DE102021126695A1 - Apparatus and method for estimating shrinkage in diameter of a heated pipe upon cooling - Google Patents

Apparatus and method for estimating shrinkage in diameter of a heated pipe upon cooling Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von geometrischen Eigenschaften eines Rohres,• wobei die Vorrichtung wenigstens ein Haltemittel zum Halten des Rohres (4) in einem ersten Bereich in der Art aufweist, dass in einem Idealfall eine Mittelachse des Rohres mit einer ersten Achse (6) der Vorrichtung zusam m enfällt,• wobei die Vorrichtung einen ersten Linienlaser (1) zum Erzeugen einer Laserstrahlung in einer ersten Ebene (9) zur Projektion einer ersten linienförmigen Lasermarkierung (7) auf einer Außenfläche des Rohres (4) aufweist, wobei der erste Linienlaser (1) bezüglich des wenigstens einen Haltemittels fest angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die erste Achse (6) in der ersten Ebene (9) liegt,• wobei die Vorrichtung eine erste Kamera (3) aufweist, die bezüglich des wenigstens einen Haltemittels und des ersten Linienlasers (1) fest angeordnet ist und die auf den ersten Bereich ausgerichtet ist, in dem das Rohr gehalten werden kann, um ein Bild mit der ersten Lasermarkierung (7) aufzunehmen,• wobei die Vorrichtung wenigstens ein mit einem Ausgang der ersten Kamera (3) verbundenes Auswertemittel aufweist, mit welchem die Lage der ersten Lasermarkierung (7) im Bild der ersten Kamera (3) ausgewertet werden kann,• und wobei das Auswertemittel aus dem von der ersten Kamera (3) und/oder ggf. dem von einer zweiten Kamera aufgenommenen Bild bzw. Bildern der ersten Lasermarkierung (7) und einer zweiten Lasermarkierung (8) geometrische Eigenschaften des Rohres ermittelt.The invention relates to a device for measuring the geometric properties of a pipe, • the device having at least one holding means for holding the pipe (4) in a first area in such a way that, in an ideal case, a central axis of the pipe coincides with a first axis (6th ) of the device falls together m,• wherein the device has a first line laser (1) for generating laser radiation in a first plane (9) for projecting a first line-shaped laser marking (7) on an outer surface of the tube (4), the first The line laser (1) is fixed with respect to the at least one holding means and is aligned in such a way that the first axis (6) lies in the first plane (9),• the device having a first camera (3) which is positioned with respect to the at least one holding means and the first line laser (1) is fixed and which is aligned with the first area in which the tube can be held in order to take an image with the first laser marking (7),• the device being at least one with an output of the first camera (3) connected evaluation means, with which the position of the first laser marking (7) in the image of the first camera (3) can be evaluated, • and wherein the evaluation means from the of the first camera (3) and / or possibly the determined by a second camera recorded image or images of the first laser marking (7) and a second laser marking (8) geometric properties of the tube.

Description

Aus dem Stand der Technik bekannt ist eine Vorrichtung zum Messen von geometrischen Eigenschaften von Rohren,

  • • wobei die Vorrichtung wenigstens ein Haltemittel zum Halten des Rohres in einem ersten Bereich in der Art aufweist, dass in einem Idealfall eine Mittelachse des Rohres mit einer ersten Achse der Vorrichtung zusam m enfällt,
  • • wobei die Vorrichtung einen ersten Linienlaser zum Erzeugen einer Laserstrahlung in einer ersten Ebene zur Projektion einer ersten linienförmigen Lasermarkierung auf einer Außenfläche des Rohres aufweist, wobei der erste Linienlaser bezüglich des wenigstens einen Haltemittels fest angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die erste Achse der Vorrichtung in der ersten Ebene liegt,
  • • wobei die Vorrichtung eine Kamera aufweist, die bezüglich des wenigstens einen Haltemittels und des ersten Linienlasers fest angeordnet ist und die auf den ersten Bereich ausgerichtet ist, in dem das Rohr gehalten werden kann, um ein Bild mit der ersten Lasermarkierung aufzunehmen, und
  • • wobei die Vorrichtung ein mit einem Ausgang der Kamera verbundenes Auswertemittel aufweist, mit welchem die Lage der ersten Lasermarkierung im Bild der Kamera ausgewertet werden kann.
Known from the prior art is a device for measuring geometric properties of pipes,
  • • wherein the device has at least one holding means for holding the tube in a first area in such a way that, in an ideal case, a central axis of the tube coincides with a first axis of the device,
  • • wherein the device has a first line laser for generating laser radiation in a first plane for projecting a first line-shaped laser marking on an outer surface of the tube, the first line laser being fixedly arranged with respect to the at least one holding means and aligned in such a way that the first axis of the device is on the first level
  • • wherein the device comprises a camera which is fixed with respect to the at least one holding means and the first line laser and which is aimed at the first area in which the tube can be held in order to take an image with the first laser marking, and
  • • wherein the device has an evaluation means connected to an output of the camera, with which the position of the first laser marking in the image of the camera can be evaluated.

Der Anmelderin sind solche Vorrichtungen bekannt, mit denen die geometrischen Eigenschaften von Rohren gemessen werden können. Vorzugsweise ist die Kamera so ausgerichtet, dass eine optische Achse der Kamera die erste Achse des Haltemittels schneidet.The applicant is aware of such devices with which the geometric properties of pipes can be measured. The camera is preferably aligned in such a way that an optical axis of the camera intersects the first axis of the holding means.

Ein Linienlaser weist eine Laseroptik zum Erzeugen einer Laserstrahlung mit linienförmiger Intensitätsverteilung auf. Als Laseroptik kann eine refraktive Optik verwendet werden. Es können darin Powell-Linsen oder Zylinderlinsen zum Einsatz kommen.A line laser has laser optics for generating laser radiation with a linear intensity distribution. Refractive optics can be used as the laser optics. Powell lenses or cylindrical lenses can be used therein.

Durch die Auswertung des von der Kamera aufgenommenen Bildes kann der Abstand der ersten Lasermarkierung von der ersten Achse bestimmt werden. Für die Bestimmungen können trigonometrische Funktionen und die Strahlensätze genutzt werden. Um das zu ermöglichen, können in dem Auswertemittel Daten hinterlegt sein, die eine Lage der ersten Achse in einem aus dem Blickwinkel der Kamera aufgenommenen Bild des Haltemittels beschreiben. Ist die Kamera so ausgerichtet, dass eine optische Achse der Kamera die erste Achse des Haltemittels schneidet, spannen die optische Achse und die erste Achse eine Ebene auf, die im Weiteren als dritte Ebene bezeichnet wird. Mittels des Auswertemittels lässt sich dann aus dem aufgenommenen Bild der Abstand der Punkte der ersten Lasermarkierung von der dritten Ebene ermitteln, deren Lage aufgrund der hinterlegten Daten über die Lage der ersten Achse und den Verlauf der optischen Achse durch die erste Achse bekannt ist.The distance between the first laser marking and the first axis can be determined by evaluating the image recorded by the camera. Trigonometric functions and theorems of rays can be used for the determinations. In order to make this possible, data can be stored in the evaluation means which describe a position of the first axis in an image of the holding means recorded from the perspective of the camera. If the camera is aligned in such a way that an optical axis of the camera intersects the first axis of the holding means, the optical axis and the first axis span a plane which is referred to below as the third plane. The evaluation means can then be used to determine the distance of the points of the first laser marking from the third plane from the recorded image, the position of which is known based on the stored data on the position of the first axis and the course of the optical axis through the first axis.

