WO2020057101A1 - 一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法 - Google Patents

一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020057101A1
WO2020057101A1 PCT/CN2019/080938 CN2019080938W WO2020057101A1 WO 2020057101 A1 WO2020057101 A1 WO 2020057101A1 CN 2019080938 W CN2019080938 W CN 2019080938W WO 2020057101 A1 WO2020057101 A1 WO 2020057101A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
detection
pipe
outer diameter
module
data
Prior art date
Application number
PCT/CN2019/080938
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
陆赛浩
陈林
Original Assignee
江苏神通阀门股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 江苏神通阀门股份有限公司 filed Critical 江苏神通阀门股份有限公司
Publication of WO2020057101A1 publication Critical patent/WO2020057101A1/zh
Priority to ZA2020/06473A priority Critical patent/ZA202006473B/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/10—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/10—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring diameters
    • G01B21/14—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring diameters internal diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/30—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring roughness or irregularity of surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a detection system, and particularly to a detection system for measuring a size parameter of a pipeline.
  • the size of the pipeline can be measured and inspected by manual detection methods: the size of the pipeline can be measured by using simple detection tools such as a vernier caliper, an ellipse, and a roughness measuring instrument. This method is time-consuming and labor-intensive, and is not suitable for large-scale pipeline inspection. At the same time, the detection accuracy cannot be guaranteed.
  • the pipeline can be scanned and imaged by three-dimensional stereo imaging. Although the dimensions of the pipeline can be detected, it still needs to manually find a reference in the three-dimensional image for post-analysis, which is inefficient; Those that cannot be scanned and imaged still need to rely on manual detection, which cannot guarantee detection under the same reference, and the measurement error is large.
  • the present invention provides a detection system for measuring pipe size parameters with a wide detection range, high detection efficiency, and accurate detection accuracy.
  • a detection system for measuring a dimensional parameter of a pipeline includes: a detection device, a detection platform, and a computer. At least one detection device is installed on the detection platform. The data collected by the detection device is transmitted to the computer, and the computer passes Analyze and calculate the pipe size parameters and display the results;
  • the detection device is composed of a detection module and a three-axis module.
  • the three-axis module is composed of an X-axis ball screw and a Y-axis ball screw. It is assembled by lever and Z-axis ball screw to adjust the movement of the detection module along the X-axis, Y-axis and Z-axis;
  • the detection module is composed of an outer diameter detection probe, an inner diameter detection probe, a ring telescopic sleeve, a cylindrical telescopic rod, a horizontal rotation mechanism, a vertical rotation mechanism, an axial rotation mechanism and a fixing mechanism;
  • the fixing mechanism is fixed with a Z-axis ball screw Connected, the horizontal rotation mechanism and the fixing mechanism are hinged to rotate in the horizontal direction, the vertical rotation mechanism and the horizontal rotation mechanism are hinged to rotate in the vertical direction, and the axial rotation mechanism and the vertical rotation mechanism are hinged to perform axial rotation;
  • the annular telescopic sleeve It is ring-shaped and fixedly connected to the axial rotation mechanism.
  • a cylindrical telescopic rod is located at the center of the ring-shaped telescopic sleeve and is fixedly connected to the axial rotation mechanism. The number is even and is symmetrically distributed in the circumferential direction; the end of the cylindrical telescopic rod is fixedly connected to the inner diameter detection probe; the outer diameter detection probe and the inner diameter detection probe are located on the same radial plane; the outer diameter detection probe and the inner diameter detection probe use high-precision laser Ranging sensor to achieve distance detection;
  • the outer diameter detection probe and the inner diameter detection probe rotate synchronously with the horizontal rotation mechanism, the vertical rotation mechanism, and the axial rotation mechanism, and follow the X-axis ball screw, Y-axis ball screw, and Z-axis ball screw of the three-axis module. Poles move synchronously;
  • the pipeline to be tested is fixed on the testing platform, the pipeline to be tested has two pipe mounting ends, and a set of testing devices is installed on the testing platform near the mounting end of the pipe to be tested.
  • the testing device includes The detection module and the three-axis module. Both detection modules establish a position relationship in a coordinate system with the detection platform reference point 0 as a zero point.
  • the second step is to set the pipe wall thickness, the roundness of the pipe, the angle between the end face of the pipe installation end and the central axis of the pipe, the inside and outside roughness of the pipe installation end, and the circle center of the end face of the pipe before and after in the computer according to the technical parameters of the measured pipe. Parameters such as the distance between them and the angle between the mounting end axes and the corresponding acceptable deviations.
  • the third step is to roughly adjust the movement of each detection device according to the position of the pipe end surface of the pipe to be tested, so that The detection end face of the detection module is aligned with the pipe end face of the pipe under test.
  • the unit vector of the detection module axis direction in the three-dimensional coordinate system can be converted
  • the fourth step is the positioning of the reference detection position: the detection module performs axial rotation detection around the measured pipeline, and at the same time slowly extends into the measured pipeline to expand the detection range.
  • the computer analyzes and calculates the two sets of data and obtains that the unit vector of the axis at one end of the pipeline under test is [m4, m5, m6].
  • the axial rotation mechanism, vertical rotation mechanism, and horizontal rotation mechanism in the detection module Control the movement of the axial rotation mechanism, vertical rotation mechanism, and horizontal rotation mechanism in the detection module, so that the unit vector in the axial direction of the detection module is consistent with the unit vector in the axis of the pipe at one end of the pipeline under test, which is also [m4, m5, m6].
  • the axis of the detection module coincides with two axes at one end of the pipeline of the pipeline under test.
  • the coordinate position (X 1, Yl, Z1) of the circle center A1 of the detection section of the outer diameter detection probe and the inner diameter detection probe in the detection module is calculated at the same time, and the positioning of the reference detection position of the detection module is completed, that is, the center of the detection section's detection section.
  • the coordinate position of A1 (XI, Yl, Z1), the unit vector of the detection module axis direction is [m4, m5, m6].
  • the fifth step is to calculate the outer diameter and inner diameter of the pipe under test: After the reference detection position is located, the test module returns to the port of the pipe under test, and the test module rotates in the direction of the unit vector [m4, m5, m6] to collect data .
  • the data collected by the outer diameter detection probe of the detection module is (al, a2, a3, ... an), the data collected by the inner diameter detection probe is bl, b2, b3, ... bn), and the outer diameter detection probe is distanced from the center of the cross section A1.
  • the distance is a, the distance from the inner diameter detection probe to the center of the cross section A1 of the detection section is b; the data a is subtracted from the outer diameter detection probe acquisition data (al, a2, a3, ... an) to obtain the outer diameter parameter of the pipe being measured (Ql, Q2, Q3 ... Qn); use data b plus extra
  • the diameter detection probe collects data (bl, b2, b3 ?? bn) to obtain the inner diameter parameters (PI, P2, P3 ... Pn) of the pipe under test.
  • the wall thickness D of the pipe being measured is obtained.
  • the seventh step is to calculate the inner and outer roughness of the pipe under test: according to the two sets of data of the outer diameter of the pipe under test (Q1, Q2, Q3 ... Qn) and the inner diameter (PI, P2, P3 ... Pn) , Calculate the average value Q of the measured outer diameter of the pipe (Ql, Q2, Q3 ... Qn), the average value P of the measured inner diameter of the pipe (PI, P2, P3 ... Pn); Obtain the data (AQ1, AQ2, AQ3 ... AQn) by measuring the difference between the pipe outer diameter (Ql, Q2, Q3 .... Qn) data and the average value of the pipe outer diameter Q, and calculate the pipe inner diameter (PI , P2, P3 ....
