感器支架5上，所述第一伸缩支架7的一端固定于第一传感器支架5上，第一伸缩支架7的另一端与第一45°反射镜8连接。具体的，采用了45°反射镜这一部件将第一激光位移传感器6的测量方向进行了90°的改变，同时使得测量激光能够深入管材1的内部，实现对管材1内径的直接测量。

所述第一激光位移传感器6的射线与回转盘2的轴线、管材1的中心线重合。具体的，第一测量组件3用于测量第一测量组件3到管材1内壁的最小垂直距离；第二测量组件4用于测量第二测量组件4到管材1外壁的最小垂直距离，唯有第一激光位移传感器6的射线与回转盘2的轴线、管材1的中心线重合才可保证测量的精准度。

如图2、3所示，所述第一伸缩支架7包括套杆701和活动杆702，所述套杆701固定于第一传感器支架5上，所述第一45°反射镜8安装于活动杆702上，所述套杆701上还设置有用于调节活动杆702的调节螺栓9。具体的，活动杆702沿套杆701的长轴方向可活动拉伸或收缩，活动杆702的底部设置有若干个横向排布的弧形槽，调节螺栓9的端部为与弧形槽配合的凸起结构。在对调节螺栓9进行转动调节时，活动杆702可前后水平移动。

所述套杆701上设置有供调节螺栓9横向贯穿的通孔，所述套杆701的通孔处安装有用于限定调节螺栓9转动的限位片10。具体的，限位片10上设置有与调节螺栓9的端部配合的花纹槽结构，在需要转动调节活动杆702时，向外抽出调节螺栓9，使得调节螺栓9的端部离开花纹槽上，此时转动调节活动杆702；调节完毕后，推入调节螺栓9，花纹槽对调节螺栓9进行卡合，使得调节螺栓9无法转动，达到稳定固定的效果。这可避免在回转盘2转动过程中，活动杆702与套杆701发生相对位移。

所述第二测量组件4包括第二传感器支架11、第二激光位移传感器12、第二伸缩支架13和第二45°反射镜14，所述第二传感器支架11固定于回转盘2上，所述第二激光位移传感器12设置在第二传感器支架11上，所述第二伸缩支架13的一端固定于第二传感器支架11上，第二伸缩支架13的另一端与第二45°反射镜14连接。具体的，采用了第二45°反射镜14这一部件将第二激光位移传感器12的测量方向进行了90°的改变，同时使得测量激光能够环绕管材1的外部，实现对管材1外径的直接测量。

所述第二激光位移传感器12的射线与回转盘2的轴线、管材1的中心线平行，且第二激光位移传感器12的射线和第一激光位移传感器6的射线间距大于管材1的半径。保证测量过程中与管材1无接触测量，保证测量的顺利进行。

所述第一45°反射镜8包括第一反射面801和第二反射面802，所述第一反射面801与回转盘2的轴线平行，所述第一反射面801与第二反射面802的夹角为135°，所述第二45°反射镜14与第一45°反射镜8结构相同，且第一45°反射镜8与第二45°反射镜14的第一反射面801相对设置。具体的，第一激光位移传感器6的射线或第二激光位移传感器12的射线与第一45°反射镜8或第二45°反射镜14的第二反射面802之间的入射角为45°。工作时，回转盘2带动第二激光位移传感器12及第二传感器支架11、第二45°反射镜14在待测管材1外测绕管材1中心旋转；第一激光位移传感器6及第一传感器支架5、第一45°反射镜8深入到管材1的内部，使激光束与管材1中心线重合并旋转。通过上述绕管材1的旋转和在管材1中心的旋转，测量出管材1内、外表面分别相对与第一45°反射镜8和第二45°反射镜14的位置，从而计算得出管材1的外径、内径和壁厚，实现对管类零件的测量。回转盘2的旋转角度为180°或360°，进而第一激光位移传感器6和第二激光位移传感器12对管材1的内径、外径和壁厚进行测量。

在实施例一的基础上，本实施例提出了一种小型管材内外径激光测量设备的具体工作原理。

如图4、5所示，所述具体实施原理的计算方式如下:

