一种固定波纹管激光位移检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及了一种激光传感器调整位移对固定水平放置的波纹管进行检测的装置及方法，特别涉及一种通过导轨旋转利用激光传感器位移检测的装置及方法。

背景技术：

随着国民经济的快速发展，管道被广泛应用于供暖、供热、石油和天然气输送及各种工业用品制造等领域。然而，由于运输过程中管道温度和压力的变化，导致管道产生热胀冷缩和移动变形，如果不能使这些变化得到补偿，将引起严重的管道运输安全事故。因此，膨胀节作为一种能够吸收由热胀冷缩引起的伸缩变形的弹性元件，可提高管道运输的可靠性和安全性，从而得到了广泛的应用。

波纹管膨胀节波距检测在国内报道不多，常规方法采用手工测量，效率低、测量精度差、劳动强度大，而且自动化程度也不高。江苏省特种设备安全监督检验研究院通过构建波纹管膨胀节测量装置的机械结构，采用激光三维扫描技术，实现了对波纹管膨胀节表面波形数据的点云化采集并通过最小二乘法和曲线拟合算法实现噪声的滤除和有效信号的提取，但是上述检测方法中波纹管或者静止或者在平面上旋转，通过安装在工业机器人上的激光三维扫描传感器可以在水平方向接近或远离波纹管，或者通过升降检测不同高度位置的的波纹管。其采用的激光三维扫描传感器价格昂贵，需要对云点数据进行算法上的筛选和拟合，而且该装置只能测量波纹管的轴向位移。但上述自动化检测方法不适用于水平放置固定的波纹管。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种激光传感器调整位移并通过旋转对波纹管进行检测的装置及方法，首先在水平放置固定的波纹管外部构建一个可进行扫描检测并包含导轨和丝杆的装置，再通过步进电机的控制，实现激光传感器对波纹管进行位移、裂缝的检测。本发明适合波纹管在工矿条件时的位移检测。

本发明采用如下技术手段：

一种固定波纹管激光位移检测装置，包括波纹管、导轨、滑轮、轴承片、滑块、丝杆、横向驱动电机、旋转曲面驱动电机，所述波纹管外设置有相互平行的两个环形的导轨，所述滑轮设置于轴承片上，且所述滑轮与所述导轨配合运动，所述轴承片上设置有横向驱动电机，所述丝杆的两端分别通过轴承片与横向驱动电机的输出轴连接，丝杆上设置有滑块，所述滑块上搭载有激光测距传感器，所述轴承片上还设置有用于驱动所述滑轮沿所述导轨运动的旋转曲面驱动电机。

更进一步地，所述轴承片上设置有四个滑轮，所述四个滑轮呈矩形布置，所述导轨包括直径不同的两个单体导轨，即内导轨和外导轨，所述内导轨和外导轨设置于波纹管的同一横截面上，其中两个滑轮与内导轨配合运动，另外两个滑轮与外导轨配合运动，使所述轴承片卡在内导轨和外导轨所形成的通槽处。

更进一步地，与所述内导轨配合的两个滑轮的转轴上设有齿轮，齿轮外套设有链条，其中一个滑轮的转轴与旋转曲面驱动电机的输出轴相连。

更进一步地，所述导轨为带轮齿的导轨，即内导轨的外侧和外导轨的内侧均设有轮齿。

本发明还提供一种固定波纹管激光位移检测装置的检测方法，包括：

波纹管在x轴、多角度平面方向的移动：通过横向驱动电机、旋转曲面驱动电机，控制激光传感器相对波纹管在x轴、多角度平面的移动；

对波纹管在水平方向的移动：搭载激光传感器的滑块通过丝杆连接导轨平台，步进电机通过滑块的移动控制对波纹管水平方向的检测；

对波纹管在旋转多角度平面的移动：导轨上安装轴承片，轴承片上安装四个滑轮，靠近内导轨的两个滑轮通过链条相连，通过步进电机的控制，实现对波纹管旋转曲面多角度的平面位移的检测。

更进一步地，

由丝杆上的滑块的伸缩运动实现对波纹管检测的水平方向上位移的变化；

由步进电机带动导轨上的四个滑轮沿导轨的运动，实现了对波纹管检测角度的变化，实现了旋转曲面的运动；

波纹管旋转角度的测量：激光测距传感器、导轨经工控机和计算机控制，在波纹管不需要动的情况下，对波纹管进行360度检测。

本发明具有如下有益效果：

本发明中，被检测的波纹管自身不需要运动，针对固定水平放置波纹管，通过控制激光传感器和导轨的位置可以同方位角度实现位移的测量或者裂缝的检测，成本低，检测结果更为广泛全面。