  • the arithmetic mean of the absolute values of the two sets of data is the outer surface roughness Ral of the pipe under test and the inner surface roughness Ra2 of the pipe under test, that is,
  • the difference between the maximum outer diameter Qx of the tested pipe minus the minimum outer diameter Qy divided by the average value Q of the measured outer diameter of the pipe is the roundness 01 of the pipe being tested; the maximum inner diameter Px of the pipe minus the minimum inner diameter Py
  • the result of dividing the difference by the average diameter P of the inner diameter of the pipe under test is the roundness 02 of the pipe under test.
  • Q is the average value of the measured outer diameter of the pipe; the telescoping distance L A2 at the center A2 of the pipe end face is the average of the two telescoping distances,
  • the pipe under test has two left and right pipe end faces.
  • the detection module at the left end of the pipe under test is at the reference detection position, the deflection angle M relative to the horizontal position, the deflection angle 01 relative to the vertical position, and the left end face of the pipeline under test.
  • the distance between the center point N and the center point M of the detection module is Ln, which is the left module center point M coordinate position (Lxl, Lyl, Lzl), and the N point coordinate
  • MN axis direction unit vector is [0024]
  • the distance L NV between the center points of the left and right end faces of the pipe under test is the distance between the center point N on the left end face and the point V on the right end face.
  • the detection system of the present invention simplifies the manual detection process, reduces the intensity of detection operations, reduces human errors, and improves detection accuracy and efficiency.
  • the present invention has a wide detection range, and can inspect straight pipes, S-shaped elbows, U-shaped elbows, and Y-shaped tee pipes.
  • the detection system of the present invention adopts automatic detection, which greatly improves detection efficiency.
  • the technical parameters of the pipeline detected by the detection system of the present invention are many, including all the technical parameters related to the installation of the pipeline.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of an embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along A-A of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a schematic diagram of respective motion parameters of the detection device 111 in FIG. 1;
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a pipeline axis in a computer-simulated three-dimensional coordinate system.
  • the detection device 111 is composed of a detection module 100 and a three-axis module 200.
  • the three-axis module 200 is assembled by an X-axis ball screw 201, a Y-axis ball screw 202, and a Z-axis ball screw 203. It is used to adjust the movement of the detection module 100 along the X axis, Y axis, and Z axis;
  • the outer diameter detection probe 101 and the inner diameter detection probe 102 rotate synchronously with the horizontal rotation mechanism 107, the vertical rotation mechanism 106, and the axial rotation mechanism 105, and follow the X-axis ball screw 201 and Y-axis ball of the three-axis module 200 Lead screw 202, Z-axis ball screw 203 move synchronously;
  • a position reference point 0 (0, 0, 0) is provided on the detection platform 222, and the detection device 111 establishes a position relationship in a coordinate system with the position reference point as a zero point, as shown in FIG. 5
  • the center point of the detection module 100 is the center A of the vertical rotation mechanism 106, and the coordinates of the center A of the detection module 100 are (Lx, Ly, Lz
  • the tested pipeline 001 is fixed on the testing platform 222, the tested pipeline 001 has two pipe mounting ends, and a testing device is installed on the testing platform 222 near the mounting end of the tested pipeline 001.
  • the detection device 111 includes a detection module 100 and a three-axis module 200. Both detection modules 100 establish a position relationship in a coordinate system with the reference point 0 of the detection platform 222 as a zero point.
  • the second step according to the technical parameters of the measured pipeline 001, the pipeline wall thickness, the roundness of the pipeline, the angle between the end surface of the pipeline installation end and the central axis of the pipeline, the internal and external roughness of the pipeline installation end, and the front and rear installation ends of the pipeline are set in the computer 333.
  • the parameters such as the distance between the end circle centers and the angle between the mounting end axes and the corresponding acceptable deviations.
  • the detection devices 111 are roughly adjusted according to the position of the pipe end face 003 of the pipe 001 to be tested, so that the detection end face 002 of the detection module 100 is aligned with the pipe end face 003 of the pipe 001 to be tested.
  • the unit vector of the axis direction of the detection module 100 in the three-dimensional coordinate system can be converted to obtain
  • the axial rotation mechanism 105 Control the movement of the axial rotation mechanism 105, the vertical rotation mechanism 106, and the horizontal rotation mechanism 107 in the detection module 100, so that the unit vector in the axial direction of the detection module 100 is consistent with the unit vector of the axis at the end of the pipeline 001, which is also [m4 m5, m6].
  • the axis of the detection module 100 coincides with the two axes of one end of the pipeline 001 of the pipeline under test.
  • the sixth step is to calculate the wall thickness of the measured pipe 001: Since the outer diameter detection probe 101 and the inner diameter detection probe 102 of the detection module 100 are on the same radial plane, according to the outer diameter parameters of the measured pipe 001 (Ql, Q2 , Q3 .... Qn), inner diameter parameters (PI, P2, P3 .... Pn), the two sets of data are subtracted to obtain the wall thickness data (Dl, D2, D3 ... Dn) of the pipe under test. Calculate the arithmetic mean of the wall thickness data to obtain the wall thickness D of the measured pipe 001, that is,
  • the seventh step is to calculate the inside and outside roughness of the tested pipe 001: According to the outer diameter of the tested pipe 001 (Ql, Q2, Q3 ...
  • the ninth step the calculation of the angle 3 of the pipe end surface 003 and the central axis of the pipe 001 to be measured and the establishment of the pipe end circle center A2:
  • the detection module 100 rotates and advances in the direction of the unit vector [m4, m5, m6] of the reference detection position. Collect the data.
  • the first outer diameter detection probe 101 enters the pipe 001 to be measured and the first data is collected, record the current position's telescopic movement distance L1 from the center point A of the detection module 100 module; when the last outer diameter detection When the probe 101 enters the pipe 001 under test and collects the first data, it records the telescopic movement distance L2 of the current position from the center point A of the module 100 of the detection module; I.e. n,
  • Q is the average outer diameter of the measured pipe 001;
  • the telescopic moving distance L at the center A2 of the pipe end 003 is the average of the two telescopic moving distances, that is,
  • the pipe 001 under test in this implementation has two left and right pipe end faces. Calculation of the distance and the angle between the two pipe end axes: As shown in Figure 6, to distinguish the center points of the left and right pipe end faces, divide the pipe end 003 center A2 in the above steps into the left end center N and the right end center V, in order to distinguish the module center points of the left and right detection modules, divide the module center point A in the above steps into the left module center point M and the right module center point W; the tested pipe 001 has two left and right pipe end faces, When the detection module 100 at the left end of the pipe 001 under test is at the reference detection position, the deflection angle 61 relative to the horizontal position, and the deflection angle 01 relative to the vertical position, the center point N of the left end face of the pipe 001 to be measured is at the center point M of the module 100 The detection telescopic movement distance is Ln, that is, the coordinate position of the center point M of the left module (Lxl,
  • the center V of the left end face of the pipeline 001 to be measured is away from the center point of the right module
  • the detection telescopic moving distance of W is Lv, that is, the coordinate position of the center point W of the right module (Lx2, Ly2, L z2), and the coordinate of V point.
