一种非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及壁厚检测技术领域，具体是一种非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测装置。


背景技术：

2.射孔弹作为井筒和油层中建立有效通道的一种完井器材，其质量优劣将很大程度影响生产井的油气产量，金属粉末药型罩是射孔弹的关键部件，药型罩结构的对称性和质量分布的均匀性对射孔弹性能非常关键，而实际加工的药型罩不可避免带有壁厚差，因此需要对药型罩的壁厚及壁厚差进行检验，检验合格后方可使用。
3.药型罩的壁厚指的不是药型罩的沿母线方向的壁厚变化，而是药型罩在某一横截面应有的壁厚。壁厚差是药型罩在某一横截面内，壁厚最大值与壁厚最小值之差。
4.目前，主要依靠人工完成药型罩壁厚及壁厚差的检测。检测时，先将药型罩放在特定的检测台上，用百分表压头压（百分表事先标校好）在药型罩的外侧，手工旋转药型罩，通过人工读数来判断药型罩壁厚及壁厚差是否满足要求。
5.现有的检测存在以下问题：人工转动药型罩模具，转动过程中观察百分表的示数，检测效率较低；百分表接触式测量，由于存在作用力及机械磨损，每工作一段时间将会产生误差，故需要频繁标校百分表，维护标校耗时较长；采用接触式测量，精度不高且易对药型罩的表面造成划伤。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测装置，以解决上述背景技术中提出的现有技术中人工检测效率低、现有检测工具维护标校频繁以及接触式测量对药型罩表面造成划伤问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测装置，包括：检测工装，所述检测工装旋转带动其装夹的药型罩旋转；以及底座、夹具和两个通过夹具对称安装在底座上的光学检测机构，通过夹具调节光学检测机构的位姿；两个光学检测机构同步检测旋转的药型罩得到两组检测数据，比较两组检测数据与两个光学检测机构光源发射点的间距获得壁厚数据，比较壁厚数据获得壁厚差数据；所述光学检测机构采用激光同轴位移计。
9.作为本实用新型进一步的方案：所述检测工装包括腔体、工装底座，所述腔体具有药型罩接触部，并通过工装底座安装在旋转机构上，药型罩接触部与药型罩贴合，腔体负压吸附固定药型罩，旋转机构旋转带动药型罩沿其中轴线旋转。
10.作为本实用新型再进一步的方案：所述药型罩接触部的内表面与药型罩顶部外表面仿形，药型罩接触部内表面与药型罩顶部外表面贴合以封闭腔体。
11.作为本实用新型再进一步的方案：所述腔体接通有抽气机构，所述抽气机构抽送气体控制腔体的气压。
12.作为本实用新型再进一步的方案：所述夹具具有线性调节部分和角度调节部分，通过调节线性调节部分和角度调节部分使两光学检测机构的光轴同轴，且垂直于药型罩的母线。
13.作为本实用新型再进一步的方案：所述夹具包括夹具底座、直线分度台和微调结构，所述直线分度台安装在夹具底座上，所述光学检测机构通过微调结构安装在直线分度台上。
14.作为本实用新型再进一步的方案：所述微调结构包括：两个活动安装的定位板，一个定位板的外侧表面设有装夹光学检测机构的夹持部，另一个定位板远离夹持部的表面安装有三个及以上部不共线的微调螺栓形成角度调节部分，具有夹持部的定位板上也设有微调螺栓形成角度调节部分。
15.作为本实用新型再进一步的方案：两个定位板之间安装有多个弹性支撑件。
16.作为本实用新型再进一步的方案：所述夹持部包括锁紧块和定位块，锁紧块和定位块设有相对的圆弧面与光学检测机构的外表面贴合，锁紧块通过螺栓与定位块连接锁紧；所述直线分度台包含有滑动配合的固定块与滑动块。
17.所述底座包括夹具安装部、连接部及底座安装部，夹具安装部与底座安装部之间通过连接部连接，夹具安装在夹具安装部上。