Zwischen jedem Punkt der ersten Lasermarkierung, der ersten Achse und einem weiteren Punkt, der in der dritten Ebene liegt, lässt sich ein rechtwinkliges Dreieck konstruieren, das in einer Ebene senkrecht zu der dritten Ebene liegt und dessen Hypotenuse den Punkt der ersten Lasermarkierung und einen Punkt auf der ersten Achse verbindet. Aus dem von der Kamera aufgenommenen Bild lässt sich der Abstand zwischen dem Punkt der ersten Lasermarkierung und dem weiteren Punkt in der dritten Ebene bestimmen. Da auch der Winkel zwischen der ersten Ebene, in der die erste Lasermarkierung und die erste Achse liegen, und der dritten Ebene bekannt ist, kann dann aufgrund der Eigenschaften des rechtwinkeligen Dreiecks der Abstand des Punktes auf der Lasermarkierung von der ersten Achse ermittelt werden. Fallen die erste Achse und die Mittelachse des Rohres, dessen geometrische Eigenschaften ermittelt werden, zusammen, ist damit bei einem Rohr mit einem kreisförmigen Querschnitt der Radius des Rohres an dem durch die erste Lasermarkierung markierten Punkt auf der Oberfläche des Rohres bekannt. Auf diese Art kann der Abstand jedes Punktes der ersten Lasermarkierung zur Mittelachse bzw. der Radius des Rohres für jeden Punkt der ersten Lasermarkierung bestimmt werden. Wird das Rohr nun noch um die erste Achse bzw. seine Mittelachse gedreht und/oder werden der erste Linienlaser und die Kamera synchron und in gleichem Maße um die erste Achse bzw. die Mittelachse gedreht, kann für jeden durch die dann über die Oberfläche des Rohres wandernden ersten Lasermarkierung markierten Punkt, der Abstand des Punktes von der Mittelachse bzw. der Radius des Rohres bestimmt werden.Between each point of the first laser marking, the first axis and another point that lies in the third plane, a right triangle can be constructed that lies in a plane perpendicular to the third plane and whose hypotenuse is the point of the first laser marking and one point on the first axis connects. The distance between the point of the first laser marking and the further point in the third plane can be determined from the image recorded by the camera. Since the angle between the first plane, in which the first laser marking and the first axis lie, and the third plane is also known, the distance of the point on the laser marking from the first axis can then be determined based on the properties of the right-angled triangle. If the first axis and the central axis of the tube whose geometric properties are determined coincide, the radius of the tube at the point marked by the first laser marking on the surface of the tube is known for a tube with a circular cross-section. In this way, the distance of each point of the first laser marking from the central axis or the radius of the pipe can be determined for each point of the first laser marking. If the pipe is now rotated around the first axis or its central axis and/or if the first line laser and the camera are rotated synchronously and to the same extent around the first axis or the central axis, everyone can then use the surface of the pipe wandering first laser marking marked point, the distance of the point from the central axis or the radius of the pipe can be determined.

Abweichend von dem oben beschriebenen Fall, in dem die optische Achse der Kamera die erste Achse schneidet, kann der Abstand von Punkten der ersten Lasermarkierung und der ersten Achse auch dann berechnet werden, wenn die optische Achse die erste Achse nicht schneidet, so lange der Abstand der ersten Achse von der optischen Achse bekannt ist. Aus dem Bild kann dann ein Abstand zwischen den Punkten der ersten Lasermarkierung und einer vierten Ebene bestimmt werden, die die optische Achse der Kamera enthält und parallel zu der ersten Achse ist. Zu diesem Abstand kann dann der Abstand der ersten Achse von der optischen Achse addiert werden. Aus dieser Summe und dem Winkel zwischen der ersten Ebene, in der die erste Lasermarkierung und die erste Achse liegt, und der vierten Ebene, kann dann der Abstand zwischen der ersten Achse und dem Punkt der Markierung berechnet werden.Different from the case described above where the optical axis of the camera intersects the first axis, the distance of points of the first laser mark and the first axis can be calculated even if the optical axis does not intersect the first axis as long as the distance of the first axis from the optical axis is known. A distance between the points of the first laser marking and a fourth plane, which contains the optical axis of the camera and is parallel to the first axis, can then be determined from the image. The distance between the first axis and the optical axis can then be added to this distance. From this sum and the angle between the first plane in which the first laser marking and the first axis lies, and the fourth plane, the distance between the first axis and the point of the marking can then be calculated.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann der Außendurchmesser des Gutes zuverlässig bestimmt werden. So kann zum Beispiel der Durchmesser eines Rohres am Ausgang einer Ziehmaschine oder einer Richtmaschine bestimmt werden. Es ist aber möglich, dass der so ermittelte Durchmesser dennoch nicht dem Durchmesser des fertigen Rohrs entspricht. Das kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn das Rohr für die oder durch die Bearbeitung in der Maschine erwärmt wurde, also keine Temperatur hat, bei der der Durchmesser eines fertigen Rohres gemessen wird, sondern eine höhere Temperatur. Hat das Rohr eine höhere Temperatur und kühlt dann ab, kommt es aufgrund von Schrumpfung dazu, dass das fertige, abgekühlte Rohr einen geringen Durchmesser hat.The outside diameter of the item can be reliably determined with the method described above. For example, the diameter of a tube at the outlet of a drawing machine or a straightening machine can be determined. However, it is possible that the diameter determined in this way does not correspond to the diameter of the finished pipe. This can be the case, for example, if the tube has been heated for or through processing in the machine, i.e. it is not at a temperature at which the diameter of a finished tube is measured, but at a higher temperature. If the tube has a higher temperature and then cools down, the finished, cooled tube will have a small diameter due to shrinkage.

Die Schrumpfung des Rohres, insbesondere des Rohrdurchmessers wird bisher häufig durch einen erfahrenen Maschinenführer abgeschätzt und bei der Bearbeitung berücksichtigt, beispielsweise durch die Wahl der für die Bearbeitung gewählten Werkzeuge, der Bearbeitungsgeschwindigkeit und anderem. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Schrumpfung ohne Empirie kompensieren zu können. Dazu lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der es möglich ist, die Schrumpfung des Rohres bei der Messung zu berücksichtigen.Up to now, the shrinkage of the pipe, in particular the pipe diameter, has often been estimated by an experienced machine operator and taken into account during processing, for example by selecting the tools selected for processing, the processing speed and other things. The aim of the present invention is to be able to compensate for the shrinkage without empiricism. For this purpose, the invention was based on the object of proposing a device with which it is possible to take the shrinkage of the pipe into account during the measurement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, bei derThis object is achieved by a device in which

in einer ersten Alternativen

  • - die Vorrichtung einen zweiten Linienlaser mit einer zweiten Laseroptik zum Erzeugen einer Laserstrahlung in einer zweiten Ebene zur Projektion einer zweiten linienförmigen Lasermarkierung auf einer Innenfläche des Rohres aufweist, wobei der zweite Linienlaser bezüglich des wenigstens einen Haltemittels, dem ersten Linienlaser und der ersten Kamera fest angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die erste Achse in der zweiten Ebene liegt, und
  • - mit der ersten Kamera auch die zweite Lasermarkierung aufgenommen werden kann, oder
in a first alternative
  • - the device has a second line laser with second laser optics for generating laser radiation in a second plane for projecting a second line-shaped laser marking on an inner surface of the pipe, the second line laser being fixedly arranged with respect to the at least one holding means, the first line laser and the first camera and oriented such that the first axis lies in the second plane, and
  • - the second laser marking can also be recorded with the first camera, or

in einer zweiten Alternativen

  • - die Vorrichtung einen zweiten Linienlaser mit einer zweiten Laseroptik zum Erzeugen einer Laserstrahlung in einer zweiten Ebene zur Projektion einer zweiten linienförmigen Lasermarkierung auf einer Innenfläche des Rohres aufweist, wobei der zweite Linienlaser bezüglich des wenigstens einen Haltemittels, dem ersten Linienlaser und der ersten Kamera fest angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die erste Achse in der zweiten Ebene liegt, und
  • - die Vorrichtung eine zweite Kamera aufweist, deren Ausgang mit dem Auswertungsmittel angeschlossen ist, die bezüglich des wenigstens einen Haltemittels und des ersten Linienlasers fest angeordnet ist und die auf den ersten Bereich ausgerichtet ist, in dem das Rohr gehalten werden kann, um ein Bild mit der zweiten Lasermarkierung aufzunehmen,
in a second alternative
  • - the device has a second line laser with second laser optics for generating laser radiation in a second plane for projecting a second line-shaped laser marking on an inner surface of the pipe, the second line laser being fixedly arranged with respect to the at least one holding means, the first line laser and the first camera and oriented such that the first axis lies in the second plane, and
  • - the device has a second camera, the output of which is connected to the evaluation means, which is fixed with respect to the at least one holding means and the first line laser and which is aimed at the first area in which the tube can be held in order to take an image with record the second laser marking,