  • the computer 333 calculates the pipe wall thickness D of the measured pipe 001, the pipe outer roughness Ral, the pipe inner roughness Ra2, the pipe outer roundness 01, the pipe inner roundness 02, and the pipe end face. Angles with the central axis of the pipeline3, the distance between the center of the end face of the pipeline at the front and rear end of the pipeline, L MW, and the angle O of the end of the installation axis are recorded, and compared with the data entered in the qualified parameters entered in advance to determine whether it is within the deviation range, and whether it meets The assembly requirements at the project site, and the test results are displayed.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法，包括：检测装置、检测平台以及计算机，检测装置至少为1个，且安装于检测平台之上，检测装置采集到的数据传输至计算机，计算机通过分析计算得出管道尺寸参数，并显示结果。该检测系统的有益效果是：1、该检测系统简化了人工检测流程，减少了检测作业强度，减少人为误差，提高了检测精度及效率；2、检测范围广，能够检验直管、S型弯管、U型弯管、Y型三通管道；3、该检测系统采用自动化检测，大大提升了检测效率；4、该检测系统所检测管道的技术参数多，包含了所有管道安装相关技术参数。

Description

一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法 技术领域
[0001] 本发明涉及一种检测系统， 特别是一种测量管道尺寸参数的检测系统。
背景技术
[0002] 管道在机械设备及管道系统中应用广泛， 当管道用于输油、 输气、 输液、 输样 等领域管道工程中， 现场施工对于管道组装涉及的尺寸要求非常严格。 因此管 道壁厚、 管道内外粗糙度、 管道内外圆度、 管道端面与管道中心轴线的角度、 管道前后安装端端面圆心之间距离及安装端轴线之间角度等技术参数显得十分 重要， 所以必须检验管道安装尺寸是否符合要求。
[0003] 目前测量检验管道尺寸， 可采用人工检测法： 利用游标卡尺、 椭圆仪、 粗糙度 测量仪等简单的检测工具对管道尺寸进行测量。 这种方法比较耗时耗力， 不适 用于大批量管道检测， 同时检测精度无法保证。 另外检测管道也可采用三维立 体成像的方法对管道进行扫描成像， 虽然可以检测管道外形尺寸， 但是还是需 要人为在三维图像中寻找基准进行后期分析， 效率低下； 并且对于小口径管道 安装端的内部是无法扫描成像的， 还是需要依靠人工检测， 无法保证在同一基 准下检测， 测量误差大。
发明概述
技术问题
[0004] 为了克服现有检测装置的缺点， 本发明提供检测范围广、 检测效率高、 检测精 度准的测量管道尺寸参数的检测系统。
问题的解决方案
技术解决方案
[0005] 一种测量管道尺寸参数的检测系统， 包括： 检测装置、 检测平台以及计算机， 检测装置至少为 1个， 且安装于检测平台之上， 检测装置采集到的数据传输至计 算机， 计算机通过分析计算得出管道尺寸参数， 并显示结果；
[0006] 检测装置由检测模块和三轴模块组成， 三轴模块由 X轴滚珠丝杆、 Y轴滚珠丝 杆、 Z轴滚珠丝杆组装而成， 用于调节检测模块沿着 X轴、 Y轴、 Z轴的运动；
[0007] 检测模块由外径检测探头、 内径检测探头、 环形伸缩套、 圆柱伸缩杆、 水平旋 转机构、 竖直旋转机构、 轴向旋转机构及固定机构组成； 固定机构与 Z轴滚珠丝 杆固定连接， 水平旋转机构与固定机构铰接后在水平方向旋转， 竖直旋转机构 与水平旋转机构铰接后在竖直方向旋转， 轴向旋转机构与竖直旋转机构铰接后 进行轴向旋转； 环形伸缩套为环状， 且与轴向旋转机构固定连接， 圆柱伸缩杆 位于环形伸缩套的中心并与轴向旋转机构固定连接； 环形伸缩套的末端固定连 接外径检测探头， 外径检测探头至少为两个且为偶数， 并且圆周方向对称分布 ; 圆柱伸缩杆末端固定连接内径检测探头； 外径检测探头及内径检测探头位于 同在一个径向平面上， 外径检测探头和内径检测探头采用高精度激光测距传感 器， 实现对距离的检测；
[0008] 外径检测探头及内径检测探头与水平旋转机构、 竖直旋转机构、 轴向旋转机构 同步转动， 且跟随三轴模块的 X轴滚珠丝杆、 Y轴滚珠丝杆、 Z轴滚珠丝杆同步 移动；
[0009] 环形伸缩套以及圆柱伸缩杆轴向伸缩， 带动外径检测探头及内径检测探头轴向 位移；
[0010] 检测平台上设有位置基准点 0 （0、 0、 0） ， 检测装置在以该位置基准点为零点 的坐标系中建立位置关系， 检测模块的中心点为竖直旋转机构的中心 A， 检测模 块的中心 A的坐标为 （Lx、 Ly、 Lz） 。
[0011] 检测方法包括以下步骤：
[0012] 第一步， 将被测管道固定在检测平台上， 被测管道有两个管道安装端， 在检测 平台上靠近被测管道的安装端位置各安装一套检测装置， 检测装置包括了检测 模块以及三轴模块， 两个检测模块都在以检测平台基准点 0为零点的坐标系中建 立位置关系。
[0013] 第二步， 根据被测管道的技术参数在计算机中设置管道壁厚、 管道圆度、 管道 安装端端面与管道中心轴线的角度、 管道安装端内外粗糙度、 管道前后安装端 端面圆心之间距离及安装端轴线之间角度等参数及对应可接受偏差。
[0014] 第三步， 根据被测管道的管道端面的位置粗略调节检测装置各自由度运动， 使 检测模块的检测端面对准被测管道的管道端面。
［0015］ 记录检测模块中心点 A相对于检测平台基准点的坐标 （Lx、 Ly、 Lz） ; 同时计 算机记录检测模块相对基准坐标位置 0的水平偏转角 6、 竖直偏转角 0， 换算得到 检测模块的检测截面圆心 A1距离检测模块中心点的伸缩移动距离 L; 即检测模块 检测截面圆心 A1的坐标位置
Figure imgf000005_0001
， 同时可以换算得到检测模块轴线方向在三维坐标系中的单位向量
［mi s m2 繊 || ［_签動機纖 纖纖 1、 _«働咖鐵 J:
［0016］ 第四步， 基准检测位置定位： 检测模块围绕被测管道进行轴向旋转检测， 同时 慢慢伸入被测管道扩大检测范围， 当检测模块所有探头都能采集到数据时， 计 算机记录检测模块采集到的外径检测探头距离管道外壁的数据（Al、 A2、 A3.... An）、 内径检测探头距离管道内壁的数据（Bl、 B2、 B3....Bn）。 计算机对两组数 据进行分析计算得出被测管道 1管道一端轴线单位向量为［m4, m5 , m6］。 控制 检测模块中轴向旋转机构、 竖直旋转机构、 水平旋转机构运动， 使得检测模块 轴线方向单位向量与被测管道的管道一端轴线单位向量保持一致， 即也为［m4， m5 , m6］， 此时检测模块轴线与被测管道的管道一端的两个轴线重合。 同时计算 此时检测模块中外径检测探头和内径检测探头的检测截面圆心 A 1的坐标位置 （X 1、 Yl、 Z1） 即可完成检测模块基准检测位置的定位， 也就是检测模块的检测截 面圆心 A1的坐标位置 （XI、 Yl、 Z1） ， 检测模块轴线方向单位向量为［m4， m5 ， m6］。