18.本实用新型提供的另一个技术方案：一种非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测方法，采用如上任一所述的非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测装置，所述光学检测机构采用激光同轴位移计；包括以下步骤：检测工装装夹药型罩；通过调节夹具使两激光同轴位移计的光轴同轴，且垂直于药型罩的母线，标定两激光同轴位移计的光源发射点间距；检测工装旋转带动其装夹的药型罩旋转；两激光同轴位移计对旋转的药型罩进行检测生成检测数据，比较光源发射点间距与两组检测数据获得壁厚数据，比较壁厚数据获得壁厚差数据。
19.作为本实用新型进一步的方案：激光同轴位移计所发出的激光射线在距离药型罩顶端0至18mm范围内。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：将原有人工转动药型罩模具，并在转动过程中观察记录百分表示数的检测方式转换为机械自动化检测方式，提高了检测效率；进一步的，采用机械自动化的检测方式，可以用数字化信息化手段记录每个药型罩的检测数据，提高了生产过程的可追溯性；进一步的，采用激光同轴位移计测量药型罩壁厚及壁厚差，其测量范围大，为70
±
10mm，测量精度高，为2um，可有效提高检测范围与检测精度；进一步的，将原有接触式测量方式转换为非接触式测量方式，可有效剔除由于存在作用力及机械磨损而导致的测量误差，避免了频繁的标校，免维护时间长；进一步的，采用非接触式测量设备，可有效避免测量设备对药型罩表面的损伤，提高产品质量与生产良品率；进一步的，采用夹具实现对两激光同轴位移计光轴的快速、精确调整，提高标校的效率；进一步的，药型罩顶端9
‑
11mm处的壁厚是否均匀为药型罩性能的重要参数之一，所述两激光同轴位移计所发出的激光射线可在距离药型罩顶端0至18mm范围内，根据测量要求进行调整，在覆盖检测范围的同时，保留了较大的余量，提高了对待检产品的适应性。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例中非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测装置的结构示意
图。
22.图2为本实用新型实施例中夹具的结构示意图一。
23.图3为本实用新型实施例中夹具的结构示意图二。
24.图4为本实用新型实施例中底座的结构示意图。
25.图5为本实用新型实施例中药型罩和检测工装的结构示意图。
26.图6为本实用新型实施例中激光同轴位移计的检测原理示意图。
27.附图中：1、夹具；1
‑
1、夹具底座；1
‑
2、直线分度台；1
‑2‑
1、分度调整旋钮；1
‑2‑
2、固定块；1
‑2‑
3、滑动块；1
‑
3、前定位板；1
‑
4、竖直位移微调螺栓；1
‑
5、水平位移微调螺栓；1
‑
6、夹持部；1
‑6‑
1、锁紧块；1
‑6‑
2、定位块；1
‑
7、后定位板；1
‑
8、方位角度微调螺栓；1
‑
9、预紧弹簧；1
‑
10、方位俯仰角度微调螺栓；1
‑
11、俯仰角度微调螺栓；2、激光同轴位移计；3、底座；3
‑
1、夹具安装部；3
‑
2、连接部；3
‑
3、底座安装部；4、药型罩；5、检测工装；5
‑
1、药型罩接触部；5
‑
2、腔体；5
‑
3、工装底座。
具体实施方式
28.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
29.请参阅图1、4
‑
6，本实用新型实施例中，一种非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测装置，包括：检测工装5，所述检测工装5旋转带动其装夹的药型罩4旋转；以及底座3、夹具1和两个通过夹具1对称安装在底座上的光学检测机构，通过夹具调节光学检测机构的位姿；两个光学检测机构同步检测旋转的药型罩4得到两组检测数据，比较两组检测数据与两个光学检测机构光源发射点的间距获得壁厚数据，比较壁厚数据获得壁厚差数据；所述光学检测机构采用激光同轴位移计2。
30.具体的，所述底座3包括夹具安装部3
‑
1、连接部3
‑
2及底座安装部3
‑
3，夹具安装部3
‑
1与底座安装部3
‑
3之间通过连接部3
‑
2连接，两激光同轴位移计2分别被相应的夹具1定位加紧后，又随同夹具1的整体安装固定在底座3的夹具安装部3
