一种钢管轮廓在线测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于计量轮廓或曲率，例如测定外形的方法，尤指一种钢管轮廓在线 测量方法。
【背景技术】
[0002] 压力容器、风塔、海洋工程等领域，大直径钢管（2000mm~4000mm)的应用越来越广 泛。大直径钢管的建造一般需要经历卷制、纵缝焊接、环缝接长和焊接等过程。钢管卷制的 好坏会直接影响到后面焊接以及组对的难度和质量。测量钢管的轮廓就可以间接获得钢管 的周长以及椭圆度，从而判断钢管卷制的质量。
[0003] 目前测量钢管轮廓的方法主要有手工测量法、图像法、光学测量法等。手工测量依 靠米尺等工具，对于大直径钢管而言测量难度大、精度低。图像法测量小直径钢管轮廓精 度较高，但对于大直径的钢管，对像素的要求太高，实现起来较为困难。光学测量法目前发 展迅速，较为成熟的是利用激光位移传感器来测量钢管轮廓，实现方式主要有旋转臂式(例 如专利CN 102650516 A)、圆形轨道式(例如专利CN 1734233 A)、龙门架式(例如专利CN 102489547 A)等。旋转臂式方法利用一根绕固定轴旋转的臂以及安装在臂上的激光位移传 感器来实现轮廓测量。圆形轨道式方法是通过在圆管外面放置一个标准的圆形轨道，轨道 上面安装可绕轨道运行的激光位移传感器来实现轮廓测量。龙门架式方法是通过在龙门架 两根竖直支撑上安装激光位移传感器，并依靠传感器的同步上下移动来实现对放置在龙门 架中间钢管的轮廓测量。光学测量法的优点是测量速度快、精度高，但是以上三种方式无一 例外都存在由钢管轴线偏离所引起的误差问题。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钢管轮廓在线测量方法。可以 消除由钢管轴线偏离引起的误差。
[0005] 所述的测量方法是通过分作两组的四个激光位移传感器在钢管两端交叉安放，同 步上下移动对待测钢管进行扫描，如此能够获得两组成一定角度且与轴线不垂直的钢管截 面的轮廓数据，再对这两个截面轮廓数据进行计算，从而能准确获得与钢管轴线垂直的标 准截面轮廓，通过对标准轮廓数据的处理能直接得到钢管周长、椭圆度、平均直径等参数。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种钢管轮廓在线测量方法， 其特征在于包括如下步骤： 一、 在钢管端部两侧大于钢管管径的位置每侧安装两个可同步上下移动的激光位移传 感器，一侧上的一个激光位移传感器对应于另一侧的一个激光位移传感器为一组，共分为 两组； 二、 利用两组激光位移传感器分别测量出钢管的两组轮廓数据； 三、 根据这两组轮廓数据计算出其中一组中的激光位移传感器连线与钢管径向截面之 间的夹角； 四、将上述夹角进行投影映射，从而得到钢管径向截面的轮廓数据。
[0007] 本发明的有益效果是：可以消除由钢管轴线偏离引起的误差。
【附图说明】
[0008] 下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0009] 图1为本发明实施例中激光位移传感器安装结构示意图。
[0010] 图2为本发明激光位移传感器测量轮廓的原理图。
【具体实施方式】
[0011] 参见附图，本发明一种钢管轮廓在线测量方法实施例，其特征在于包括如下步 骤： 一、 在钢管端部两侧大于钢管管径的位置安装两根立柱1、2,第一立柱1上安装第一激 光位移传感器3和第二激光位移传感器4,第二立柱2上安装第三激光位移传感器5和第四 激光位移传感器6，使四个激光位移传感器可同步上下移动，使所述激光位移传感器中第一 激光位移传感器3与第四激光位移传感器6为第一组，第二激光位移传感器4与第三激光 位移传感器5为第二组，每组中的两个激光位移传感器隔着钢管相对； 二、 将上述激光位移传感器同步移动到某一高度，启动激光位移传感器分别测量出每 一激光位移传感器对钢管壁的距离L3、L 4、L5、L6; 三、依据第一组激光位移传感器3、6所测得的数据计算出钢管径向截面在该高度上 的第一弦长D36=L36-L3" L 6和依据第二组激光位移传感器4、5所测得的数据计算出钢管径 向截面在该高度上的第二弦长D45=L45-L4-L5，并依：计算出第一组激光 位移传感器连线与钢管径向截面之间的夹角β ;
