一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的方法及装置与流程

1.本发明涉及支管尺寸检测技术领域，具体为一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的方法及装置。


背景技术：

2.在管道、管件上设计多支管的作用用于分配流体流量、改变流体方向，被应用于特殊场合，可使用的成型形式为热拔制和焊接。焊接支管成型，焊接量大，其焊接区域的微观组织不连续，整体性能不稳定，不适用于一些高温高压的恶劣工况；而热拔制结构强度高，广泛应用在汇管三通上，然而现有的热拔制工艺复杂，且料的补偿不够，难以成型，同时，拔制后成形的支管可能产生鼓包，由于热拔制需要对钢管加热到一千摄氏度以上，导致现有的机器视觉检测系统难以应用，主要表现在，模具内的热气形成视觉阻挡，同时发红的高温钢管也影响机器视觉的成像结果，导致目前大多都是拔制完成后取出钢管进行目测或机器检测，而检测到鼓包时，钢管的表面温度已低于拔制所需的温度，此时，需要重新对钢管进行加热，再对鼓包位置进行二次拔制，延长了钢管支管拔制的加工工时，使得热拔制工艺难以广泛引用，因此，设计一种在拔制过程中即可检测支管质量的装置是非常重要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的方法及装置，通过检测支管的整体径向厚度，模拟支管的形状及尺寸，从而快速判断支管是否鼓包，从而一边拔制一边检测，能够及时的对鼓包的支管进行二次拔制，实现对支管的质量检测，极大程度上缩短了钢管的加工工时。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的装置，包括外模和内模，所述外模为中空结构，所述内模同轴设置在所述外模内，所述内模具有沿所述外模轴向移动的自由度，所述内模包括实心管体和多个支管模体，多个所述支管模体沿着所述实心管体的轴向和周向均布，所述外模内安装有测量机构；所述测量机构包括旋转盘、第一液压顶和测量支架，所述旋转盘转动设置在所述外模上，所述旋转盘的轴线垂直于所述外模的轴线，所述第一液压顶的缸体安装在所述旋转盘上，所述第一液压顶的伸缩轴连接所述测量支架，所述测量支架的形状为“冂”字形，所述测量支架的两个内侧壁均设置有测距模块。
5.采用上述技术方案的效果为，钢管拔制出支管后立即传送至测量机构处，使支管位于测量支架的开口内，两个测距模块均测量自身与支管外壁之间的距离，两个测距模块的设置间距减去两个测距模块的测量数值即得到支管的外壁管厚，通过旋转盘的转动，实现支管的周向覆盖测量，通过第一液压顶带动测距模块沿着支管的轴向移动，实现支管的轴向覆盖测量，从而测量的管厚数值模拟支管的整体形状与尺寸，从而判断支管是否鼓包以及鼓包位置。
6.在一些实施例中，所述测量支架的竖杆内设有布线腔，所述测量支架的侧壁开设
有与所述布线腔相通的安装槽，所述测距模块设置在所述安装槽内，所述测量支架围绕所述布线腔开设有冷却腔，所述外模的外侧设置有水箱，所述水箱内注有冷却液，所述水箱安装在所述旋转盘上，所述水箱上设置有泵体，所述泵体的进液端口连通所述水箱，所述泵体的出液端口通过进液管连通所述冷却腔，所述水箱通过循环管连通所述冷却腔。
7.在一些实施例中，所述测量支架的竖杆内设有风腔，所述测量支架底部的一侧开设有出风孔，所述出风孔与所述风腔相通，所述旋转盘上安装有风机，所述风机通过风管与所述风腔连通。
8.在一些实施例中，所述外模内设置有多个拔制结构，多个所述拔制结构围绕所述外模的周向均布，多个所述拔制结构与所述内模截面上的支管模体一一对应，相邻两个所述拔制结构之间设置有压制结构。
9.在一些实施例中，所述拔制结构包括第二液压顶和缩口弧板，所述第二液压顶的缸体安装在所述外模的内壁上，所述第二液压顶的伸缩杆连接所述缩口弧板，所述缩口弧板上开设有供所述支管模体穿过的弧口。
10.在一些实施例中，所述压制结构包括第三液压顶和压棱弧板，所述第三液压顶的缸体安装在所述外模的内壁上，所述第三液压顶的伸缩杆连接所述压棱弧板。
11.在一些实施例中，所述外模内设置有多个二次拔制结构，多个所述二次拔制结构围绕所述外模的周向均布，所述二次拔制结构的布置数量和周向位置均与所述拔制结构相同，所述测量机构位于所述拔制结构与二次拔制结构之间，所述二次拔制结构的结构与所述拔制结构的结构相同。
12.在一些实施例中，所述外模的一端连接固定座，另一端设置有安装座，所述安装座上水平设置有第四液压顶，所述第四液压顶的伸缩轴连接有移动板，所述内模的一端连接在所述移动板上。
13.在一些实施例中，支管模体的底端设有外螺纹，所述实心管体上开设有螺纹孔，所述支管模体螺纹适配在所述螺纹孔内。