‑
1上，夹具提供底座安装部3
‑
3安装在常规的直线位移机构上，直线位移机构由安装座、丝杆、与丝杆配合的底座滑块及丝杆驱动电机组成，可实现底座3整体沿某一方向的直线运动。所述检测工装包括腔体5
‑
2、工装底座5
‑
3，所述腔体5
‑
2具有药型罩接触部5
‑
1，并通过工装底座5
‑
3安装在旋转机构上，药型罩接触部5
‑
1用于定位和支撑药型罩4，该部内表面与药型罩4顶部外表面弧度一致，在药型罩4自重作用下，可保证检测工装5顶部内表面与药型罩4顶部外表面相贴合，形成一个相对封闭的区域，将腔体5
‑
3内抽真空，在真空吸附力的作用下，确保药型罩4被吸附，检测工装5通过其工装底座5
‑
3安装在旋转机构上，可实现沿某一方向的转动，从而带动药型罩4沿其自身轴线旋转。两个激光同轴位移计2同步检测旋转的药型罩4得到两组检测数据，比较两组检测数据与两个激光同轴位移计2光源发射点的间距获得壁厚数据，比较壁厚数据获得壁厚差数据。
31.需要说明的是，本实用新型所采用的直线位移机构、旋转机构均为现有技术的应用，本专业技术人员能够根据相关的描述实现所要达到的功能，或通过相似的技术实现所
需完成的技术特性，在这里就不再详细描述。
32.如图6所示，两个激光同轴位移计2光源发射点的间距为l，两个激光同轴位移计2的测得值分别记录为s1i、s2i，将两激光同轴位移计的测得值s1i、s2i与两激光同轴位移计光源发射点之间的距离l进行比较，则对应横截面上对应点的壁厚值a
i
为：
33.a
i
=l
‑
（s1i+s2i）；所测得的a
i
（i = 1，2，3
…
n）为对应横截面内每个测量位置的壁厚值，则壁厚差δ
a
为：
34.δ
a =max（a
i
|i=1，2，3
…
n）
‑ꢀ
min（a
i
|i=1，2，3
…
n），其中，n为自然数；
35.综上所述，检测工装带动药型罩旋转，提高了检测效率；采用非接触式测量药型罩壁厚及壁厚差，其测量范围大、测量精度高，有效提高检测范围与检测精度，避免了机械磨损而导致的测量误差，避免了划伤药型罩。
36.进一步的，所述药型罩接触部5
‑
1的内表面与药型罩4顶部外表面仿形，药型罩接触部内表面与药型罩顶部外表面贴合以封闭腔体。
37.请参阅图5，本实用新型的一个优选实施例中，所述腔体接通有抽气机构，所述抽气机构抽送气体控制腔体的气压。
38.所述抽气机构包括气泵，气泵通过连接管接通腔体，在连接管上设有控制阀，通过控制阀控制气泵向腔体送气或将腔体内的气体抽出。实现对药型罩4的装夹固定。
39.请参阅图1
‑
3，本实用新型的另一个实施例中，所述夹具具有线性调节部分和角度调节部分，通过调节线性调节部分和角度调节部分使两光学检测机构的光轴同轴，且垂直于药型罩的母线。
40.进一步的，所述夹具包括夹具底座、直线分度台和微调结构，所述直线分度台安装在夹具底座上，所述光学检测机构通过微调结构安装在直线分度台上；所述直线分度台包含有滑动配合的固定块与滑动块。
41.所述微调结构包括：两个活动安装的定位板，一个定位板的外侧表面设有装夹光学检测机构的夹持部，另一个定位板远离夹持部的表面安装有三个及以上部不共线的微调螺栓形成角度调节部分，具有夹持部的定位板上也设有微调螺栓形成角度调节部分；两个定位板之间安装有多个弹性支撑件；所述夹持部包括锁紧块1
‑6‑
1和定位块1
‑6‑
2，锁紧块和定位块设有相对的圆弧面与光学检测机构的外表面贴合，锁紧块1
‑6‑
1通过螺栓与定位块1
‑6‑
2连接锁紧，锁紧块1
‑6‑
1和定位块1
‑6‑
2组成的夹持部1
‑
6实现夹紧功能。
42.具体的，两个活动安装的定位板分别为前定位板1
‑
3、后定位板1
‑
7；角度调节部分的微调螺栓分别是竖直位移微调螺栓1
‑
4、水平位移微调螺栓1
‑
5；角度调节部分的微调螺栓分别是方位角度微调螺栓1
‑
8、方位俯仰角度微调螺栓1
‑
10、俯仰角度微调螺栓1
‑
11；弹性支撑件采用预紧弹簧1
‑
9。锁紧块1
‑6‑
1通过两个螺栓与定位块1
‑6‑
2连接锁紧。
43.夹持部1
‑
6安装于前定位板1
‑
3上，可通过竖直位移微调螺栓1
‑
4实现夹持部1
‑
6在前定位板1
‑