oder in einer dritten Alternativen

  • - die erste Laseroptik des ersten Linienlasers auch zum Erzeugen einer Laserstrahlung in der ersten Ebene zur Projektion einer zweiten linienförmigen Lasermarkierung auf einer Innenfläche des Rohres eingerichtet ist, und
  • - mit der ersten Kamera auch die zweite Lasermarkierung aufgenommen werden kann
or in a third alternative
  • - the first laser optics of the first line laser are also set up to generate laser radiation in the first plane for projecting a second linear laser marking on an inner surface of the tube, and
  • - the second laser marking can also be recorded with the first camera

und dass in allen drei Alternativen das Auswertemittel aus dem von der ersten Kamera und/oder ggf. dem von der zweiten Kamera aufgenommenen Bild bzw. Bildern der ersten Lasermarkierung und der zweiten Lasermarkierung den Außendurchmesser des Rohres in dem Bereich der ersten Lasermarkierung und einen Innendurchmesser des Rohres in einem Bereich der zweiten Lasermarkierung und ggf. einen Schätzwert für die Schrumpfung des Rohres bei einer Abkühlung, ein Innendurchmesser nach Abkühlung und/oder ein Außendurchmesser nach Abkühlung ermittelt.and that in all three alternatives the evaluation means calculates the outer diameter of the pipe in the area of the first laser marking and an inner diameter of the Pipe determined in a region of the second laser marking and, if necessary, an estimated value for the shrinkage of the pipe during cooling, an inner diameter after cooling and / or an outer diameter after cooling.

Bei der Ermittlung des Schätzwertes kann auf Daten zurückgegriffen werden, die in dem Auswertemittel gespeichert sind. Das können Daten sein, die die Schrumpfung bei gegebenem Außendurchmesser, Innendurchmesser und bei typischen äußeren Bedingungen für bekannte Bearbeitungsprozesse, insbesondere Umformprozesse wie Ziehprozesse und Richtprozesse und Materialien, aus denen Rohre typischerweise hergestellt sind, angeben. Diese können zum Beispiel in einem Look-Up-Table abgelegt sein. Ebenso ist es möglich, dass Berechnungsgleichungen in dem Auswertemittel abgelegt sind, mittels derer die Schrumpfung bei gegebenen Außendurchmesser, Innendurchmesser und bei typischen äußeren Bedingungen für bekannte Bearbeitungsprozesses und Materialen berechnet werden kann. Auch künstliche neuronale Netze, Assoziativspeicher oder eine Fuzzy-Logic können zum Einsatz kommen, um die Schrumpfung bei gegebenen Außendurchmesser, Innendurchmesser und bei typischen äußeren Bedingungen für bekannte Bearbeitungsprozesses und Materialen zu ermitteln.When determining the estimated value, data stored in the evaluation means can be accessed. This can be data that indicates the shrinkage for a given outside diameter, inside diameter and under typical external conditions for known machining processes, in particular forming processes such as drawing processes and straightening processes and materials from which pipes are typically made. These can be stored in a look-up table, for example. It is also possible for calculation equations to be stored in the evaluation means, by means of which the shrinkage can be calculated for a given outside diameter, inside diameter and under typical external conditions for known machining processes and materials. Artificial neural networks, associative memory or fuzzy logic can also be used to determine the shrinkage for a given outer diameter, inner diameter and typical external conditions for known machining processes and materials.

Je nach der gewählten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit mit dem ersten oder mit dem zweiten Linienlaser eine zweite Lasermarkierung auf der Innenfläche des Rohres aufgebracht. Der zweite Linienlaser ist dazu vorzugsweise so angeordnet, dass er in das Innere des Rohres hineinstrahlt, um die zweite Lasermarkierung auf die Innenfläche des Rohres zu projizieren. Wird der erste Linienlaser dazu verwendet, die zweite Lasermarkierung zu erzeugen, ist dieser so angeordnet, dass die von ihm erzeugte Laserstrahlung sowohl in das Rohr hineinstrahlt, um die zweite Lasermarkierung auf der Innenfläche des Rohres zu erzeugen, als auch auf die Außenfläche des Rohres strahlt, um dort die zweite Lasermarkierung zu erzeugen. In dem von der Kamera aufgenommenen Bild oder von den Kameras aufgenommenen Bildern sind somit zwei Lasermarkierungen dargestellt. So wie es vorstehend für die erste Lasermarkierung beschrieben worden ist, lässt sich auch für jeden Punkt der zweiten Lasermarkierung der Abstand zu der ersten Achse berechnen. Dadurch wird die Messung des Innendurchmessers ermöglicht. Jeder Punkt auf der Außenfläche oder der Innenfläche des Rohres kann bei einer Drehung von beiden Lasermarkierungen markiert werden. Für jeden Punkt auf der Außenfläche und der Innfläche des Rohres können damit Berechnungen der Abstände von der ersten Achse durchgeführt werden. Damit ist es möglich, für jeden von den beiden Lasermarkierungen überstrichenen Ort des Rohres aus dem ermittelten Innendurchmesser und dem ermittelten Außendurchmesser die Wandstärke des Rohres zu berechnen.Depending on the selected variant of the device according to the invention, a second laser marking is thus applied to the inner surface of the tube with the first or with the second line laser. For this purpose, the second line laser is preferably arranged in such a way that it radiates into the interior of the tube in order to project the second laser marking onto the inner surface of the tube. If the first line laser is used to generate the second laser marking, it is arranged in such a way that the laser radiation it generates radiates both into the pipe, in order to generate the second laser marking on the inner surface of the pipe, and onto the outer surface of the pipe , to create the second laser marking there. Two laser markings are thus shown in the image recorded by the camera or images recorded by the cameras. As has been described above for the first laser marking, the distance from the first axis can also be calculated for each point of the second laser marking. This enables the measurement of the inner diameter. Any point on the outer surface or the inner surface of the pipe can be marked by both laser markers with one rotation. Calculations of the distances from the first axis can thus be carried out for each point on the outer surface and the inner surface of the tube. This makes it possible to calculate the wall thickness of the pipe for each location on the pipe swept over by the two laser markings from the determined inside diameter and the determined outside diameter.

Es ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der zweiten Variante möglich, dass der erste Linienlaser und der zweite Linienlaser auf einander gegenüberliegenden Seiten der ersten Achse so angeordnet und ausgerichtet sind, dass die erste Ebene und die zweite Ebene zusammenfallen. Die erste und die zweite Lasermarkierung können dann besonders einfach mit einer Kamera aufgenommen werden.In the second variant of a device according to the invention, it is possible for the first line laser and the second line laser to be arranged and aligned on opposite sides of the first axis such that the first plane and the second plane coincide. The first and the second laser marking can then be recorded particularly easily with a camera.

Die erste Kamera, ggf. die zweite Kamera, der erste Linienlaser und ggf. der zweite Linienlaser können an einem Träger befestigt sein, der drehbar um die erste Achse gelagert ist. Zugleich oder alternativ ist es möglich, dass das Haltemittel um die erste Achse drehbar gelagert ist. Die Vorrichtung kann einen Antrieb aufweisen und der Antrieb kann mit dem drehbaren Träger und/oder mit dem drehbaren Haltemittel gekoppelt sein.The first camera, optionally the second camera, the first line laser and optionally the second line laser can be attached to a carrier which is mounted so that it can rotate about the first axis. At the same time or alternatively, it is possible for the holding means to be mounted so that it can rotate about the first axis. The device can have a drive and the drive can be coupled to the rotatable carrier and/or to the rotatable holding means.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann einen ersten Temperatursensor zum Messen einer ersten Temperatur auf der Außenfläche des Rohres insbesondere im Bereich der ersten Lasermarkierung und einen zweiten Temperatursensor zum Messen einer zweiten Temperatur auf der Innenfläche des Rohres insbesondere im Bereich der zweiten Lasermarkierung aufweisen. Diese Temperaturen können als weitere Eingangsgrößen bei der Ermittlung der Schrumpfung durch das Auswertemittel verwendet werden, egal mit welchen Methoden (Look-Up-Table, Gleichung, ...) die Ermittlung der Schrumpfung durchgeführt wird. Ein Ausgang des ersten Temperatursensors und ein Ausgang des zweiten Temperatursensors können dazu mit dem Auswertemittel verbunden sein und die erste Temperatur und die zweite Temperatur kann in das Auswertemittel einlesbar sein. Dann kann mit dem Auswertemittel u.a. aus der ersten Temperatur, der zweiten Temperatur, dem gemessenen Innendurchmesser und dem gemessenen Außendurchmesser des Rohres und den gegebenen Größen wie Material oder äußeren Bedingungen der Schätzwert für die Schrumpfung des Rohres bei einer Abkühlung, die Wandstärke des Rohres nach der Abkühlung, der Innendurchmesser nach der Abkühlung und/oder der Außendurchmesser nach der Abkühlung ermittelt werden.A device according to the invention can have a first temperature sensor for measuring a first temperature on the outer surface of the pipe, particularly in the area of the first laser marking, and a second temperature sensor for measuring a second temperature on the inner surface of the pipe, particularly in the area of the second laser marking. These temperatures can be used as further input variables when determining the shrinkage by the evaluation means, regardless of which methods (look-up table, equation, ...) are used to determine the shrinkage. For this purpose, an output of the first temperature sensor and an output of the second temperature sensor can be connected to the evaluation means, and the first temperature and the second temperature can be read into the evaluation means. The estimated value for the shrinkage of the pipe during cooling, the wall thickness of the pipe after the cooling, the inner diameter after cooling and/or the outer diameter after cooling can be determined.