14.一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的方法，包括以下步骤：s1、将钢管的内外表面加热至预定温度范围；s2、钢管安装；将钢管的预设支管口对应支管模体安装在内模上，然后将内模安装在外模内；s3、支管拔制；先启动第三液压顶推动压棱弧板挤压钢管，直至钢管被挤压区域的内表面与实心管体的外表面接触，然后保持压棱弧板的位置，启动第二液压顶推动缩口弧板靠近钢管移动，进行支管口以外区域的缩口并使支管口与支管模体的口径匹配；s4、鼓包测量；第四液压顶带动内模与钢管移动，使拔制出的支管移动至测量机构处进行测量，此时，钢管的下一预设支管口移动至拔制结构处进行支管拔制，钢管的支管位于测量支架的开口内，两个测距模块均测量自身与支管外壁之间的距离，两个测距模块的设置间距减去两个测距模块的测量数值即得到支管的外壁管厚，通过旋转盘的转动，实现支管的周向覆盖测量，通过第一液压顶带动测距模块沿着支管的轴向移动，实现支管的轴向覆盖测量，从而测量的管厚数值模拟支管的整体形状与尺寸，从而判断支管是否鼓包以及鼓包位置；s5、鼓包支管二次拔制；对步骤s4中测量出的鼓包支管进行二次拔制；
s6、卸模；将支管模体拆下，最后将钢管从内模取下，完成多支管的拔制成型以及成型质量检测。
15.本发明的有益效果是：1、通过检测支管的整体径向厚度，模拟支管的形状及尺寸，从而快速判断支管是否鼓包，从而一边拔制一边检测，能够及时的对鼓包的支管进行二次拔制，实现对支管的质量检测，极大程度上缩短了钢管的加工工时。
16.2、钢管拔制出支管后立即传送至测量机构处，使支管位于测量支架的开口内，两个测距模块均测量自身与支管外壁之间的距离，两个测距模块之间的安装间距减去两个测距模块的测量数值即得到支管的外壁管厚，通过旋转盘的转动，实现支管的周向覆盖测量，通过第一液压顶带动测距模块沿着支管的轴向移动，实现支管的轴向覆盖测量，从而测量的管厚数值模拟支管的整体形状与尺寸，从而判断支管是否鼓包以及鼓包位置。
17.3、启动第三液压顶推动压棱弧板挤压钢管，直至钢管被挤压区域的内表面与实心管体的外表面接触，然后保持压棱弧板的位置，启动第二液压顶推动缩口弧4靠近钢管移动，进行支管口以外区域的缩口并使支管口与支管模体的口径匹配，从而快速在钢管上拔制出支管。
附图说明
18.图1为本发明一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的装置中测量机构处的截面图；图2为图1中a处放大图；图3为图1中b处放大图；图4为本发明一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的装置的立体图；图5为图4中c处放大图；图6为本发明一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的装置的部分内部示意图；图7为本发明一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的装置中内模的立体图；图8为本发明钢管的安装示意图；图9为本发明中压制过程的示意图；图10为本发明拔制示意图；图11为本发明二次拔制示意图；图12为本发明一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的装置中缩口弧板的立体图；图中，1-外模，2-内模，3-实心管体，4-支管模体，6-测量机构，7-旋转盘，8-第一液压顶，9-测量支架，10-测距模块，11-布线腔，12-安装槽，13-冷却腔，14-水箱，15-泵体，16-进液管，17-循环管，18-风腔，19-出风孔，20-风机，21-拔制结构，22-压制结构，23-第二液压顶，24-缩口弧板，25-弧口，26-第三液压顶，27-压棱弧板，28-二次拔制结构，29-固定座，30-安装座，31-第四液压顶，32-移动板。
具体实施方式
19.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于
以下所述。
