一种管状工件激光内外径测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及管状工件测量领域，尤其涉及一种管状工件激光内外径测量装置。


背景技术：

2.目前非接触式的激光测量在工件检测测量方面有了长足的发展，激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体表面散射的激光通过接收器镜头，被内部的ccd线性相机接收，根据不同的距离，ccd线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。
3.依据上述原理激光测量在测量管类零件的内、外径检测和长度检测方面有了较大技术进步。但是对于小直径的管类零件的外径、内径和壁厚测量检测有着局限性。首先，激光测量仪需要对中布置，否则通过测量数据计算出的直径实际为管类工件的弦长；其次，激光测量仪的尺寸普遍大于管道直径，对小直径管类零件的内径测量上述测量方法无法直接测量；最后，基于上述原因，管类零件的壁厚更是无法进行测量或计算；因此急需一种能够克服上述问题的管状工件激光内外径测量装置。


技术实现要素：

4.针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种管状工件激光内外径测量装置，回转盘带动第一测量组件和第二测量组件绕管件轴心旋转，能够连续、快速对管件进行多点位测量，能够对外径、内径的不圆度进行轮廓模拟，更加直观、高效低完成测量。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种管状工件激光内外径测量装置，包括回转盘，所述回转盘上设置有第一测量组件和第二测量组件，所述第一测量组件一端设置在所述回转盘的圆心上或者临近圆心的位置上、另一端用于深入管状工件内部，所述第一测量组件用于测量第一测量组件到管状工件内壁的最小垂直距离；所述第二测量组件与所述第一测量组件平行设置，且第二测量组件远离所述回转盘的一端设置在管状工件外，所述第二测量组件用于测量第二测量组件到管状工件外壁的最小垂直距离。回转盘带动第一测量组件和第二测量组件绕管件轴心旋转，能够连续、快速对管件进行多点位测量，能够对外径、内径的不圆度进行轮廓模拟，更加直观、高效低完成测量。
6.优选的，所述第一测量组件包括第一激光位移传感器、第一45
°
反射镜和第一传感器支架，所述第一激光位移传感器设置在所述第一传感器支架靠近所述回转盘的一侧，所述第一45
°
反射镜设置在所述第一传感器支架靠近管状工件的一侧。采用了45
°
反射镜这一部件将第一激光位移传感器的测量方向进行了90
°
的改变，同时使得测量激光能够在深入管件内部，实现对管件内径的直接测量。
7.优选的，所述第一激光位移传感器的光线与回转盘的回转线、管状工件的中心线重合。
8.优选的，所述第一45
°
反射镜包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述回转盘的回转线平行，所述第二反射面与所述第二反射面的夹角为135
°
。
9.优选的，所述第二测量组件包括第二激光位移传感器、第二45
°
反射镜和第二传感器支架，所述第二激光位移传感器设置在所述第二传感器支架靠近所述回转盘的一侧，所述第二45
°
反射镜设置在所述第二传感器支架靠近管状工件的一侧。采用了第二45
°
反射镜这一部件将第二激光位移传感器的测量方向进行了90
°
的改变，同时使得测量激光能够在深入管件内部，实现对管件内径的直接测量。
10.优选的，所述第二激光位移传感器的光线与与回转盘的回转线、管状工件的中心线平行，且所述第二激光位移传感器的光线和第一激光位移传感器的光线间距大于管状工具的内半径。
11.优选的，所述第一45
°
反射镜和第二45
°
反射镜的结构相同，且面对面对设置。
12.优选的，所述第一激光位移传感器的光线或第二激光位移传感器的光线的反射点在第一45
°
反射镜或第二45
°
反射镜上。
13.优选的，所述第一激光位移传感器的光线或第二激光位移传感器的光线与第一45
°
反射镜或第二45
°
反射镜的第二反射面之间的入射角为45
°
。
14.优选的，所述回转盘的旋转角度为360
°
或180
°
，进而第一激光位移传感器和第二激光位移传感器对管材的内径、外径和壁厚进行测量。
15.工作时，回转盘带动第二激光位移传感器及第二传感器支架、第二45
°
反射镜在被测管件外测绕管件中心旋转；第一激光位移传感器及第一传感器支架、第一45
°
反射镜深入到被测管件内部，使激光竖与管件中心线重合，并旋转。通过上述绕管件的旋转和在管件中心的旋转，测量出管件内、外表面分别相对与第一45
°
反射镜和第二45
°
反射镜的位置，从而计算得出管的外径、内径和壁厚，实现对管类零件的检测测量。
16.本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供一种管状工件激光内外径测量装置，包括回转盘，所述回转盘上设置有第一测量组件和第二测量组件，所述第一测量组件一端设置在所述回转盘的圆心上或者临近圆心的位置上、另一端用于深入管状工件内部，所述第一测量组件用于测量第一测量组件到管状工件内壁的最小垂直距离；所述第二测量组件与所述第一测量组件平行设置，且第二测量组件远离所述回转盘的一端设置在管状工件外，所述第二测量组件用于测量第二测量组件到管状工件外壁的最小垂直距离。回转盘带动第一测量组件和第二测量组件绕管件轴心旋转，能够连续、快速对管件进行多点位测量，能够对外径、内径的不圆度进行轮廓模拟，更加直观、高效低完成测量。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图；