［0017］ 第五步， 被测管道外径及内径的计算： 基准检测位置定位完成后， 检测模块退 回被测管道端口， 检测模块按照单位向量［m4, m5 , m6］的方向旋转前进采集数 据。 检测模块的外径检测探头采集数据为（al、 a2、 a3....an）、 内径检测探头采集 数据为 bl、 b2、 b3....bn）, 外径检测探头距离检测截面圆心 A1距离为 a， 内径检 测探头距离检测截面圆心 A1距离为 b; 利用数据 a减去外径检测探头采集数据（al 、 a2、 a3....an）， 得到被测管道外径参数（Ql、 Q2、 Q3...Qn）； 利用数据 b加上外 径检测探头采集数据（bl、 b2、 b3....bn）, 得到被测管道内径参数（PI、 P2、 P3... Pn）。
[0018] 第六步， 被测管道壁厚计算： 由于检测模块外径检测探头及内径检测探头同在 一个径向平面上， 所以根据被测管道外径参数（Ql、 Q2、 Q3....Qn）、 内径参数（P 1、 P2、 P3....Pn）, 两组数据相减得到被测管道壁厚数据 （Dl、 D2、 D3...Dn）
， 通过计算壁厚数据算术平均值则得到被测管道壁厚 D， 即有
Figure imgf000006_0001
[0019] 第七步， 被测管道内外粗糙度计算： 根据被测管道外径（Ql、 Q2、 Q3....Qn）、 内径（PI、 P2、 P3....Pn）两组数据， 计算得到被测管道外径（Ql、 Q2、 Q3....Qn）数 据的平均值 Q、 被测管道内径（PI、 P2、 P3....Pn）数据的平均值 P; 计算被测管道 外径（Ql、 Q2、 Q3....Qn）数据与管道外径平均值 Q之间的差值得到数据 （AQ1、 AQ2、 AQ3...AQn） , 计算被测管道内径（PI、 P2、 P3....Pn）数据与管道内径平均 值 P之间的差值得到数据 （API、 AP2、 AP3...APn） ； 分别求取 （AQ1、 AQ2、 A Q3...AQn） 、 （API、 AP2、 AP3...APn） 两组数据绝对值的算术平均值即为被测 管道外表面粗糙度 Ral及被测管道内表面粗糙度 Ra2, 即有
Figure imgf000006_0002
[0020] 第八步， 被测管道内外圆度计算： 根据被测管道外径（Ql、 Q2、 Q3....Qn）、 被 测管道内径（PI、 P2、 P3....Pn）两组数据； 计算得到被测管道外径平均值 Q、 被测 管道内径平均值 P。 选取被测管道外径（Ql、 Q2、 Q3....Qn）、 内径（PI、 P2、 P3... .Pn）数据中外径最大值 Qx、 外径最小值 Qy、 最大内径 Px、 最小内径 Py。 被测管 道最大外径 Qx减去最小外径 Qy的差值除以被测管道外径平均值 Q的运算结果即 为被测管道外圆度 01 ; 被测管道最大内径 Px减去最小内径 Py的差值除以被测管 道内径平均值 P的运算结果即为被测管道内圆度 02, 即有 [0021] 第九步， 管道端面与被测管道中心轴线的角度 3计算及管道端面圆心 A2的确立 : 检测模块按照基准检测位置的单位向量 [m4, m5 , m6]的方向旋转前进采集数 据， 当第一个外径检测探头进入被测管道， 并采集到第一个数据时， 记录当前 位置距离检测模块中心点 A的伸缩移动距离 L1 ; 当最后一个外径检测探头进入被 测管道， 并采集到第一个数据时， 记录当前位置距离检测模块中心点 A的伸缩移 动距离 L2; 管道端面与道被测管道轴线所成的角度为 3 , 即有
Figure imgf000007_0001
， Q为被测管道外径平均值； 管道端面圆心 A2处的伸缩移动距离 L A2为两次上 述两次伸缩移动距离的平均值， 即
Figure imgf000007_0002
[0022] 第十步， 为了区分左、 右两个管道端面的圆心， 将以上步骤中管道端面圆心 A2 ， 分为左端面圆心 N， 右端面圆心 V， 为了区分左、 右两个检测模块的模块中心 点， 将以上步骤中模块中心点 A， 分为左模块中心点 M， 右模块中心点 W;
[0023] 道被测管道有左右两个管道端面， 道被测管道左端的检测模块在基准检测位置 时， 相对水平位置的偏转角 M、 相对竖直位置的偏转角 01， 被测管道左端面圆 心点 N距离检测模块中心点 M的检测伸缩移动距离为 Ln， 即有左模块中心点 M 坐标位置 （Lxl， Lyl , Lzl） 、 N点坐标
Figure imgf000007_0003
、 MN轴线方向单位向量为 [0024] 道被测管道右端的检测模块在基准检测位置时， 相对原本水平位置的偏转角 62 、 相对原本竖直位置的偏转角 02， 被测管道左端面圆心 V距离右模块中心点 W的 检测伸缩移动距离为 Lv， 即有右模块中心点 W的坐标位 （Lx2， Ly2, Lz2） 、 V 点坐标
Figure imgf000008_0001
[0025] 运算数据后在计算机中建立两组向量的坐标关系， 被测管道左、 右端面圆心距 离 L NV即为左端面圆心 N点、 右端面圆心 V点之间的距离， 设
Figure imgf000008_0002
[0026] 则
1麵: VCIOep.FI關 , |Sp:
。 采用单位向量法得出被测管道左右端轴线之间的角度 o， 则有
Figure imgf000008_0003
[0027] 第十一步， 计算机对计算得到的被测管道的管道壁厚 D、 管道外粗糙度 Ral、 管道内粗糙度 Ra2、 管道外圆度 01、 管道内圆度 02、 管道端面与管道中心轴线 的角度 3、 管道前后安装端端面圆心距离离 L NV及安装端轴线角度 O等技术参数进 行记录， 并与提前输入的合格参数中数据进行比较， 判断是否在偏差范围内， 是否满足工程现场的装配要求， 同时显示检测结果。
发明的有益效果
有益效果
[0028] 1、 本发明检测系统简化了人工检测流程， 减少了检测作业强度， 减少人为误 差， 提高了检测精度及效率。
[0029] 2、 本发明检测范围广， 能够检验直管、 S型弯管、 U型弯管、 Y型三通管道。
[0030] 3、 本发明检测系统采用自动化检测， 大大提升了检测效率。
[0031] 4、 本发明检测系统所检测管道的技术参数多， 包含了所有管道安装相关技术 参数。
对附图的简要说明
附图说明
[0032] 图 1是实施例的结构示意图；
[0033] 图 2书图 1中检测装置 111的结构图；
[0034] 图 3是图 2中检测模块 100的结构图；
[0035] 图 4是图 3的 A-A的剖视图；
[0036] 图 5是图 1中检测装置 111各自由度运动参数示意图；
[0037] 图 6是计算机模拟的三维坐标系中管道轴线示意图。