Eine Maschine zum Herstellen oder Bearbeiten von Rohren, insbesondere Ziehmaschine oder Richtmaschine, und wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen von geometrischen Eigenschaften von Rohren, insbesondere mit einem kreisförmigen Querschnitt, können zusammen eine erfindungsgemäße Anordnung bilden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an einem Ausgang der Maschine für das Herstellen oder Bearbeiten des Rohres vorgesehen sein, um die geometrischen Eigenschaften eines in die Maschine eintretenden Rohres und/oder eines aus der Maschine austretenden Rohres zu Messen und dann eine Schätzung der Schrumpfung und oder die geometrischen Eigenschaften, insbesondere den Innendurchmesser, den Außendurchmesser und/oder die Wandstärke zu schätzen.A machine for producing or processing pipes, in particular a drawing machine or straightening machine, and at least one device according to the invention for measuring geometric properties of pipes, in particular with a circular cross section, can together form an arrangement according to the invention. The device according to the invention can be provided at an outlet of the machine for manufacturing or processing the tube, in order to measure the geometric characteristics of a tube entering the machine and/or a tube leaving the machine and then to estimate the shrinkage and/or the geometric Estimate properties, in particular the inside diameter, the outside diameter and/or the wall thickness.

Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Messen von geometrischen Eigenschaften von erwärmten Rohren mit folgenden Schritten durchgeführt werden:

  • - Einbringen des Rohres, dessen geometrische Eigenschaften gemessen werden sollen, in das Haltemittel,
  • - Halten des Rohres durch das Haltemittel,
  • - Projizieren der linienförmigen ersten Lasermarkierung auf die Außenfläche und der linienförmigen zweiten Lasermarkierung auf die Innenfläche des Rohres,
  • - Aufnahme eines Bildes oder von Bildern der linienförmigen Lasermarkierungen mittels der ersten Kamera bzw. der ersten Kamera und der zweiten Kamera,
  • - Auswertung des aufgenommenen Bildes bzw. der aufgenommenen Bilder mittels des Auswertemittels.
With a device according to the invention, a method according to the invention for measuring geometric properties of heated pipes can be carried out with the following steps:
  • - Insertion of the tube whose geometric properties are to be measured into the holding means,
  • - holding the pipe by the holding means,
  • - projecting the line-shaped first laser marking on the outer surface and the line-shaped second laser marking on the inner surface of the tube,
  • - Recording an image or images of the line-shaped laser markings using the first camera or the first camera and the second camera,
  • - Evaluation of the recorded image or the recorded images by means of the evaluation means.

Bei einer Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann durch eine Drehung des Trägers oder des Haltemittels mit dem darin angeordneten Rohr während der Projektionen der linienförmigen Lasermarkierungen auf das Rohr, mittels der ersten Kamera und ggf. der zweiten Kamera fortlaufend oder zu diskreten Zeitpunkten Aufnahmen von Bildern der linienförmigen Lasermarkierungen an verschiedenen Stellen des Rohres aufgenommen werden, die dann von dem Auswertemittel ausgewertet werden.In a further development of the method according to the invention, by rotating the carrier or the holding means with the pipe arranged therein while the linear laser markings are being projected onto the pipe, images of the linear Laser markings are recorded at different points of the tube, which are then evaluated by the evaluation means.

In dem Auswertemittel können Daten hinterlegt sein, die eine Lage der ersten Achse in einem aus dem Blickwinkel der ersten Kamera aufgenommenen Bild und ggf. in einem von der zweiten Kamera aufgenommenen Bild beschreiben. Mittels des Auswertemittels können dann aus dem aufgenommenen Bild oder aus jedem der aufgenommenen Bilder Daten gewonnen werden, die die Lage der Lasermarkierungen beschreiben.Data can be stored in the evaluation means that describe a position of the first axis in an image recorded from the viewing angle of the first camera and possibly in an image recorded by the second camera. Data describing the position of the laser markings can then be obtained from the recorded image or from each of the recorded images by means of the evaluation means.

Mittels des Auswertemittels können aus den Daten für die Lage der Lasermarkierungen eines von der ersten Kamera aufgenommenen Bildes und ggf. eines von der zweiten Kamera aufgenommenen Bildes und den Daten für die Lage der ersten Achse Abstände zwischen einer dritten Ebene und den Lasermarkierungen ermittelt werden, bzw. ggf. Abstände zwischen einer vierten Ebene und den zweiten Lasermarkierungen ermittelt werden. Die dritte Ebene wird von der ersten Achse und der optischen Achse der ersten Kamera aufgespannt und die vierte Ebene wird von der ersten Achse und der optischen Achse der zweiten Kamera aufgespannt.Using the evaluation means, distances between a third plane and the laser markings can be determined or If necessary, distances between a fourth plane and the second laser markings are determined. The third plane is spanned by the first axis and the optical axis of the first camera and the fourth plane is spanned by the first axis and the optical axis of the second camera.

Aus den Abständen kann dann eine Entfernung von der ersten Achse zu jeder der beiden Lasermarkierungen berechnet werden, woraus dann der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des Rohres und/oder die Wandstärke des Rohres berechnet und/oder ein Schätzwert für die Schrumpfung des Rohres bei einer Abkühlung ermittelt werden kann.A distance from the first axis to each of the two laser markings can then be calculated from the distances, from which the outer diameter and the inner diameter of the pipe and/or the wall thickness of the pipe can then be calculated and/or an estimated value for the shrinkage of the pipe during cooling can be determined can be.

Es ist auch möglich, dass aus den Abständen eine Entfernung von der ersten Achse zu jeder der beiden Lasermarkierungen berechnet wird, woraus dann der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des Rohres berechnet und/oder zusätzlich in Abhängigkeit der Temperatur der Innenfläche des Rohres und der Temperatur der Außenfläche des Rohres ein Schätzwert für die Schrumpfung des Rohres bei einer Abkühlung ermittelt wird.It is also possible that a distance from the first axis to each of the two laser markings is calculated from the distances, from which the outside diameter and the inside diameter of the tube are then calculated and/or additionally as a function of the temperature of the inside surface of the tube and the temperature of the outside surface of the pipe, an estimated value for the shrinkage of the pipe during cooling is determined.

Außerdem ist es möglich, an dem Verlauf der ersten und der zweiten Lasermarkierung zu erkennen, ob das Rohr von einer idealen Zylinderform abweicht, die das Rohr haben soll, oder so in dem Haltemittel befestigt ist, dass die Mittelachse des Rohres und die erste Achse nicht zusammenfallen. Für die verschiedenen Fälle wie einer Abweichung von der Zylinderform und Verkippung (also einer Abweichung der Mittelachse des Rohres von der ersten Achse) bilden die erste und die zweite Lasermarkierung charakteristische Muster, an denen erkannt werden kann, ob eine Abweichung von der Zylinderform oder eine Verkippung vorliegt.In addition, it is possible to see from the course of the first and second laser markings whether the tube deviates from an ideal cylindrical shape that the tube should have, or is fastened in the holding means in such a way that the central axis of the tube and the first axis are not coincide. For the various cases such as a deviation from the cylindrical shape and tilting (i.e. a deviation of the central axis of the pipe from the first axis), the first and the second laser marking form characteristic patterns by which it can be recognized whether a deviation from the cylindrical shape or a tilting present.