1、假设管材外侧的45°反射镜的反射点与管材外表面的距离为L1,当45°反射镜绕管材中心线旋转180°后，45°反射镜的反射点与管材外表面的距离为L2，而45°反射镜的反射点绕管材中心线旋转的旋转半径已知为R1；

2、管材直径D＝2*R1-L1-L2；

3、假设管材内部45°反射镜的反射点与管材内表面的距离为l1，当45°反射镜绕管材中心线旋转180°后，此时45°反射镜的反射点与管材内表面的距离为l2，而45°反射镜的反射点与管材轴线的位置误差已知为△t；

4、管材内径d＝l1+l2-2*△t；

5、管材壁厚S＝R-L1-l1-△t。

注：当管材内部45°反射镜的反射点与管材轴线重合时△t＝0。并且对于内径不规则或存在变化的管材进行测量时，只需要同步调节第一测量组件和第二测量组件，使其第二反射面位于同一竖直位置上，即可对该处的内径、外径和壁厚进行测量。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种小型管材内外径激光测量设备，包括测量组件和回转盘（2），所述测量组件安装于回转盘（2）上，其特征在于：所述测量组件包括用于测量管材（1）内径的第一测量组件（3）和用于测量管材（1）外径的第二测量组件（4），所述第一测量组件（3）的一端设置于所述回转盘（2）的圆心处，另一端可沿回转盘（2）的轴线方向活动调节，所述第二测量组件（4）的一端设置于与第一测量组件（3）同向的回转盘（2）外周圆上，第二测量组件（4）与第一测量组件（3）结构相同且平行设置。

2.根据权利要求1所述的一种小型管材内外径激光测量设备，其特征在于：所述第一测量组件（3）包括第一传感器支架（5）、第一激光位移传感器（6）、第一伸缩支架（7）和第一45°反射镜（8），所述第一传感器支架（5）固定于回转盘（2）上，所述第一激光位移传感器（6）设置在第一传感器支架（5）上，所述第一伸缩支架（7）的一端固定于第一传感器支架（5）上，第一伸缩支架（7）的另一端与第一45°反射镜（8）连接。

3.根据权利要求2所述的一种小型管材内外径激光测量设备，其特征在于：所述第一激光位移传感器（6）的射线与回转盘（2）的轴线、管材（1）的中心线重合。

4.根据权利要求2所述的一种小型管材内外径激光测量设备，其特征在于：所述第一伸缩支架（7）包括套杆（701）和活动杆（702），所述套杆（701）固定于第一传感器支架（5）上，所述第一45°反射镜（8）安装于活动杆（702）上，所述套杆（701）上还设置有用于调节活动杆（702）的调节螺栓（9）。

5.根据权利要求4所述的一种小型管材内外径激光测量设备，其特征在于：所述套杆（701）上设置有供调节螺栓（9）横向贯穿的通孔，所述套杆（701）的通孔处安装有用于限定调节螺栓（9）转动的限位片（10）。

6.根据权利要求2所述的一种小型管材内外径激光测量设备，其特征在于：所述第二测量组件（4）包括第二传感器支架（11）、第二激光位移传感器（12）、第二伸缩支架（13）和第二45°反射镜（14），所述第二传感器支架（11）固定于回转盘（2）上，所述第二激光位移传感器（12）设置在第二传感器支架（11）上，所述第二伸缩支架（13）的一端固定于第二传感器支架（11）上，第二伸缩支架（13）的另一端与第二45°反射镜（14）连接。

7.根据权利要求6所述的一种小型管材内外径激光测量设备，其特征在于：所述第二激光位移传感器（12）的射线与回转盘（2）的轴线、管材（1）的中心线平行，且第二激光位移传感器（12）的射线和第一激光位移传感器（6）的射线间距大于管材（1）的半径。

8.根据权利要求6所述的一种小型管材内外径激光测量设备，其特征在于：所述第一45°反射镜（8）包括第一反射面（801）和第二反射面（802），所述第一反射面（801）与回转盘（2）的轴线平行，所述第一反射面（801）与第二反射面（802）的夹角为135°，所述第二45°反射镜（14）与第一45°反射镜（8）结构相同，且第一45°反射镜（8）与第二45°反射镜（14）的第一反射面（801）相对设置。