20.实施例一、如图1至图7所示，一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的装置，包括外模1和内模2，外模1为中空结构，内模2同轴设置在外模1内，内模2具有沿外模1轴向移动的自由度，内模2包括实心管体3和多个支管模体4，多个支管模体4沿着实心管体3的轴向和周向均布，外模1内安装有测量机构6，通过支管模体4将钢管预设的支管口顶出形成支管粗坯；测量机构6包括旋转盘7、第一液压顶8和测量支架9，旋转盘7转动设置在外模1上，通过设置在外模1外壁上的电机带动旋转盘7转动，旋转盘7的轴线垂直于外模1的轴线，第一液压顶8的缸体安装在旋转盘7上，第一液压顶8的伸缩轴连接测量支架9，测量支架9的形状为“冂”字形，测量支架9的两个内侧壁均设置有测距模块10，支管模体4的布置位置与数量根据钢管的预设支管口进行设置，每一个预设支管口均对应一个支管模体4，从而在拔制的过程中，当支管出现鼓包等形变时，支管的内壁受支管模体4的阻挡不会产生形变，使形变与鼓包成形在支管的外壁，因此，通过支管模体4的对应设置，降低支管的检测难度，只需对支管的外壁进行检测即可；其次，由于钢管的安装误差、内模2的移动误差以及其他误差的影响，导致在测量时，难以保证支管的轴线与旋转盘7的轴线共线，从而导致测量支架9相对于支管做偏心旋转，如果只设置一个测距模块10，测距模块10测量数值的变化受偏转旋转的影响，从而无法判断数值的变化是因支管鼓包引起的，进而无法准确的判断支管的拔制质量，鉴于此情况，考虑到两组测距模块10之间的安装间距一直保持不变，且合格的支管的整体壁厚也为定值，因此，将测距模块10设置为两组，两组测距模块10关于旋转盘7的旋转轴线对称设置，检测时，使两组测距模块10分布在支管的两侧进行检测，即使两组测距模块10偏心绕着支管旋转，使两组测距模块10均测量自身与支管外壁之间的距离，两个测距模块10之间的安装间距减去两个测距模块10的测量数值即得到支管的外壁管厚，将得到的支管管壁厚度与标准管厚相比，在正常范围内即为拔制合格，从而避免了安装误差和移动误差对测试结果的影响，提高了测量精度，通过旋转盘7的转动，实现支管的周向覆盖测量，通过第一液压顶8带动测距模块10沿着支管的轴向移动，实现支管的轴向覆盖测量，从而测量的管厚数值模拟支管的整体形状与尺寸，从而判断支管是否鼓包以及鼓包位置；为方便测量机构6的安装，外模1的外壁截面形状与外模1内壁截面形状均为相同的正多边形，而内模2安装在外模1的中部，从而使外模1的内外壁形成多个安装平面，便于对测量机构6进行安装，同时也能保证多个测量机构6与自身对应支管模体4之间的间距均保持一致，便于对多个测量机构6进行同步控制，实现对同一周向上的支管进行测量，提高测量效率；具体实施时，测距模块10采用zds02 测距传感器，能对高温物体进行距离测量。
21.在一些实施例中，如图2和图3所示，测量支架9的竖杆内设有布线腔11，测量支架9的侧壁开设有与布线腔11相通的安装槽12，测距模块10设置在安装槽12内，测量支架9围绕布线腔11开设有冷却腔13，外模1的外侧设置有水箱14，水箱14内注有冷却液，水箱14安装在旋转盘7上，水箱14上设置有泵体15，泵体15的进液端口连通水箱14，泵体15的出液端口通过进液管16连通冷却腔13，水箱14通过循环管17连通冷却腔13，由于钢管在拔制前需要加热至预设温度，使钢管能正常拔制，预设温度范围一般为1050℃-1100℃，且在拔制的过程中钢管的温度不低于850℃，否则需要重新加热进行拔制，由此可见，钢管的温度很高，导致外模1内也具有较高的温度，为保证测量机构6的正常运行，除了将采用zds02 测距传感器应对高温环境的检测，还需要考虑测距模块10的布线环境，防止测距模块10的布线高温
损坏，鉴于此高温环境，测量支架9采用高硅氧玻璃纤维制成，具有较好的隔热效果，还能耐1000℃的高温，保证测量支架9不受高温影响，还能有效隔绝大部分热量传递到布线腔11内，为进一步消除高温的影响，还在布线腔11的外围设有冷却腔13，冷却腔13内流动着冷却液，通过冷却液进行降温，一方面保证布线腔11内的低温环境，另一方面还能对测距模块10进行降温；冷却液的具体流通路径为，泵体15将水箱14内的冷却液通过进液管16泵入冷却腔13内，通过循环管17使冷却腔13内的冷却液流回水箱14内，实现冷却液的流通，从而携带热量回到水箱14内，水箱14的外壁设有若干散热翅片，对水箱14内的冷却液进行散热，保证冷却液的降温性能。
22.进一步地，如图3所示，测量支架9的竖杆内设有风腔18，测量支架9底部的一侧开设有出风孔19，出风孔19与风腔18相通，旋转盘7上安装有风机20，风机20通过风管与风腔18连通，通过风机20将空气从出风孔19吹出，从而将测距模块10周围的热气吹走，一方面保证测距模块10的检测环境，避免热气影响测量精度，另一方面降低测距模块10周围的环境温度；具体实施时，进液管16、循环管17和风管均采用金属软管，满足高温使用要求，同时，进液管16、循环管17和风管均滑动穿过旋转盘7，以满足第一液压顶8的伸缩要求。