18.图2为本实用新型的测量原理第一示意图；
19.图3为本实用新型的测量原理第二示意图。
20.具体元素符号说明：1管状工件；2第二测量组件；3第一测量组件；4回转盘；21第二激光位移传感器；22第二传感器支架；23第二45
°
反射镜；31第一激光位移传感器；32第一传感器支架；33第一45
°
反射镜；331第二反射面；332第一反射面。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.此外，“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
26.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.实施例1：请参阅图1至图3，本实用新型公开了一种管状工件激光内外径测量装置，包括回转盘4，回转盘4上设置有第一测量组件3和第二测量组件2，第一测量组件3一端设置在回转盘4的圆心上或者临近圆心的位置上、另一端用于深入管状工件1内部，第一测量组件3用于测量第一测量组件3到管状工件1内壁的最小垂直距离；第二测量组件2与第一测量组件3平行设置，且第二测量组件2远离回转盘4的一端设置在管状工件1外，第二测量组件2用于测量第二测量组件2到管状工件1外壁的最小垂直距离。回转盘4带动第一测量组件3和第二测量组件2绕管件轴心旋转，能够连续、快速对管件进行多点位测量，能够对外径、内径的不圆度进行轮廓模拟，更加直观、高效低完成测量。
28.实施例2：本实施例的第一测量组件3包括第一激光位移传感器31、第一45
°
反射镜33和第一传感器支架32，第一激光位移传感器31设置在第一传感器支架32靠近回转盘4的一侧，第一45
°
反射镜33设置在第一传感器支架32靠近管状工件1的一侧。采用了45
°
反射镜这一部件将第一激光位移传感器31的测量方向进行了90
°
的改变，同时使得测量激光能够在深入管件内部，实现对管件内径的直接测量。本实施例的第一激光位移传感器31的光线与回转盘4的回转线、管状工件1的中心线重合。本实施例的第一45
°
反射镜33包括第一反射面332和第二反射面331，第一反射面332与回转盘4的回转线平行，第二反射面331与第二反
射面331的夹角为135
°
。
29.实施例3：本实施例的第二测量组件2包括第二激光位移传感器21、第二45
°
反射镜23和第二传感器支架22，第二激光位移传感器21设置在第二传感器支架22靠近回转盘4的一侧，第二45
°
反射镜23设置在第二传感器支架22靠近管状工件1的一侧。采用了第二45
°
反射镜23这一部件将第二激光位移传感器21的测量方向进行了90
°
的改变，同时使得测量激光能够在深入管件内部，实现对管件内径的直接测量。本实施例的第二激光位移传感器21的光线与与回转盘4的回转线、管状工件1的中心线平行，且第二激光位移传感器21的光线和第一激光位移传感器31的光线间距大于管状工具的内半径。
30.实施例3：本实施例的第一45
°
反射镜33和第二45
°
反射镜23的结构相同，且面对面对设置。本实施例的第一激光位移传感器31的光线或第二激光位移传感器21的光线的反射点在第一45
°
反射镜33或第二45
°
反射镜23上。本实施例的第一激光位移传感器31的光线或第二激光位移传感器21的光线与第一45
°
反射镜33或第二45
°
反射镜23的第二反射面331之间的入射角为45
°
。工作时，回转盘4带动第二激光位移传感器21及第二传感器支架22、第二45
°
反射镜23在被测管件外测绕管件中心旋转；第一激光位移传感器31及第一传感器支架32、第一45
°
反射镜33深入到被测管件内部，使激光竖与管件中心线重合，并旋转。通过上述绕管件的旋转和在管件中心的旋转，测量出管件内、外表面分别相对与第一45
°
反射镜33和第二45
°
反射镜23的位置，从而计算得出管的外径、内径和壁厚，实现对管类零件的检测测量。本实施例的回转盘4的旋转角度为360
°
或180
°
，进而第一激光位移传感器31和第二激光位移传感器21对管材的内径、外径和壁厚进行测量
31.计算方式如下：
32.1)假设管件外侧的45
°
反射镜的反射点与管件外表面的距离为l1,当45
°
反射镜绕管件中心线旋转180
°
后，45
°
反射镜的反射点与管件外表面的距离为l2，而45
°
反射镜的反射点绕管件中心线旋转的旋转半径已知为r1；
33.2)管件直径d＝2*r1
‑
l1
‑
l2；
34.3)假设管件内部45
°
反射镜的反射点与管件内表面的距离为l1，当45
°
反射镜绕管件中心线旋转180
°
后，此时45
°
反射镜的反射点与管件内表面的距离为l2，而45
°
反射镜的反射点与管件轴线的位置误差已知为
△
t；
35.4)管件内径d＝l1+l2
‑
2*
△
t；
36.5)管件壁厚s＝r
‑
l1
‑
l1
‑△
t。
37.注：当管件内部45
°
反射镜的反射点与管件轴线重合时
△
t＝0。
38.以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。