Weicht zum Beispiel die Form des Rohres von der Zylinderform ab, sind die erste und die zweite Lasermarkierung nicht parallel zueinander. Ist das Rohr gebogen, sind die Lasermarkierungen nicht gerade, sondern gebogen. Ist das Rohr konisch, sind die Lasermarkierungen zwar gerade, aber nicht parallel.For example, if the shape of the tube deviates from the cylindrical shape, the first and second laser markings are not parallel to one another. If the pipe is bent, the laser markings will not be straight, they will be curved. If the tube is tapered, the laser marks will be straight but not parallel.

Im Falle einer Verkippung kann aus der Ausrichtung der ersten und der zweiten Lasermarkierung erkannt werden, in welche Richtung das Rohr gegenüber der ersten Achse gekippt ist. Auch das Maß der Verkippung kann bestimmt werden. Ist das Maß und die Richtung der Verkippung bekannt, kann trotz der Verkippung der Durchmesser des Rohres bestimmt werden, da Korrekturfaktoren bestimmt werden können, mit denen die Messungen des Abstands der mit der ersten oder zweiten Lasermarkierung markierten Punkte auf der Oberfläche des Gutes zur Mittelachse korrigiert werden können.In the event of tilting, the orientation of the first and second laser markings can be used to identify the direction in which the tube is tilted relative to the first axis. The degree of tilting can also be determined. If the degree and direction of the tilting is known, the diameter of the tube can be determined despite the tilting, since correction factors can be determined with which the measurements of the distance between the points marked with the first or second laser marking on the surface of the item and the central axis are corrected can become.

Die erste Kamera, ggf. die zweite Kamera, der erste Linienlaser und ggf. der zweite Linienlaser können in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an einem Träger befestigt sein, der drehbar um die erste Achse gelagert ist.In a preferred embodiment of the invention, the first camera, optionally the second camera, the first line laser and optionally the second line laser can be fastened to a carrier which is mounted rotatably about the first axis.

Ebenso ist es möglich, dass das Haltemittel um die erste Achse drehbar gelagert ist. Es ist auch möglich, dass sowohl der Träger, soweit er vorhanden ist, als auch das Haltemittel um die erste Achse drehbar gelagert sind.It is also possible for the holding means to be mounted so as to be rotatable about the first axis. It is also possible that both the carrier, insofar as it is present, and the holding means are mounted so as to be rotatable about the first axis.

Eine Ausführung der Vorrichtung kann einen Antrieb aufweisen. Dieser Antrieb kann entweder mit dem drehbaren Träger oder mit dem drehbaren Haltemittel gekoppelt sein, so dass die Drehung des Trägers und/oder des Haltemittels um die erste Achse angetrieben werden kann.One embodiment of the device can have a drive. This drive can be coupled either to the rotatable carrier or to the rotatable holding means, so that the rotation of the carrier and/or the holding means can be driven about the first axis.

Die Position der ersten Kamera, ggf. der zweiten Kamera, des ersten Linienlasers und/oder ggf. des zweiten Linienlasers kann bezüglich des Trägers einstellbar sein, so dass es möglich ist, die Vorrichtung zu kalibrieren. Damit können die Kameras, der erste Linienlaser und der zweite Linienlaser zwar gegeneinander verschoben werden, aber nur um die Vorrichtung zu kalibrieren. Nach einer Kalibrierung haben die Kameras, der erste Linienlaser und der zweite Linienlaser dann eine feste Lagebeziehung, insbesondere für die Durchführung der Messungen.The position of the first camera, possibly the second camera, the first line laser and/or possibly the second line laser can be adjustable with respect to the carrier, so that it is possible to calibrate the device. This allows the cameras, the first line laser and the second line laser can be shifted against each other, but only to calibrate the device. After calibration, the cameras, the first line laser and the second line laser then have a fixed positional relationship, in particular for carrying out the measurements.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Haltemittel eine oder mehrere Spannzangen aufweisen.In a device according to the invention, the holding means can have one or more collets.

Es ist von Vorteil, wenn bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Kameras so ausgerichtet sind, dass eine optische Achse der Kameras die erste Achse schneidet.It is advantageous if, in a device according to the invention, the cameras are aligned in such a way that an optical axis of the cameras intersects the first axis.

Hat die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Antrieb zum Drehen des Trägers oder des Haltemittels um die erste Achse, können durch ein Drehen des Trägers oder des Haltemittels mit dem darin angeordneten Rohr während der Projektionen der linienförmigen Lasermarkierungen auf das Rohr, mittels der Kameras fortlaufend oder zu diskreten Zeitpunkten Aufnahmen von Bildern der linienförmigen Lasermarkierungen an verschiedenen Stellen des Rohres aufgenommen werden, die von dem Auswertemittel ausgewertet werden. Werden diese Bilder ausgewertet, kann aus jedem Bild und somit für verschiedene Stellen der Oberfläche des Rohres die Entfernung zur Mittelachse ermittelt werden. Es ist dann möglich, ein dreidimensionales Modell des Rohres zu erstellen, soweit die Oberfläche des Rohres von den Lasermarkierungen überstrichen worden sind.If the device according to the invention has a drive for rotating the carrier or the holding means about the first axis, by rotating the carrier or the holding means with the pipe arranged therein during the projection of the line-shaped laser markings onto the pipe by means of the cameras, continuously or at discrete points in time Recordings of images of the line-shaped laser markings are recorded at different points of the tube, which are evaluated by the evaluation means. If these images are evaluated, the distance to the central axis can be determined from each image and thus for different points on the surface of the pipe. It is then possible to create a three-dimensional model of the tube as far as the surface of the tube has been covered by the laser markings.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

  • 1 eine schematische und stark vereinfachte Anordnung aus einem ersten Linienlaser, einem zweiten Linienlaser, einem ersten Temperatursensor und einem zweiten Temperatursensor und einer ersten Kamera einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und ein kreiszylindrisches Gut, dessen geometrische Eigenschaften gemessen werden, in einer Seitenansicht und
  • 2 die Anordnung aus 1 in einer Ansicht in Richtung einer ersten Achse der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Further features and advantages of the invention are described below with reference to schematic drawings. Show it:
  • 1 a schematic and highly simplified arrangement of a first line laser, a second line laser, a first temperature sensor and a second temperature sensor and a first camera of a device according to the invention and a circular-cylindrical good whose geometric properties are measured, in a side view and
  • 2 the arrangement 1 in a view in the direction of a first axis of the device according to the invention.

In der 1 ist der erste Linienlaser 1, der zweite Linienlaser 2, der erste Temperatursensor 1a und der zweite Temperatursensor 2a und die erste Kamera 3 dargestellt, die an einem kreisscheibenförmigen Träger 5 befestigt sind. Die Linienlaser 1, 2 und die Kamera 3 sind auf das Rohr 4 ausgerichtet, dessen geometrische Eigenschaften vermessen werden sollen. Das Rohr 4 ist durch eine Bearbeitung erwärmt und hat eine Temperatur, die höher ist als die Umgebungstemperatur. Ferne hat das Rohr 4 eine Mittelachse und ist mittels eines nicht dargestellten Haltemittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung so gehalten, dass die Mittelachse mit der ersten Achse 6 der Vorrichtung zusammenfällt. Das Haltemittel ist drehbar um die erste Achse gelagert, so dass bei einer Drehung des Haltemittels das Rohr 4 um die erste Achse der Vorrichtung gedreht wird.In the 1 the first line laser 1, the second line laser 2, the first temperature sensor 1a and the second temperature sensor 2a and the first camera 3 are shown, which are fastened to a carrier 5 in the shape of a circular disk. The line lasers 1, 2 and the camera 3 are aligned with the pipe 4 whose geometric properties are to be measured. The tube 4 is heated by working and has a temperature higher than the ambient temperature. Furthermore, the tube 4 has a central axis and is held by means of a holding means, not shown, of the device according to the invention in such a way that the central axis coincides with the first axis 6 of the device. The holding means is rotatably mounted about the first axis, so that when the holding means rotates, the tube 4 is rotated about the first axis of the device.