[0038] 图中： 001.被测管道； 002.检测端面； 003.管道端面； 111.检测装置； 222.检测 平台； 333.计算机； 100.检测模块； 200.三轴模块； 201. X轴滚珠丝杆； 202. Y 轴滚珠丝杆； 203. Z轴滚珠丝杆； 101.外径检测探头； 102.内径检测探头； 103. 环形伸缩套； 104.圆柱伸缩杆； 105.轴向旋转机构； 106.竖直旋转机构； 107. 水平旋转机构； 108.固定机构。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0039] 如图 1所示， 一种测量管道尺寸参数的检测系统， 包括： 检测装置 111、 检测平 台 222以及计算机 333 , 检测装置 111至少为 1个， 图 1的实施例中为 2个， 分别设 置在被测管道 001的两端， 检测装置 111安装于检测平台 222之上， 检测装置 111 采集到的数据传输至计算机 333 , 计算机 333通过分析计算得出管道尺寸参数， 并显示结果；
[0040] 如图 2所示， 检测装置 111由检测模块 100和三轴模块 200组成， 三轴模块 200由 X 轴滚珠丝杆 201、 Y轴滚珠丝杆 202、 Z轴滚珠丝杆 203组装而成， 用于调节检测模 块 100沿着 X轴、 Y轴、 Z轴的运动；
[0041] 如图 3、 4所示， 检测模块由外径检测探头 101、 内径检测探头 102、 环形伸缩套
103、 圆柱伸缩杆 104、 水平旋转机构 107、 竖直旋转机构 106、 轴向旋转机构 105 及固定机构 108组成； 固定机构 108与 Z轴滚珠丝杆 203固定连接， 水平旋转机构 1 07与固定机构 108铰接后在水平方向旋转， 竖直旋转机构 106与水平旋转机构 107 铰接后在竖直方向旋转， 轴向旋转机构 105与竖直旋转机构 106铰接后进行轴向 旋转； 环形伸缩套 103为环状， 且与轴向旋转机构 105固定连接， 圆柱伸缩杆 104 位于环形伸缩套 103的中心并与轴向旋转机构 105固定连接； 环形伸缩套 103的末 端固定连接外径检测探头 101， 外径检测探头 101至少为两个且为偶数， 并且圆 周方向对称分布； 圆柱伸缩杆 104末端固定连接内径检测探头 102; 外径检测探 头 101及内径检测探头 102位于同在一个径向平面上， 外径检测探头 101和内径检 测探头 102采用高精度激光测距传感器， 实现对距离的检测；
[0042] 外径检测探头 101及内径检测探头 102与水平旋转机构 107、 竖直旋转机构 106、 轴向旋转机构 105同步转动， 且跟随三轴模块 200的 X轴滚珠丝杆 201、 Y轴滚珠丝 杆 202、 Z轴滚珠丝杆 203同步移动；
[0043] 环形伸缩套 103以及圆柱伸缩杆 104轴向伸缩， 带动外径检测探头及内径检测探 头轴向位移；
[0044] 如图 1所示， 检测平台 222上设有位置基准点 0 （0、 0、 0） ， 检测装置 111在以 该位置基准点为零点的坐标系中建立位置关系， 如图 5所示， 检测模块 100的中 心点为竖直旋转机构 106的中心 A， 检测模块 100的中心 A的坐标为 （Lx、 Ly、 Lz
[0045] 检测步骤如下：
[0046] 第一步， 将被测管道 001固定在检测平台 222上， 被测管道 001有两个管道安装 端， 在检测平台 222上靠近被测管道 001的安装端位置各安装一套检测装置 111， 检测装置 111包括了检测模块 100以及三轴模块 200， 两个检测模块 100都在以检 测平台 222基准点 0为零点的坐标系中建立位置关系。
［0047］ 第二步， 根据被测管道 001的技术参数在计算机 333中设置管道壁厚、 管道圆度 、 管道安装端端面与管道中心轴线的角度、 管道安装端内外粗糙度、 管道前后 安装端端面圆心之间距离及安装端轴线之间角度等参数及对应可接受偏差。
［0048］ 第三步， 根据被测管道 001的管道端面 003的位置粗略调节检测装置 111各自由 度运动， 使检测模块 100的检测端面 002对准被测管道 001的管道端面 003。
［0049］ 记录检测模块 100模块中心点 A相对于检测平台 222基准点的坐标 （Lx、 Ly、 Lz ） ； 同时计算机 333记录检测模块 100相对基准坐标位置 0的水平偏转角 6、 竖直 偏转角 0， 换算得到检测模块 100的检测截面圆心 A1距离检测模块 100模块中心点 的伸缩移动距离 L; 即检测模块 100检测截面圆心 A1的坐标位置
Figure imgf000011_0001
， 同时可以换算得到检测模块 100轴线方向在三维坐标系中的单位向量
Figure imgf000011_0002
［0050］ 第四步， 基准检测位置定位： 检测模块 100围绕被测管道 001进行轴向旋转检测 ， 同时慢慢伸入被测管道 001扩大检测范围， 当检测模块 100所有探头都能采集 到数据时， 计算机 333记录检测模块 100采集到的外径检测探头 101距离管道外壁 的数据（Al、 A2、 A3....An）、 内径检测探头 102距离管道内壁的数据（Bl、 B2、 B 3....Bn）。 计算机 333对两组数据进行分析计算得出被测管道 001管道一端轴线单 位向量为［m4， m5， m6］。 控制检测模块 100中轴向旋转机构 105、 竖直旋转机构 106、 水平旋转机构 107运动， 使得检测模块 100轴线方向单位向量与被测管道 00 1管道一端轴线单位向量保持一致， 即也为［m4, m5 , m6］， 此时检测模块 100轴 线与被测管道 001管道一端的两个轴线重合。 同时计算此时检测模块 100中外径 检测探头 101和内径检测探头 102的检测截面圆心 A1的坐标位置 （XI、 Yl、 Z1） 即可完成检测模块 100基准检测位置的定位， 也就是检测模块 100的检测截面圆 心 A1的坐标位置 （XI、 Yl、 Z1） ， 检测模块 100轴线方向单位向量为［m4， m5 ， m6］。
［0051］ 第五步， 被测管道 001外径及内径的计算： 基准检测位置定位完成后， 检测模 块 100退回被测管道 001管道端口， 检测模块 100按照单位向量［m4， m5， m6］的 方向旋转前进采集数据。 检测模块 100的外径检测探头 101采集数据为（al、 a2、 a 3....an）、 内径检测探头 102采集数据为 bl、 b2、 b3....bn）, 外径检测探头 101距离 检测截面圆心 A1距离为 a， 内径检测探头 102距离检测截面圆心 A1距离为 b; 利用 数据 a减去外径检测探头 101采集数据（al、 a2、 a3....an）， 得到被测管道 001外径 参数（Ql、 Q2、 Q3...Qn）； 利用数据 b加上外径检测探头 102采集数据（bl、 b2、 b3 ....bn）, 得到被测管道 001内径参数（PI、 P2、 P3...Pn）。
［0052］ 第六步， 被测管道 001壁厚计算： 由于检测模块 100外径检测探头 101及内径检 测探头 102同在一个径向平面上， 所以根据被测管道 001外径参数（Ql、 Q2、 Q3 ....Qn）、 内径参数（PI、 P2、 P3....Pn）, 两组数据相减得到被测管道 001壁厚数据 （Dl、 D2、 D3...Dn） ， 通过计算壁厚数据算术平均值则得到被测管道 001壁厚 D , 即有
Figure imgf000012_0001
［0053］ 第七步， 被测管道 001内外粗糙度计算： 根据被测管道 001外径（Ql、 Q2、 Q3....