附图说明

图1为本发明固定波纹管激光位移检测装置的结构示意图。

图2为两个不同大小的同心圆环导轨的截面图。

图3为图1中波纹管右侧导轨的右视图，

图4为图1中轴承片的侧面图。

图5为图1中波纹管左侧导轨上的轴承片的正面图。

图6为图1中波纹管左侧导轨上的轴承片的反面图。

图7为两根不同大小的内部装有齿轮的同心圆环导轨的截面图。

图8为两根不同大小的内部装有齿轮的同心圆环导轨的正面图。

图中标记：1、波纹管；2、导轨；3、滑轮；4、轴承片；5、滑块；6、丝杆；7、横向驱动电机；8、旋转曲面横向驱动电机；9、轮齿；10、链条。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种激光传感器调整位移并通过旋转对波纹管进行位移和裂缝检测的装置和方法。

装置整体结构如图1所示。在波纹管1的外部设置环形的双轨道导轨2，即导轨2包括相互平行的两个导轨，即内导轨和外导轨，导轨可以设置成由两个半圆拼合而成的机构，如图2所示，两根不同大小的同心圆环导轨的截面图，通过两个不同大小的圆形导轨2，将轴承片4正好的卡在两个圆形导轨所形成的轨道通槽中，使滑轮3在圆形凹槽运动时，不会随之掉落。内导轨和外导轨设置于波纹管的同一横截面上。导轨2处设置有轴承片4，每个轴承片4上均安装四个滑轮3，滑轮3呈矩形布置在轴承片4上。其中两个滑轮3与内导轨配合运动，另外两个滑轮3与外导轨配合运动，使所述轴承片4卡在内导轨和外导轨所形成的通槽处，如图3和图4所示，图3左半部分为波纹管右侧导轨的右视图，右半部分为轴承片4的侧面图，图3滑轮3即为轴承片4上的四个滑轮，都带有轴承。通过四个滑轮3使轴承片4固定在圆形导轨2上。丝杆6的两端连接至轴承片4，左侧轴承片4上设置有横向驱动电机7和旋转曲面横向驱动电机8。丝杆6上设有滑块5，滑块5上搭载有激光传感器。激光测距传感器和导轨的数据线接工控机，工控机与计算机相连。横向位移驱动是通过搭载激光测距传感器的滑块在丝杆上进行的横向运动，对波纹管进行横向位移驱动的检测；所述的旋转曲面位移驱动是通过导轨上的滑轮通过步进电机的控制，带动链条进行一定旋转角度的运动，此时通过激光测距传感器对旋转曲面运动进行检测。

图中，右侧轴承片4上呈矩形布置安装四个滑轮3，左侧的轴承片4上呈矩形布置安装四个滑轮3，左侧的轴承片4上的四个滑轮中，两个滑轮3与外轨道配合运动，另外两个滑轮3与内轨道配合运动，且两个滑轮3的转轴上设置有轮齿9，轮齿9外套设有链条10，如图5和6所示，图5和6为波纹管左侧导轨上的轴承片7的正反面图，滑轮3即为带有轴承的滑轮3，剩下的两个滑轮不带轴承，右侧上方的滑轮3与横向驱动电机7相连，通过链条9和齿轮10联动下方滑轮3。横向驱动电机7通过轴承片4与丝杆6相连，可带动滑块5在丝杆6上做水平移动，旋转曲面横向驱动电机8与设有轮齿的其中一个滑轮3相连，通过链条10带动另一个滑轮3转动，旋转曲面横向驱动电机8工作，带动整个检测装置在导轨上绕着波纹管运动。在旋转曲面横向驱动电机8的带动下，检测装置每移动一定角度后停止，待激光传感器在水平方向走过一个来回后，再将检测装置移动一定角度，如此循环，即能实现360度检测波纹管。

作为本发明的进一步改进，本发明中的导轨2可以采用图7和图8的结构。该导轨2为带轮齿的导轨，即内导轨的外侧和外导轨的内侧均设有轮齿9。通过采用带有轮齿的圆形导轨，能更稳定地将轴承片4安装在圆形导轨2上。

本发明还提供了一种激光传感器调整位移并且通过旋转对波纹管进行检测的方法，包括：

波纹管在x轴、多角度平面方向的移动：通过横向位移驱动装置、旋转曲面角度位移驱动装置控制激光传感器对波纹管在x轴、多角度平面的移动；

对波纹管在水平方向的移动：搭载激光传感器的滑块通过丝杆连接导轨平台，步进电机通过滑块的移动控制对波纹管水平方向的检测；

对波纹管在旋转多角度平面的移动：导轨上安装轴承片，轴承片上安装的四个滑轮，四个滑轮两两通过链条相连，通过步进电机的控制对导轨进行运动，从而控制了对波纹管旋转曲面多角度的平面位移的检测。

更进一步地，由丝杆上的滑块的伸缩运动实现了对波纹管检测的水平方向上位移的变化；

由导轨上的四个滑轮通过步进电机带动导轨的运动，实现了对波纹管检测角度的变化，实现了旋转曲面的运动；

波纹管旋转角度的测量：激光测距传感器、导轨经工控机和计算机控制，可以在波纹管不需要动的情况下，对波纹管进行360度无死角的检测。

更进一步地，

在旋转多角度平面上，两个大小不一的导轨不易将轴承片卡住凹槽，可通过内部带齿轮的导轨，摩擦产生阻力，能更好的实现对波纹管旋转角度多平面的测量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。