Der erste Linienlaser 1 weist eine Laseroptik zum Erzeugen einer Laserstrahlung auf, die sich in einer ersten Ebene 9 ausbreitet. Die Laserstrahlung wird durch die Laseroptik des ersten Linienlasers 1 so geformt, dass sie eine erste linienförmige Lasermarkierung 7 bildet, wenn sie auf der Außenfläche des Rohres 4 auftrifft. Der erste Linienlaser 1 ist bezüglich des wenigstens einen Haltemittels fest, aber einstellbar angeordnet. Ferner ist er so ausgerichtet, dass die erste Achse 6 in der ersten Ebene 9 liegt, in der sich die Laserstrahlung ausbreitet, die von dem ersten Linienlaser 1 erzeugt wird.The first line laser 1 has laser optics for generating laser radiation that propagates in a first plane 9 . The laser radiation is shaped by the laser optics of the first line laser 1 in such a way that it forms a first linear laser marking 7 when it impinges on the outer surface of the tube 4 . The first line laser 1 is arranged in a fixed but adjustable manner with respect to the at least one holding means. Furthermore, it is aligned in such a way that the first axis 6 lies in the first plane 9 in which the laser radiation generated by the first line laser 1 propagates.

Der zweite Linienlaser 2 weist eine Laseroptik zum Erzeugen einer Laserstrahlung auf, die sich in einer zweiten Ebene 10 ausbreitet. Die Laserstrahlung wird durch die Laseroptik des zweiten Linienlasers 2 so geformt, dass sie eine zweite linienförmige Lasermarkierung 8 bildet, wenn sie auf der Innenfläche des Gutes 4 auftrifft. Der erste Linienlaser 1 ist bezüglich des wenigstens einen Haltemittels und des ersten Linienlasers fest, aber einstellbar angeordnet, so dass eine Kalibrierung möglich ist. Ferner ist er so ausgerichtet, dass die erste Achse 6 in der zweiten Ebene 10 liegt, in der sich die Laserstrahlung ausbreitet, die von dem ersten Linienlaser 1 erzeugt wird.The second line laser 2 has laser optics for generating laser radiation, which propagates in a second plane 10 . The laser radiation is shaped by the laser optics of the second line laser 2 in such a way that it forms a second linear laser marking 8 when it impinges on the inner surface of the item 4 . The first line laser 1 is arranged in a fixed but adjustable manner with respect to the at least one holding means and the first line laser, so that calibration is possible. Furthermore, it is aligned in such a way that the first axis 6 lies in the second plane 10 in which the laser radiation generated by the first line laser 1 propagates.

Der erste Temperatursensor 1a und der zweite Temperatursensor 2a sind Temperatursensoren zum berührungsfreien Messen der Temperatur. Der erste Temperatursensor 1a ist dabei so angeordnet und ausgerichtet, dass die Temperatur der Außenfläche des Rohres 4 im Bereich der ersten Lasermarkierung 7 gemessen werden kann. Der zweite Temperatursensor 2a ist so ausgerichtet, dass die Temperatur der Innenfläche des Rohres 4 im Bereich der zweiten Lasermarkierung 8 gemessen werden kann. Ausgänge der beiden Temperatursensoren 1a, 2a sind mit einem nicht dargestellten Auswertemittel verbunden.The first temperature sensor 1a and the second temperature sensor 2a are temperature sensors for measuring the temperature without contact. The first temperature sensor 1a is arranged and aligned in such a way that the temperature of the outer surface of the pipe 4 in the area of the first laser marking 7 can be measured. The second temperature sensor 2a is aligned in such a way that the temperature of the inner surface of the tube 4 in the area of the second laser marking 8 can be measured. Outputs of the two temperature sensors 1a, 2a are connected to an evaluation means, not shown.

Die erste Kamera 3 ist ebenfalls bezüglich des wenigstens einen Haltemittels und dem ersten Linienlaser 1 sowie dem zweiten Linienlaser 2 fest, aber einstellbar angeordnet. Sie ist so ausgerichtet, dass die optische Achse 11 der Kamera die erste Achse 6 der Vorrichtung schneidet und sowohl die erste Lasermarkierung 7 als auch die zweite Lasermarkierung 8 erfasst werden können. Die optische Achse 11 der Kamera 3 und die erste Achse 6 definieren eine dritte Ebene 12.The first camera 3 is also arranged in a fixed but adjustable manner with respect to the at least one holding means and the first line laser 1 and the second line laser 2 . It is aligned in such a way that the optical axis 11 of the camera intersects the first axis 6 of the device and both the first laser marking 7 and the second laser marking 8 can be detected. The optical Axis 11 of the camera 3 and the first axis 6 define a third plane 12.

Ein Winkel α zwischen der ersten Ebene 9 und der dritten Ebene 12 ist ebenso bekannt wie ein Winkel β zwischen der zweiten Ebene 10 und der dritten Ebene 12.An angle α between the first plane 9 and the third plane 12 is known, as is an angle β between the second plane 10 and the third plane 12.

Die erste Kamera 3 ist mit dem Auswertemittel verbunden, mit welcher das von der ersten Kamera 3 gelieferte Bild ausgewertet werden kann. Dazu werden aus einem von der ersten Kamera aufgenommenen Bild Daten über die Lage der ersten und der zweiten Lasermarkierungen 7, 8 ermittelt. In dem Auswertemittel sind Daten hinterlegt, die eine Lage der ersten Achse 6 in einem aus dem Blickwinkel der ersten Kamera 3 aufgenommenen Bild beschreiben. Aus den hinterlegten Daten über die Lage der ersten Achse 6 und den gewonnenen Daten über die Lage der ersten Lasermarkierung 7 und der zweiten Lasermarkierung 8 kann mittels des Auswertemittels der Abstand zwischen der dritten Ebene 12 und den Punkten der Lasermarkierungen 7, 8 ermittelt werden. Aus diesem Abstand und den bekannten Winkeln α und β zwischen der ersten und der dritten bzw. der zweiten und der dritten Ebene kann über trigonometrische Funktionen der Abstand zwischen den Punkten der Lasermarkierungen auf der Außen- bzw. Innenfläche des Rohres 4 und der ersten Achse 6 bestimmt werden. Da die erste Achse 6 und die Mittelachse des Rohres 4 zusammenfallen, hat man so auch den Abstand der mit den Lasermarkierungen 7, 8 markierten Punkte auf der Außen- bzw. Innenfläche von der Mittelachse des Rohres 4 bestimmt. Handelt es sich bei dem Rohr 4 um einen Kreiszylinder, kennt man so den Außenradius und den Innenradius des Rohres 4 und damit den Außendurchmesser und den Innendurchmesser des Rohres 4. Aus dem Innenradius und dem Außenradius kann durch das Auswertemittel ferner die Wandstärke des Rohres 4 ermittelt werden.The first camera 3 is connected to the evaluation means, with which the image supplied by the first camera 3 can be evaluated. For this purpose, data on the position of the first and second laser markings 7, 8 are determined from an image recorded by the first camera. Data are stored in the evaluation means which describe a position of the first axis 6 in an image recorded from the viewing angle of the first camera 3 . From the stored data about the position of the first axis 6 and the data obtained about the position of the first laser marking 7 and the second laser marking 8, the distance between the third plane 12 and the points of the laser markings 7, 8 can be determined using the evaluation means. From this distance and the known angles α and β between the first and the third or the second and the third plane, the distance between the points of the laser markings on the outer and inner surface of the tube 4 and the first axis 6 to be determined. Since the first axis 6 and the central axis of the pipe 4 coincide, the distance between the points marked with the laser markings 7, 8 on the outer and inner surface of the central axis of the pipe 4 has also been determined. If the pipe 4 is a circular cylinder, the outer radius and the inner radius of the pipe 4 and thus the outer diameter and the inner diameter of the pipe 4 are known. The evaluation means can also determine the wall thickness of the pipe 4 from the inner radius and the outer radius become.

Aus dem ermittelten Außendurchmesser, dem ermittelten Innendurchmesser, der Temperatur auf der Außenfläche und der Temperatur auf der Innenfläche des Rohres 4 kann das Auswertemittel in Abhängigkeit von bekannten äußeren Bedingungen und vom bekannten Material des Rohres eine Schätzung über die Schrumpfung des Rohres 4 ermitteln. Ist die Schrumpfung bekannt, können dann die geometrischen Eigenschaften des Rohres 4 nach einer Abkühlung vorhergesagt werden.From the outer diameter determined, the inner diameter determined, the temperature on the outer surface and the temperature on the inner surface of the pipe 4, the evaluation means can determine an estimate of the shrinkage of the pipe 4 as a function of known external conditions and the known material of the pipe. If the shrinkage is known, then the geometric properties of the tube 4 can be predicted after cooling.