Qn）、 内径（PI、 P2、 P3....Pn）两组数据， 计算得到被测管道 001外径（Ql、 Q2、 Q 3....（311）数据的平均值（3、 被测管道管 001内径（PI、 P2、 P3....Pn）数据的平均值 P ； 计算被测管道 001外径（Ql、 Q2、 Q3....Qn）数据与管道外径平均值 Q之间的差 值得到数据 （AQ1、 AQ2、 AQ3...AQn） ， 计算被测管道 001内径（PI、 P2、 P3.... Pn）数据与管道内径平均值 P之间的差值得到数据 （API、 AP2、 AP3...APn） ; 分 另 IJ求取 （AQ1、 AQ2、 AQ3...AQn） 、 （API、 AP2、 AP3 APn） 两组数据绝对 值的算术平均值即为被测管道 001外表面粗糙度 Ral及被测管道 001内表面粗糙度 Ra2， 即有
Figure imgf000012_0002
［0054］ 第八步， 被测管道 001内外圆度计算： 根据被测管道 001外径（Ql、 Q2、 Q3....Q n）、 被测管道 001内径（PI、 P2、 P3....Pn）两组数据； 计算得到被测管道 001外径 平均值 Q、 被测管道 001内径平均值 P。 选取被测管道 001外径（Ql、 Q2、 Q3....Qn ）、 内径（PI、 P2、 P3....Pn）数据中外径最大值 Qx、 外径最小值 Qy、 最大内径 Px 、 最小内径 Py。 被测管道 001最大外径 Qx减去最小外径 Qy的差值除以被测管道 0 01外径平均值 Q的运算结果即为被测管道 001外圆度 01 ; 被测管道 001最大内径 P x减去最小内径 Py的差值除以被测管道 001内径平均值 P的运算结果即为被测管道 001内圆度 02， 即有
Figure imgf000013_0001
［0055］ 第九步， 管道端面 003与被测管道 001中心轴线的角度 3计算及管道端面圆心 A2 的确立： 检测模块 100按照基准检测位置的单位向量［m4， m5， m6］的方向旋转 前进采集数据， 当第一个外径检测探头 101进入被测管道 001， 并采集到第一个 数据时， 记录当前位置距离检测模块 100模块中心点 A的伸缩移动距离 L1 ; 当最 后一个外径检测探头 101进入被测管道 001， 并采集到第一个数据时， 记录当前 位置距离检测模块 100模块中心点 A的伸缩移动距离 L2; 管道端面 003与被测管道 001轴线所成的角度为 3， 即有 n ,
s fea
Figure imgf000013_0002
， Q为被测管道 001外径平均值； 管道端面 003圆心 A2处的伸缩移动距离 L为两 次上述两次伸缩移动距离的平均值， 即有
Figure imgf000013_0003
［0056］ 第十步， 本实施中被测管道 001有左、 右两个管道端面， 两个管道端面圆心的 距离及两个管道端轴线之间角度计算： 如图 6所示， 为了区分左、 右两个管道端 面的圆心， 将以上步骤中管道端面 003圆心 A2, 分为左端面圆心 N， 右端面圆心 V， 为了区分左、 右两个检测模块的模块中心点， 将以上步骤中模块中心点 A， 分为左模块中心点 M， 右模块中心点 W; 被测管道 001有左右两个管道端面， 被 测管道 001左端的检测模块 100在基准检测位置时， 相对水平位置的偏转角 61、 相对竖直位置的偏转角 01， 被测管道 001左端面圆心点 N距离检测模块 100模块 中心点 M的检测伸缩移动距离为 Ln， 即有左模块中心点 M的坐标位置 （Lxl， Ly 1， Lzl） 、 N点坐标
（Lx I Lacni ilwtil. * Ly HLii tte #t* 签
Figure imgf000014_0001
:_1签 fef
、 MN轴线方向单位向量为
Figure imgf000014_0002
[0057] 被测管道 001右端的检测模块 100在基准检测位置时， 相对原本水平位置的偏转 角 62、 相对原本竖直位置的偏转角 02， 被测管道 001左端面圆心 V距离右模块中 心点 W的检测伸缩移动距离为 Lv， 即有右模块中心点 W的坐标位 （Lx2， Ly2, L z2） 、 V点坐标
Figure imgf000014_0003
[0058] 运算数据后在计算机 333中建立两组向量的坐标关系， 被测管道 001左、 右端面 圆心距离 L MW即为 M点、 W点之间的距离， 设 [0059] 贝 IjL
Figure imgf000015_0001
[0060] 第十一步， 计算机 333对计算得到的被测管道 001的管道壁厚 D、 管道外粗糙度 Ral、 管道内粗糙度 Ra2、 管道外圆度 01、 管道内圆度 02、 管道端面与管道中心 轴线的角度 3、 管道前后安装端端面圆心距离 L MW及安装端轴线角度 O等技术参 数进行记录， 并与提前输入的合格参数中数据进行比较， 判断是否在偏差范围 内， 是否满足工程现场的装配要求， 同时显示检测结果。

Claims

权利要求书
[权利要求 i] 一种测量管道尺寸参数的检测系统， 其特征在于， 包括： 检测装置、 检测平台以及计算机， 所述检测装置至少为 i个， 且安装于检测平台 之上， 所述检测装置采集到的数据传输至计算机， 所述计算机通过分 析计算得出管道尺寸参数， 并显示结果；
所述检测装置由检测模块和三轴模块组成， 三轴模块由 x轴滚珠丝杆 、 Y轴滚珠丝杆、 Z轴滚珠丝杆组装而成， 用于调节检测模块沿着 X轴 、 Y轴、 Z轴的运动；
检测模块由外径检测探头、 内径检测探头、 环形伸缩套、 圆柱伸缩杆 、 水平旋转机构、 竖直旋转机构、 轴向旋转机构及固定机构组成； 所 述固定机构与 Z轴滚珠丝杆固定连接， 所述水平旋转机构与所述固定 机构铰接后在水平方向旋转， 所述竖直旋转机构与所述水平旋转机构 铰接后在竖直方向旋转， 所述轴向旋转机构与所述竖直旋转机构铰接 后进行轴向旋转； 所述环形伸缩套为环状， 且与所述轴向旋转机构固 定连接， 所述圆柱伸缩杆位于所述环形伸缩套的中心并与所述轴向旋 转机构固定连接； 所述环形伸缩套的末端固定连接外径检测探头， 所 述外径检测探头至少为两个且为偶数， 并且圆周方向对称分布； 所述 圆柱伸缩杆末端固定连接内径检测探头； 所述外径检测探头及内径检 测探头位于同在一个径向平面上， 所述外径检测探头和内径检测探头 采用高精度激光测距传感器， 实现对距离的检测； 所述外径检测探头及内径检测探头与所述水平旋转机构、 竖直旋转机 构、 轴向旋转机构同步转动， 且跟随所述三轴模块的 X轴滚珠丝杆、
Y轴滚珠丝杆、 Z轴滚珠丝杆同步移动；
所述环形伸缩套以及所述圆柱伸缩杆轴向伸缩， 带动所述外径检测探 头及内径检测探头轴向位移；
所述检测平台上设有位置基准点 0 （0、 0、 0） ， 所述检测装置在以 该位置基准点为零点的坐标系中建立位置关系， 所述检测模块的中心 点为所述竖直旋转机构的中心 A， 检测模块的中心 A的坐标为 （Lx， Ly， Lz） 。
［权利要求 2］ 如权利要求 1所述的一种测量管道尺寸参数的检测系统的检测方法， 其特征在于， 包括以下步骤：
第一步， 将被测管道固定在检测平台上， 被测管道有两个管道安装端 ， 在检测平台上靠近被测管道的安装端位置各安装一套检测装置， 检 测装置包括了检测模块以及三轴模块， 两个检测模块都在以检测平台 基准点 0为零点的坐标系中建立位置关系；
第二步， 根据被测管道的技术参数在计算机中设置管道壁厚、 管道圆 度、 管道安装端端面与管道中心轴线的角度、 管道安装端内外粗糙度 、 管道前后安装端端面圆心之间距离及安装端轴线之间角度等参数及 对应可接受偏差；
第三步， 根据被测管道的管道端面的位置粗略调节检测装置各自由度 运动， 使检测模块的检测端面对准被测管道的管道端面；
记录检测模块中心点 A相对于检测平台基准点的坐标 （Lx、 Ly、 Lz）
； 同时计算机记录检测模块相对基准坐标位置 0的水平偏转角 6、 竖 直偏转角 0， 换算得到检测模块的检测截面圆心 A1距离检测模块中心 点的伸缩移动距离 L; 即检测模块检测截面圆心 A1的坐标位置
Figure imgf000017_0001
， 同时可以换算得到检测模块轴线方向在三维坐标系中的单位向量
|»1 ?： m2* 3］ ［雜黎鍵纖龜 ：咖肅
Figure imgf000017_0002
第四步， 基准检测位置定位： 检测模块围绕被测管道进行轴向旋转检 测， 同时慢慢伸入被测管道扩大检测范围， 当检测模块所有探头都能 采集到数据时， 计算机记录检测模块采集到的外径检测探头距离管道 外壁的数据（Al、 A2、 A3....An）、 内径检测探头距离管道内壁的数据 （Bl、 B2、 B3....Bn）； 计算机对两组数据进行分析计算得出被测管道 1 管道一端轴线单位向量为［m4, m5 , m6］； 控制检测模块中轴向旋转 机构、 竖直旋转机构、 水平旋转机构运动， 使得检测模块轴线方向单 位向量与被测管道的管道一端轴线单位向量保持一致， 即也为［m4， m5 , m6］， 此时检测模块轴线与被测管道的管道一端的两个轴线重合 ; 同时计算此时检测模块中外径检测探头和内径检测探头的检测截面 圆心 A1的坐标位置 （XI、 Yl、 Z1） 即可完成检测模块基准检测位置 的定位， 也就是检测模块的检测截面圆心 A1的坐标位置 （XI、 Y1、 Z1） ， 检测模块轴线方向单位向量为［m4, m5 , m6］;