3上竖直方向上位置的微调，通过水平位移微调螺栓1
‑
5实现夹持部1
‑
6和激光同轴位移计在前定位板1
‑
3上水平方向上位置的微调。后定位板1
‑
7与前定位板1
‑
3之间通过4根预紧弹簧1
‑
9、方位角度微调螺栓1
‑
8、方位俯仰角度微调螺栓1
‑
10、俯仰角度微调螺栓1
‑
11连接为一体，通过调整方位角度微调螺栓1
‑
8和方位俯仰角度微调螺栓1
‑
10可实现前定位板1
‑
3相对于后定位板1
‑
7方位角度的微调，通过俯仰角度微调螺栓1
‑
11和方位俯仰角度微调螺栓1
‑
10可实现前定位板1
‑
3相对于后定位板1
‑
7俯仰角度的微调。直线分度台1
‑
2包括分度调整旋钮1
‑2‑
1、固定块1
‑2‑
2及滑动块1
‑2‑
3，固定块1
‑2‑
2与夹具底座1
‑
1固连，通过旋转分度调整旋钮1
‑2‑
1，可驱动滑动块1
‑2‑
3沿着固定块1
‑2‑
2上设有的导轨作直线位移。
44.请参阅图1
‑
6，本实用新型提供的另一个实施例中，一种非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测方法，采用如上任一所述的非接触式药型罩壁厚与壁厚差检测装置，所述光学检测机构采用激光同轴位移计；包括以下步骤：检测工装装夹药型罩；通过调节夹具使两激光同轴位移计的光轴同轴，且垂直于药型罩的母线，标定两激光同轴位移计的光源发射点间距；检测工装旋转带动其装夹的药型罩旋转；两激光同轴位移计对旋转的药型罩进行检测生成检测数据，比较光源发射点间距与两组检测数据获得壁厚数据，比较壁厚数据获得壁厚差数据。
45.具体检测方法如下：
46.1)、将待检测药型罩4放置到检测工装5，检测工装5的腔体抽真空，将药型罩4吸附固定；
47.2)、通过夹具1调整激光同轴位移计2的位姿，使得两对称安装的激光同轴位移计2的光轴同轴，并记录两激光同轴位移计2光源发射点之间的距离l；此步骤只需在首次检测前执行一次，以后定期整定即可；
48.3)、激光同轴位移计2随夹具1与底座3一同直线位移至检测位置，位移量根据待检测横截面的高度而定；
49.4)、检测工装5带动药型罩4按90度/s的速度逆时针或顺时针旋转380度，并同时采集两激光同轴位移计2的测得值，分别记录为s1、s2；
50.5)、将两激光同轴位移计2的测得值s1、s2与两激光同轴位移计2光源发射点之间的距离l进行比较，计算对应点的差值即为该采集点的壁厚，计算壁厚的最大值与最小值之间的差值，即为壁厚差；
51.6)、检测工装5接通大气，解除对药型罩4的吸附固定，从检测工装5中将完成检测的药型罩4取出，完成检测。
52.进一步的，激光同轴位移计所发出的激光射线在距离药型罩顶端0至18mm范围内。
53.本实用新型的工作原理：所述检测工装包括腔体5
‑
2、工装底座5
‑
3，所述腔体5
‑
2具有药型罩接触部5
‑
1，并通过工装底座5
‑
3安装在旋转机构上，药型罩接触部5
‑
1用于定位和支撑药型罩4，该部内表面与药型罩4顶部外表面弧度一致，在药型罩4自重作用下，可保证检测工装5顶部内表面与药型罩4顶部外表面相贴合，形成一个相对封闭的区域，将腔体5
‑
3内抽真空，在真空吸附力的作用下，确保药型罩4被吸附，检测工装5通过其工装底座5
‑
3安装在旋转机构上，可实现沿某一方向的转动，从而带动药型罩4沿其自身轴线旋转。两个激光同轴位移计2同步检测旋转的药型罩4得到两组检测数据，比较两组检测数据与两个激光同轴位移计2光源发射点的间距获得壁厚数据，比较壁厚数据获得壁厚差数据。
54.需要说明的是，本实用新型所采用的气泵为现有技术的应用，本专业技术人员能够根据相关的描述实现所要达到的功能，或通过相似的技术实现所需完成的技术特性，在这里就不再详细描述。
55.本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适
应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
56.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。