Claims (15)

Vorrichtung zum Messen von geometrischen Eigenschaften eines Rohres, - wobei die Vorrichtung wenigstens ein Haltemittel zum Halten des Rohres (4) in einem ersten Bereich in der Art aufweist, dass in einem Idealfall eine Mittelachse des Rohres mit einer ersten Achse (6) der Vorrichtung zusammenfällt, - wobei die Vorrichtung einen ersten Linienlaser (1) mit einer ersten Laseroptik zum Erzeugen einer Laserstrahlung in einer ersten Ebene (9) zur Projektion einer ersten linienförmigen Lasermarkierung (7) auf einer Außenfläche des Rohres (4) aufweist, wobei der erste Linienlaser (1) bezüglich des wenigstens einen Haltemittels fest angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die erste Achse (6) in der ersten Ebene (9) liegt, - wobei die Vorrichtung eine erste Kamera (3) aufweist, die bezüglich des wenigstens einen Haltemittels und des ersten Linienlasers (1) fest angeordnet ist und die auf den ersten Bereich ausgerichtet ist, in dem das Rohr gehalten werden kann, um ein Bild mit der ersten Lasermarkierung (7) aufzunehmen, - wobei die Vorrichtung wenigstens ein mit einem Ausgang der ersten Kamera (3) verbundenes Auswertemittel aufweist, mit welchem die Lage der ersten Lasermarkierung (7) im Bild der ersten Kamera (3) ausgewertet werden kann, dadurch gekennzeichnet, - dass in einer ersten Alternative - die Vorrichtung einen zweiten Linienlaser (2) mit einer zweiten Laseroptik zum Erzeugen einer Laserstrahlung in einer zweiten Ebene (10) zur Projektion einer zweiten linienförmigen Lasermarkierung (8) auf einer Innenfläche des Rohres (4) aufweist, wobei der zweite Linienlaser (8) bezüglich des wenigstens einen Haltemittels, dem ersten Linienlaser (1) und der ersten Kamera (3) fest angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die erste Achse (6) in der zweiten Ebene (10) liegt, und - mit der ersten Kamera (3) auch die zweite Lasermarkierung (8) aufgenommen werden kann, oder - dass in einer zweiten Alternative - die Vorrichtung einen zweiten Linienlaser (2) mit einer zweiten Laseroptik zum Erzeugen einer Laserstrahlung in einer zweiten Ebene (10) zur Projektion einer zweiten linienförmigen Lasermarkierung (8) auf einer Innenfläche des Rohres (4) aufweist, wobei der zweite Linienlaser (8) bezüglich des wenigstens einen Haltemittels, dem ersten Linienlaser (1) und der ersten Kamera (3) fest angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die erste Achse (6) in der zweiten Ebene (10) liegt, und - die Vorrichtung eine zweite Kamera (3) aufweist, deren Ausgang mit dem Auswertungsmittel angeschlossen ist, die bezüglich des wenigstens einen Haltemittels und des ersten Linienlasers (1) fest angeordnet ist und die auf den ersten Bereich ausgerichtet ist, in dem das Rohr gehalten werden kann, um ein Bild mit der zweiten Lasermarkierung (8) aufzunehmen, oder - oder in einer dritten Alternative - die erste Laseroptik des ersten Linienlasers (1) auch zum Erzeugen einer Laserstrahlung in der ersten Ebene zur Projektion einer zweiten linienförmigen Lasermarkierung (8) auf einer Innenfläche des Rohres (4) eingerichtet ist, und - mit der ersten Kamera (3) auch die zweite Lasermarkierung (8) aufgenommen werden kann - und dass in allen drei Alternativen das Auswertemittel aus dem von der ersten Kamera (3) und/oder ggf. dem von der zweiten Kamera aufgenommenen Bild bzw. Bildern der ersten Lasermarkierung (7) und der zweiten Lasermarkierung (8) den Außendurchmesser des Rohres (4) in dem Bereich der ersten Lasermarkierung (7) und einen Innendurchmesser des Rohres (4) in einem Bereich der zweiten Lasermarkierung (8) und ggf. einen Schätzwert für die Schrumpfung des Rohres bei einer Abkühlung, ein Innendurchmesser nach Abkühlung und/oder ein Außendurchmesser nach Abkühlung ermittelt.Device for measuring geometric properties of a pipe, - the device having at least one holding means for holding the pipe (4) in a first area in such a way that in an ideal case a central axis of the pipe coincides with a first axis (6) of the device , - wherein the device has a first line laser (1) with a first laser optics for generating a laser radiation in a first plane (9) for projecting a first linear laser marking (7) on an outer surface of the tube (4), wherein the first line laser ( 1) is fixedly arranged with respect to the at least one holding means and aligned in such a way that the first axis (6) lies in the first plane (9), - the device having a first camera (3) which is positioned with respect to the at least one holding means and the first line laser (1) and which is aligned with the first area in which the tube can be held in order to take an image with the first laser marking (7), - the device being at least one with an output of the first camera ( 3) has connected evaluation means with which the position of the first laser marking (7) in the image of the first camera (3) can be evaluated, characterized in that - in a first alternative - the device has a second line laser (2) with second laser optics for generating laser radiation in a second plane (10) for projecting a second line-shaped laser marking (8) on an inner surface of the tube (4), the second line laser (8) with respect to the at least one holding means, the first line laser (1) and the first camera (3) is fixed and aligned in such a way that the first axis (6) lies in the second plane (10), and - the second laser marking (8) can also be recorded with the first camera (3), or - that in a second alternative - the device has a second line laser (2) with second laser optics for generating laser radiation in a second plane (10) for projecting a second linear laser marking (8) on an inner surface of the tube (4), wherein the second line laser (8) is fixed with respect to the at least one holding means, the first line laser (1) and the first camera (3) and is aligned in such a way that the first axis (6) lies in the second plane (10), and - the device has a second camera (3), the output of which is connected to the evaluation means, which is fixed with respect to the at least one holding means and the first line laser (1) and which is aimed at the first area in which the tube can be held to record an image with the second laser marking (8), or - or in a third alternative - the first laser optics of the first line laser (1) also for generating laser radiation in the first plane for projecting a second linear shape Gen laser marking (8) is set up on an inner surface of the pipe (4), and - the second laser marking (8) can also be recorded with the first camera (3) - and that in all three alternatives the evaluation means from that of the first camera (3) and/or possibly the image or images of the first laser marking (7) and the second laser marking (8) recorded by the second camera, the outer diameter of the pipe (4) in the area of the first laser marking (7) and an inner diameter of the pipe (4) in a region of the second laser marking (8) and, if necessary, an estimated value for the shrinkage of the pipe during cooling, an inner diameter after cooling and/or an outer diameter after cooling. Vorrichtung nach Anspruch 1, zweite Alternative, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Linienlaser und der zweite Linienlaser auf einander gegenüberliegenden Seiten der ersten Achse so angeordnet und ausgerichtet sind, dass die erste Ebene und die zweite Ebene zusammenfallen.device after claim 1 , Second alternative, characterized in that the first line laser and the second line laser are arranged and aligned on opposite sides of the first axis such that the first plane and the second plane coincide. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kamera (3), ggf. die zweite Kamera, der erste Linienlaser (7) und ggf. der zweite Linienlaser (8) an einem Träger (5) befestigt sind, der drehbar um die erste Achse (6) gelagert ist.device after claim 1 or 2 , characterized in that the first camera (3), optionally the second camera, the first line laser (7) and optionally the second line laser (8) are attached to a carrier (5) which can be rotated about the first axis (6th ) is stored. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel um die erste Achse (6) drehbar gelagert ist.Device according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the holding means is rotatably mounted about the first axis (6). Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Antrieb aufweist und dass der Antrieb mit dem drehbaren Träger (5) und/oder mit dem drehbaren Haltemittel gekoppelt ist.device after claim 3 or 4 , characterized in that the device has a drive and that the drive is coupled to the rotatable carrier (5) and/or to the rotatable holding means. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen ersten Temperatursensor zum Messen einer ersten Temperatur auf der Außenfläche des Rohres insbesondere im Bereich der ersten Lasermarkierung und einen zweiten Temperatursensor zum Messen einer zweiten Temperatur auf der Innenfläche des Rohres insbesondere im Bereich der zweiten Lasermarkierung aufweist.Device according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the device has a first temperature sensor for measuring a first temperature on the outer surface of the pipe, in particular in the area of the first laser marking, and a second temperature sensor for measuring a second temperature on the inner surface of the pipe, in particular in the area of the second laser marking. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang des ersten Temperatursensors und ein Ausgang des zweiten Temperatursensors mit dem Auswertemittel verbunden sind und die erste Temperatur und die zweite Temperatur in das Auswertemittel einlesbar sind und dass mit dem Auswertemittel aus der ersten Temperatur, der zweiten Temperatur und dem gemessenen Innendurchmesser und dem gemessenen Außendurchmesser des Rohres und dem bekannten Material des Rohres und den bekannten äußeren Bedingungen, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur, den Schätzwert für die Schrumpfung des Rohres bei einer Abkühlung, eine Wandstärke des Rohres nach der Abkühlung, ein Innendurchmesser nach der Abkühlung und/oder ein Außendurchmesser nach der Abkühlung ermittelbar ist.device after claim 6 , characterized in that an output of the first temperature sensor and an output of the second temperature sensor are connected to the evaluation means and the first temperature and the second temperature can be read into the evaluation means and that with the evaluation means from the first temperature, the second temperature and the measured inner diameter and the measured outer diameter of the pipe and the known material of the pipe and the known external conditions, such as the ambient temperature, the estimated value for the shrinkage of the pipe during cooling, a wall thickness of the pipe after cooling, an inner diameter after cooling and /or an outer diameter can be determined after cooling. Anordnung aus einer Maschine zum Herstellen oder Verarbeiten von Rohren (4), insbesondere Ziehmaschine oder Richtmaschine, und wenigstens einer Vorrichtung zum Messen von geometrischen Eigenschaften von Rohren (4), insbesondere mit einem kreisförmigen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vorrichtung eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist und an einem Eingang und/oder einem Ausgang der Maschine für das Rohr (4) vorgesehen ist.Arrangement of a machine for producing or processing pipes (4), in particular a drawing machine or straightening machine, and at least one device for measuring geometric properties of pipes (4), in particular with a circular cross section, characterized in that the at least one device is a device after one of Claims 1 until 7 and is provided at an inlet and/or an outlet of the machine for the tube (4). Verfahren zum Messen von geometrischen Eigenschaften von erwärmten Rohren (4) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit folgenden Schritten: - Einbringen des Rohres (4), dessen geometrische Eigenschaften gemessen werden sollen, in das Haltemittel, - Halten des Rohres (4) durch das Haltemittel, - Projizieren der linienförmigen ersten Lasermarkierung (7) und der linienförmigen zweiten Lasermarkierung (8) auf dem Rohr (4), - Aufnahme eines Bildes oder von Bildern der linienförmigen Lasermarkierungen (7, 8) mittels der ersten Kamera (3) bzw. der ersten Kamera (3) und der zweiten Kamera, - Auswertung des aufgenommenen Bildes bzw. der aufgenommenen Bilder mittels des Auswertemittels.Method for measuring geometric properties of heated tubes (4) with a device according to one of Claims 1 until 7 with the following steps: - inserting the pipe (4), whose geometric properties are to be measured, into the holding means, - holding the pipe (4) by the holding means, - projecting the line-shaped first laser marking (7) and the line-shaped second laser marking (8 ) on the pipe (4), - recording an image or images of the linear laser markings (7, 8) using the first camera (3) or the first camera (3) and the second camera, - evaluating the recorded image or the recorded images by means of the evaluation means. Verfahren nach Anspruch 9 mit einer Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Drehung des Trägers (5) oder des Haltemittels mit dem darin angeordneten Rohr (4) während der Projektionen der linienförmigen Lasermarkierungen (7, 8) auf das Rohr (4), mittels der ersten Kamera (3) und ggf. der zweiten Kamera fortlaufend oder zu diskreten Zeitpunkten Aufnahmen von Bildern der linienförmigen Lasermarkierungen (7, 8) an verschiedenen Stellen des Rohres (4) aufgenommen werden, die von dem Auswertemittel ausgewertet werden.procedure after claim 9 with a device claim 4 , characterized in that by rotating the carrier (5) or the holding means with the tube (4) arranged therein during the projection of the line-shaped laser markings (7, 8) onto the tube (4), by means of the first camera (3) and if necessary, the second camera continuously or at discrete points in time takes pictures of the line-shaped laser markings (7, 8) at different points of the pipe (4), which are evaluated by the evaluation means. Verfahren nach Anspruch 9 und 10 mit einer Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Auswertemittel Daten hinterlegt sind, die eine Lage der ersten Achse (6) in einem aus dem Blickwinkel der ersten Kamera (3) aufgenommenen Bild und ggf. in einem von der zweiten Kamera aufgenommenen Bild beschreiben.procedure after claim 9 and 10 with a device claim 7 , characterized in that data are stored in the evaluation means which describe a position of the first axis (6) in an image recorded from the viewing angle of the first camera (3) and possibly in an image recorded by the second camera. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Auswertemittels aus dem aufgenommenen Bild oder aus jedem aufgenommenen Bild Daten gewonnen werden, die die Lage der Lasermarkierungen (7,8) beschreiben.Procedure according to one of claims 9 until 11 , characterized in that data describing the position of the laser markings (7, 8) are obtained from the recorded image or from each recorded image by means of the evaluation means. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Auswertemittels aus den Daten für die Lage der Lasermarkierungen (7, 8) eines von der ersten Kamera (3) aufgenommenen Bildes und ggf. eines von der zweiten Kamera aufgenommenen Bildes und den Daten für die Lage der ersten Achse (6) Abstände zwischen einer dritten Ebene (12) und den Lasermarkierungen (7, 8) ermittelt werden, wobei die dritte Ebene (12) von der ersten Achse (6) und der optischen Achse (11) der ersten Kamera (3) aufgespannt wird bzw. ggf. Abstände zwischen einer vierten Ebene (12) und den zweiten Lasermarkierungen (7, 8) ermittelt werden, wobei die vierte Ebene (12) von der ersten Achse (6) und der optischen Achse (11) der zweiten Kamera aufgespannt wird.procedure after claim 12 , characterized in that by means of the evaluation means from the data for the position of the laser markings (7, 8) an image recorded by the first camera (3) and possibly an image recorded by the second camera and the data for the position of the first axis (6) Distances between a third plane (12) and the laser markings (7, 8) are determined, the third plane (12) being spanned by the first axis (6) and the optical axis (11) of the first camera (3). is or possibly distances between a fourth plane (12) and the second laser markings (7, 8) are determined, the fourth plane (12) being spanned by the first axis (6) and the optical axis (11) of the second camera becomes. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Abständen eine Entfernung von der ersten Achse (6) zu jeder der beiden Lasermarkierungen (7, 8) berechnet wird, woraus dann der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des Rohres (4) berechnet und/oder ein Schätzwert für die Schrumpfung des Rohres bei einer Abkühlung ermittelt wird.procedure after Claim 13 , characterized in that a distance from the first axis (6) to each of the two laser markings (7, 8) is calculated from the distances, from which the outer diameter and the inner diameter of the tube (4) are then calculated and/or an estimated value for the shrinkage of the tube during cooling is determined. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Abständen eine Entfernung von der ersten Achse (6) zu jeder der beiden Lasermarkierungen (7, 8) berechnet wird, woraus dann der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des Rohres (4) berechnet und/oder zusätzlich in Abhängigkeit der Temperatur der Innenfläche des Rohres (4) und der Temperatur der Außenfläche des Rohres (4) ein Schätzwert für die Schrumpfung des Rohres (4) bei einer Abkühlung ermittelt wird.procedure after Claim 14 , characterized in that a distance from the first axis (6) to each of the two laser markings (7, 8) is calculated from the distances, from which the outer diameter and the inner diameter of the pipe (4) are then calculated and/or additionally depending on the Temperature of the inner surface of the pipe (4) and the temperature of the outer surface of the pipe (4), an estimated value for the shrinkage of the pipe (4) is determined during cooling.
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