第五步， 被测管道外径及内径的计算： 基准检测位置定位完成后， 检 测模块退回被测管道端口， 检测模块按照单位向量［m4, m5 , m6］的 方向旋转前进采集数据； 检测模块的外径检测探头采集数据为（al、 a 2、 a3....an）、 内径检测探头采集数据为 bl、 b2、 b3....bn）, 外径检测 探头距离检测截面圆心 A1距离为 a， 内径检测探头距离检测截面圆心 A1距离为 b; 利用数据 a减去外径检测探头采集数据（al、 a2、 a3....an）
， 得到被测管道外径参数（Ql、 Q2、 Q3...Qn）； 利用数据 b加上外径检 测探头采集数据（bl、 b2、 b3....bn）, 得到被测管道内径参数（PI、 P2 、 P3. "Pn）;
第六步， 被测管道壁厚计算： 由于检测模块外径检测探头及内径检测 探头同在一个径向平面上， 所以根据被测管道外径参数（Ql、 Q2、 Q3
....Qn）、 内径参数（PI、 P2、 P3....Pn）, 两组数据相减得到被测管道壁 厚数据 （Dl、 D2、 D3...Dn） ， 通过计算壁厚数据算术平均值则得到 被测管道壁厚 D， 即有
Figure imgf000018_0001
第七步， 被测管道内外粗糙度计算： 根据被测管道外径（Ql、 Q2、 Q3 ....Qn）、 内径（PI、 P2、 P3....Pn）两组数据， 计算得到被测管道外径（Q 1、 Q2、 （33....（311）数据的平均值（3、 被测管道内径（PI、 P2、 P3....Pn） 数据的平均值 P; 计算被测管道外径（Ql、 Q2、 Q3....Qn）数据与管道 外径平均值 Q之间的差值得到数据 （AQ1、 AQ2、 AQ3...AQn） , 计算 被测管道内径（PI、 P2、 P3....Pn）数据与管道内径平均值 P之间的差值 得至数据 （API、 AP2、 AP3...APn） ； 分另 lj求取 （AQ1、 AQ2、 AQ3 ...AQn） 、 （API、 AP2、 AP3...APn） 两组数据绝对值的算术平均值 即为被测管道外表面粗糙度 Ral及被测管道内表面粗糙度 Ra2, 即有
Figure imgf000019_0001
第八步， 被测管道内外圆度计算： 根据被测管道外径（Ql、 Q2、 Q3... .Qn）、 被测管道内径（PI、 P2、 P3....Pn）两组数据； 计算得到被测管道 外径平均值 Q、 被测管道内径平均值 P; 选取被测管道外径（Ql、 Q2、 Q3....Qn）、 内径（PI、 P2、 P3....Pn）数据中外径最大值 Qx、 外径最小 值 Qy、 最大内径 Px、 最小内径 Py; 被测管道最大外径 Qx减去最小外 径 Qy的差值除以被测管道外径平均值 Q的运算结果即为被测管道外圆 度 01 ; 被测管道最大内径 Px减去最小内径 Py的差值除以被测管道内 径平均值 P的运算结果即为被测管道内圆度 02, 即有
Figure imgf000019_0002
第九步， 管道端面与被测管道中心轴线的角度 3计算及管道端面圆心 A2的确立： 检测模块按照基准检测位置的单位向量［m4， m5， m6］的 方向旋转前进采集数据， 当第一个外径检测探头进入被测管道， 并采 集到第一个数据时， 记录当前位置距离检测模块中心点 A的伸缩移动 距离 L1 ; 当最后一个外径检测探头进入被测管道， 并采集到第一个 数据时， 记录当前位置距离检测模块中心点 A的伸缩移动距离 L2; 管 道端面与道被测管道轴线所成的角度为 3 , 即有 ， Q为被测管道外径平均值； 管道端面圆心 A2处的伸缩移动距离 L A2 为两次上述两次伸缩移动距离的平均值， 即
Figure imgf000020_0001
第十步， 为了区分左、 右两个管道端面的圆心， 将以上步骤中管道端 面圆心 A2， 分为左端面圆心 N， 右端面圆心 V， 为了区分左、 右两个 检测模块的模块中心点， 将以上步骤中模块中心点 A， 分为左模块中 心点 M， 右模块中心点 W;
道被测管道有左右两个管道端面， 道被测管道左端的检测模块在基准 检测位置时， 相对水平位置的偏转角 M、 相对竖直位置的偏转角 01， 被测管道左端面圆心点 N距离检测模块中心点 M的检测伸缩移动距离 为 Ln， 即有左模块中心点 M的坐标位置 (Lxl , Lyl , Lzl) 、 N点坐 标
Figure imgf000020_0002
道被测管道右端的检测模块在基准检测位置时， 相对原本水平位置的 偏转角 62、 相对原本竖直位置的偏转角 02, 被测管道左端面圆心 V距 离右模块中心点 W的检测伸缩移动距离为 Lv， 即有右模块中心点 W的 坐标位 (Lx2， Ly2, Lz2) 、 V点坐标 、 wv轴线方向单位向量为
Figure imgf000021_0001
运算数据后在计算机中建立两组向量的坐标关系， 被测管道左、 右端 面圆心距离 L NV即为左端面圆心 N点、 右端面圆心 V点之间的距离， 设
Figure imgf000021_0002
则
L ： ^l^)i 爾 闕
； 采用单位向量法得出被测管道左右端轴线之间的角度 o， 则有
Figure imgf000021_0003
第十一步， 计算机对计算得到的被测管道的管道壁厚 D、 管道外粗糙 度 Ral、 管道内粗糙度 Ra2、 管道外圆度 01、 管道内圆度 02、 管道端 面与管道中心轴线的角度 3、 管道前后安装端端面圆心距离离 L NV及 安装端轴线角度 O等技术参数进行记录， 并与提前输入的合格参数中 数据进行比较， 判断是否在偏差范围内， 是否满足工程现场的装配要 求， 同时显示检测结果。
PCT/CN2019/080938 2018-09-18 2019-04-02 一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法 WO2020057101A1 (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA2020/06473A ZA202006473B (en) 2018-09-18 2020-10-19 Detection system for measuring pipeline size parameters and detection method therefor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811083487.9A CN109211169B (zh) 2018-09-18 2018-09-18 一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法
CN201811083487.9 2018-09-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020057101A1 true WO2020057101A1 (zh) 2020-03-26

Family

ID=64984344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2019/080938 WO2020057101A1 (zh) 2018-09-18 2019-04-02 一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN109211169B (zh)
WO (1) WO2020057101A1 (zh)
ZA (1) ZA202006473B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109211169B (zh) * 2018-09-18 2020-08-07 江苏神通阀门股份有限公司 一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法
CN109059823A (zh) * 2018-09-19 2018-12-21 江苏神通阀门股份有限公司 一种测量管道尺寸参数的检测系统
CN110076148B (zh) * 2019-05-17 2022-03-25 常州大学 一种智能化控制的可变径清管器
CN112082521A (zh) * 2020-09-17 2020-12-15 江苏徐工工程机械研究院有限公司 缸筒内孔螺旋纹检测装置
CN113911279B (zh) * 2021-11-01 2024-02-09 沪东中华造船(集团)有限公司 一种检验化学品船甲板单元模块f型集管制作精度的方法