四、将第一组激光位移传感器连线与钢管径向截面之间的夹角β进行投影映射，钢管 径向截面轮廓的弦长D=D45C0sP或D=D36COS (α+β)从而得到钢管径向截面的轮廓数据。
[0012] 符号说明： α为第一激光位移传感器3与第四激光位移传感器6连线对第二激光位移传感器4与 第三激光位移传感器5连线的夹角。
[0013] β为第一激光位移传感器3与第四激光位移传感器6连线对钢管径向截面的夹 角。
[0014] L3表示第一激光位移传感器所测得的其对钢管壁的距离；L 4表示第二激光位移 传感器所测得的其对钢管壁的距离；L5表示第三激光位移传感器所测得的其对钢管壁的距 离山 6表示第四激光位移传感器所测得的其对钢管壁的距离。
[0015] L36表示第一组激光位移传感器中两个激光位移传感器3与6之间的距离。
[0016] L45表示第二组激光位移传感器中两个激光位移传感器4与5之间的距离。
[0017] 为了准确计算角度β，可以将测得的所有高度上的数值按上式进行计算并求平均 值。最后，直接将传感器4、5测得的轮廓形状按β角投影映射就能得到标准截面的轮廓。
【主权项】
1. 一种钢管轮廓在线测量方法，其特征在于包括如下步骤： 一、 在钢管端部两侧大于钢管管径的位置安装两个可同步上下移动的激光位移传感 器，一侧上的一个激光位移传感器对应于另一侧的一个激光位移传感器为一组，共分为两 组； 二、 利用两组激光位移传感器分别测量出钢管的两组轮廓数据； 三、 根据这两组轮廓数据计算出其中一组中的激光位移传感器连线与钢管径向截面之 间的夹角； 四、 将上述夹角进行投影映射，从而得到钢管径向截面的轮廓数据。2. 根据权利要求1所述的一种钢管轮廓在线测量方法，其特征在于包括如下步骤： 一、 在钢管端部两侧大于钢管管径的位置安装两根立柱1、2,第一立柱1上安装第一激 光位移传感器3和第二激光位移传感器4,第二立柱2上安装第三激光位移传感器5和第四 激光位移传感器6，使四个激光位移传感器可同步上下移动，使所述激光位移传感器中第一 激光位移传感器3与第四激光位移传感器6为第一组，第二激光位移传感器4与第三激光 位移传感器5为第二组，每组中的两个激光位移传感器隔着钢管相对； 二、 将上述激光位移传感器同步移动到某一高度，启动激光位移传感器分别测量出每 一激光位移传感器对钢管壁的距离L3、L4、L5、L6; 三、依据第一组激光位移传感器3、6所测得的数据计算出钢管径向截面在该高度上 的第一弦长D36=L36-L3" L 6和依据第二组激光位移传感器4、5所测得的数据计算出钢管径 向截面在该高度上的第二弦长D45=L45-L4-L5，并依十算出第一组激光 位移传感器连线与钢管径向截面之间的夹角β ; 四、将第一组激光位移传感器连线与钢管径向截面之间的夹角β进行投影映射，钢管 径向截面轮廓的弦长D=D45C0sP或D=D36COS (α+β)从而得到钢管径向截面的轮廓数据。
【专利摘要】一种钢管轮廓在线测量方法，一、在钢管端部两侧大于钢管管径的位置安装两个可同步上下移动的激光位移传感器，一侧上的一个激光位移传感器对应于另一侧的一个激光位移传感器为一组，共分为两组；二、利用两组激光位移传感器分别测量出钢管的两组轮廓数据；三、根据这两组轮廓数据计算出其中一组中的激光位移传感器连线与钢管径向截面之间的夹角；四、将上述夹角进行投影映射，从而得到钢管径向截面的轮廓数据。其优点是可以消除由钢管轴线偏离引起的误差。
【IPC分类】G01B11/24
【公开号】CN105157600
【申请号】CN201510286377
【发明人】许星, 蒋军, 张建萍, 艾绍武, 李世森
【申请人】深圳赤湾胜宝旺工程有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年5月30日