23.在一些实施例中，如图6至图12所示，外模1内设置有多个拔制结构21，多个拔制结构21围绕外模1的周向均布，多个拔制结构21与内模2截面上的支管模体4一一对应，相邻两个拔制结构21之间设置有压制结构22，拔制结构21包括第二液压顶23和缩口弧板24，第二液压顶23的缸体安装在外模1的内壁上，第二液压顶23的伸缩杆连接缩口弧板24，缩口弧板24上开设有供支管模体4穿过的弧口25，压制结构22包括第三液压顶26和压棱弧板27，第三液压顶26的缸体安装在外模1的内壁上，第三液压顶26的伸缩杆连接压棱弧板27，外模1内设置有多个二次拔制结构28，多个二次拔制结构28围绕外模1的周向均布，二次拔制结构28的布置数量和周向位置均与拔制结构21相同，测量机构6位于拔制结构21与二次拔制结构28之间，二次拔制结构28的结构与拔制结构21的结构相同，外模1的一端连接固定座29，另一端设置有安装座30，安装座30上水平设置有第四液压顶31，第四液压顶31的伸缩轴连接有移动板32，内模2的一端连接在移动板32上；本装置集拔制与测量于一体，拔制完成的支管立即进行测量，同一时间进行其他预设支管口的拔制，使拔制与测量同步运行，从而及时得知拔制质量，保证在拔制温度范围内及时对鼓包的支管进行二次拔制，避免钢管温度降至850℃以下，使钢管不需重新升温再进行二次拔制，缩短了钢管的加工工时，具体加工过程为，先启动第三液压顶26推动压棱弧板27挤压钢管，直至钢管被挤压区域的内表面与实心管体3的外表面接触，然后保持压棱弧板27的位置，启动第二液压顶23推动缩口弧板24靠近钢管移动，进行支管口以外区域的缩口并使支管口与支管模体4的口径匹配，从而拔制出支管，然后第四液压顶31带动内模2移动，进行钢管的缩径，拔制结构21和压制结构22复位，第四液压缸31带动支管运动到测量机构6进行测量，于此同时，拔制结构21和压制结构22对下一预设支管口进行拔制，如此重复将钢管上的预设支管口全部拔制成形，同时对支管进行全部检测，当检测到支管出现鼓包或形状不规则等情况时，通过二次拔制结构28针对性的对检测不合格的支管进行二次拔制，从而将拔制、检测和二次拔制结合在一起形成一体化作业流程，缩短了加工工时，还避免了钢管二次加热的情况；具体实施时，整体结构可设置在封闭箱体内，进一步降低钢管温度降低的速率。
24.进一步地，支管模体4的底端设有外螺纹，实心管体3上开设有螺纹孔，支管模体4
螺纹适配在螺纹孔内，钢管加工完成后，将支管模体4从实心管体3上拆卸，然后将钢管从实现管体3上拆卸，实现卸模操作。
25.如图8至图12所示，利用一种测量支管壁厚成像多支管鼓包位置的装置进行测量的方法，包括以下步骤：s1、将钢管的内外表面加热至预定温度范围；s2、钢管安装；将钢管的预设支管口对应支管模体4安装在内模2上，然后将内模2安装在外模1内；s3、支管拔制；先启动第三液压顶26推动压棱弧板27挤压钢管，直至钢管被挤压区域的内表面与实心管体3的外表面接触，然后保持压棱弧板27的位置，启动第二液压顶23推动缩口弧板24靠近钢管移动，进行支管口以外区域的缩口并使支管口与支管模体4的口径匹配；s4、鼓包测量；第四液压顶31带动内模2与钢管移动，使拔制出的支管移动至测量机构6处进行测量，此时，钢管的下一预设支管口移动至拔制结构21处进行支管拔制，钢管的支管位于测量支架9的开口内，两个测距模块10均测量自身与支管外壁之间的距离，两个测距模块10的设置间距减去两个测距模块10的测量数值即得到支管的外壁管厚，通过旋转盘7的转动，实现支管的周向覆盖测量，通过第一液压顶8带动测距模块10沿着支管的轴向移动，实现支管的轴向覆盖测量，从而测量的管厚数值模拟支管的整体形状与尺寸，从而判断支管是否鼓包以及鼓包位置；s5、鼓包支管二次拔制；对步骤s4中测量出的鼓包支管进行二次拔制；s6、卸模；将支管模体4拆下，最后将钢管从内模2取下，完成多支管的拔制成型以及成型质量检测。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端
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、
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顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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，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；以及本领域普通技术人员可知，本发明所要达到的有益效果仅仅是在特定情况下与现有技术中目前的实施方案相比达到更好的有益效果，而不是要在行业中直接达到最优秀使用效果。
27.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。