CN114570787B (zh) * 2022-03-02 2023-09-05 西安热工研究院有限公司 一种原位应力检测恢复矫正系统
CN114440819B (zh) * 2022-04-07 2022-07-22 中国重型机械研究院股份公司 一种用于液胀成型的管道不平整度检测装置
CN117346716B (zh) * 2023-12-05 2024-03-08 武汉科技大学 一种土壤真空抽提管道的尺寸测量方法及装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101078617A (zh) * 2007-06-22 2007-11-28 哈尔滨工业大学 非接触式筒形工件形位尺寸自动检测方法及装置
US20110238199A1 (en) * 2008-12-05 2011-09-29 Tenaris Connections Limited Measurement method and device for thread parameters
CN102607438A (zh) * 2012-02-24 2012-07-25 南开大学 钢管管端内外径双臂四探头测量装置及其测量方法
CN102607502A (zh) * 2012-01-18 2012-07-25 中北大学 汽车后桥总成尺寸自动检测装置及检测方法
CN103453823A (zh) * 2013-09-10 2013-12-18 大连理工大学 一种管道几何尺寸的测量机
CN104729416A (zh) * 2013-12-19 2015-06-24 南开大学 一种自动调整旋转半径的钢管管端内外径测量方法
CN206876128U (zh) * 2017-06-05 2018-01-12 马鞍山纽盟知识产权管理服务有限公司 一种管道尺寸检测平台
CN207214945U (zh) * 2017-07-25 2018-04-10 航天推进技术研究院 一种适用于复杂管道系统空间尺寸测量的量具
CN109059823A (zh) * 2018-09-19 2018-12-21 江苏神通阀门股份有限公司 一种测量管道尺寸参数的检测系统
CN109211169A (zh) * 2018-09-18 2019-01-15 江苏神通阀门股份有限公司 一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1038555A (ja) * 1996-07-22 1998-02-13 Nippon Steel Corp 鋼管の外径形状測定方法及び装置
CN101852582A (zh) * 2010-05-28 2010-10-06 河北理工大学 弯管内壁几何参数测量装置及测量方法
CN107192345B (zh) * 2017-05-10 2019-08-06 深圳市博视科技有限公司 圆环器件的管径测量系统及其测量方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101078617A (zh) * 2007-06-22 2007-11-28 哈尔滨工业大学 非接触式筒形工件形位尺寸自动检测方法及装置
CN100585327C (zh) * 2007-06-22 2010-01-27 哈尔滨工业大学 获得筒形工件形位尺寸及加工调整参数的方法
US20110238199A1 (en) * 2008-12-05 2011-09-29 Tenaris Connections Limited Measurement method and device for thread parameters
CN102607502A (zh) * 2012-01-18 2012-07-25 中北大学 汽车后桥总成尺寸自动检测装置及检测方法
CN102607438A (zh) * 2012-02-24 2012-07-25 南开大学 钢管管端内外径双臂四探头测量装置及其测量方法
CN103453823A (zh) * 2013-09-10 2013-12-18 大连理工大学 一种管道几何尺寸的测量机
CN104729416A (zh) * 2013-12-19 2015-06-24 南开大学 一种自动调整旋转半径的钢管管端内外径测量方法
CN206876128U (zh) * 2017-06-05 2018-01-12 马鞍山纽盟知识产权管理服务有限公司 一种管道尺寸检测平台
CN207214945U (zh) * 2017-07-25 2018-04-10 航天推进技术研究院 一种适用于复杂管道系统空间尺寸测量的量具
CN109211169A (zh) * 2018-09-18 2019-01-15 江苏神通阀门股份有限公司 一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法
CN109059823A (zh) * 2018-09-19 2018-12-21 江苏神通阀门股份有限公司 一种测量管道尺寸参数的检测系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109211169A (zh) 2019-01-15
CN109211169B (zh) 2020-08-07
ZA202006473B (en) 2021-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020057101A1 (zh) 一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法
CN107063119B (zh) 管道内壁形貌和中心轴直线度测量装置和方法
CN102712091A (zh) 嵌入型臂式应变传感器
CN109059823A (zh) 一种测量管道尺寸参数的检测系统
CN109186487A (zh) 一种管道椭圆度自动检测设备及其检测方法
Xiong et al. Workspace measuring and positioning system based on rotating laser planes
CN106767540A (zh) 一种交会测量相机光轴与反射镜夹角误差标定方法
CN112699573B (zh) 一种虚拟管路模型的逆向建模方法、系统及电子设备
CN111649667A (zh) 法兰管路端头测量方法、测量装置及适配器结构
CN102589456A (zh) 钢管管端内外径测量中轴心误差消除方法
Thériault et al. Simplified approach for quantitative inspections of concrete structures using digital image correlation
CN111795651B (zh) 一种运用机械手臂测量大型回转体参数的方法及设备
CN105345382B (zh) 一种用于管路数字化定角向的方法
CN104308658B (zh) 基于管形测量机的导管类零件加工方法
Liang et al. A portable noncontact profile scanning system for aircraft assembly
Chen et al. Workpiece positioning and error decoupling in the single-point diamond turning of freeform mirrors based on the monoscopic deflectometry
CN114046767B (zh) 一种基于管片任意两点的盾构隧道接头变形分析方法
CN108592875A (zh) 一种新型接触式隧洞收敛监测系统收敛位移的计算方法
TW201509615A (zh) 機械手臂旋轉軸量測系統及應用彼之量測方法
CN114036754A (zh) 一种盾构隧道管片接头病害情况分析方法
CN110455188B (zh) 单轴平移台与结构光3d传感器联合测量标定方法
Wojnarowski et al. Photogrammetric technology for remote high-precision 3D monitoring of cracks and deformation joints of buildings and constructions
CN109141385B (zh) 全站仪免置平的定位方法
CN207881661U (zh) 一种用于管道构件空间位置测量的采样工装
CN104359414A (zh) 一种圆柱型物体直径尺寸的高精度视觉测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19862540

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19862540

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1