一种测量管材的超声波旋转测厚装置及其使用方法

本发明属于管材测量设备，更具体地，涉及一种测量管材的超声波旋转测厚装置及其使用方法。

背景技术：

1、超声波测厚技术是一种非破坏性测试的方法，常用于测量金属、塑料、玻璃、陶瓷等材料的厚度。超声波测厚技术利用超声波脉冲的反射原理来进行厚度测量，在测量过程中，探头会发射超声波脉冲信号，该信号传播穿过被测物体，当它到达材料的分界面时，部分能量会被反射回来；探头中的接收器会接收到反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号；通过精确测量超声波脉冲从发射到接收的时间间隔，可以确定超声波在被测材料中传播的时间，并且根据超声波在不同材料中的传播速度，可以根据时间和速度之间的关系，使用简单的公式来计算厚度。

2、现有的超声波管材测量仪器均为固定探头式测量，如公开号为cn104764423a的中国专利提供了一种钢管超声测厚装置，包括机架、支撑座、钢管跟踪组件和压管限位组件，支撑座安装在机架上；钢管跟踪组件安装在支撑座上，其包括跟踪装置和检测装置，跟踪装置包括气缸、直线导轨和滑块，检测装置包括水箱和超声测头装置；气缸和直线导轨均安装在支撑座上，滑块安装在直线导轨上，气缸的输出轴与滑块固定连接，滑块与水箱固定连接以带动水箱靠近或远离压管限位组件；压管限位组件安装在机架上，用于与水箱配合夹住钢管从而对钢管限位。本测厚装置结合钢管检测生产线实际检测流程，该装置在钢管未进入检测位置时水箱处于起始位置，钢管进入检测位置时水箱带动超声测头装置进入检测工位，可实现钢管高速移动时的高速检测。

3、公开号为cn104764423a的中国专利提供的测厚装置可实现钢管高速移动时的高速检测，但仅适用于钢管的测量，并且由于采用固定探头式测量，在实际生产环节中，管材快速轴向移动，使得在管材不转动情况下只能实现对管壁圆周上固定点位的壁厚测量，且测量点位的多少取决于探头数量。虽然，可以通过布置多个探头来实现多点测量，但仍有很大概率避开圆周上最小和最大壁厚点，导致管材不良率上升，降低生产效率。此外，当需要对管材圆周全壁厚进行测量时，通常将管材切片后用测厚规或其他工具进行测量，这种测量方式具有很大的滞后性并且操作测量不方便，也对管材生产作业流程造成不良影响。因此，管材生产环节亟需一种可对管材圆周全壁厚进行便捷测量的测厚装置。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种测量管材的超声波旋转测厚装置及其使用方法；通过旋转测量探头对管材圆周全壁厚进行测量并使测量数据可视化，实现在管材成型生产线实时测量管材圆周全壁厚，避免了固定探头测量方式的局限性，减少生产过程中的等待浪费和错误，提高管材质量和生产效率。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种测量管材的超声波旋转测厚装置，包括环境水箱、定心卡盘、旋转测厚机构以及移动控制器，其中，

3、所述环境水箱固定设于作业地面，包括用于支撑其他部件的环境水箱本体及通孔；所述通孔固定设于所述环境水箱本体两侧对应位置；

4、所述旋转测厚机构固定设于所述环境水箱本体中部的第二安装座，包括驱动伺服电机、第一同步轮、机构框架、旋转轴、测量探头以及第二同步轮；所述驱动伺服电机穿过固定设于所述机构框架一侧上部的电机座与所述第一同步轮固定连接；所述第一同步轮通过同步带与所述第二同步轮连接；所述第二同步轮固定设于所述旋转轴一端；所述测量探头通过第三安装座固定设于所述旋转轴中部；

5、所述定心卡盘固定设于所述旋转测厚机构两侧，包括滚轮滑动组件、卡盘面板、联动圆盘以及定心轴套；所述定心轴套固定设于所述卡盘面板下表面，并与固定设于所述卡盘面板和卡盘底板中部的所述联动圆盘活动连接；所述滚轮滑动组件通过固定设于所述卡盘面板上表面的第二t型槽与所述卡盘面板滑动连接，并通过固定设于其中部的第一轴承穿过固定设于所述第二t型槽底部的长孔与固定设于所述联动圆盘设有的圆弧腰孔活动连接；

6、所述移动控制器设于环境水箱一侧，包括显示屏和键盘；所述显示屏和键盘均固定设于所述移动控制器上表面，实现实时控制测量管材的测厚过程，及时发现异常情况并进行调整，确保测量数据的准确性和可靠性。

7、进一步地，所述旋转测厚机构包括第三轴承，所述第三轴承固定设于所述机构框架内侧的与所述定心卡盘的轴心共线的圆孔内，并且多个所述第三轴承固定套设于所述旋转轴两端。

8、进一步地，所述旋转轴两端外侧还固定设有挡边，所述挡边一侧与所述第三轴承一侧贴合。

9、进一步地，所述卡盘底板中部还设有与所述定心轴套相适配的限位槽。

10、进一步地，所述定心卡盘包括螺杆固定块、螺杆手轮以及锁紧螺杆；所述螺杆固定块固定设于所述卡盘面板外侧圆环表面；所述锁紧螺杆穿过所述螺杆固定块，其一端固定设有所述螺杆手轮。

11、进一步地，所述锁紧螺杆一端固定设有锁紧螺杆活动头。

12、进一步地，所述滚轮滑动组件包括滑动块以及第一t型槽，所述滑动块为t型结构，并与所述第二t型槽适配；所述第一t型槽固定设于所述滑动块一端，且与所述锁紧螺杆活动头适配。

13、进一步地，所述滚轮滑动组件包括轴承座、第二轴承和轴肩螺丝；所述轴承座固定设于所述滑动块上表面；所述第二轴承通过所述轴肩螺丝固定设于所述轴承座一侧方槽内；所述轴肩螺丝直销段贯穿所述轴承座以及所述第二轴承内孔，并通过螺母锁紧固定在所述轴承座。

14、进一步地，所述测量管材包括塑料管、钢管、旅馆、铜管中至少一种；测量时使用耦合剂包括去离子水、纯水中至少一种。

15、本发明的另一方面提供一种测量管材的超声波旋转测厚装置使用方法，应用如上所述的测厚装置实现，包括如下步骤：

16、s100、根据测试管材类型和外径，更换测量探头及调整测量探头距旋转轴轴心的距离后，检查测厚装置运行状况；

17、s200、将测量管材从止水挡片穿过装置中心，分别旋动两侧螺杆手轮使定心卡盘夹紧测量管材，将测量管材约束至装置测量轴心位置；

18、s300、向环境水箱本体内注入耦合剂，直至耦合剂液面浸没测量探头，并检查有无漏液情况，以维持测量环境一致性；

19、s400、启动测厚装置，驱动伺服电机以测试管材类型和外径为依据带动测量探头边旋转边进行测试管材圆周全壁厚测量；

20、s500、测量过程中，通过移动控制器实时监控测量数据，并对测量参数进行调整和记录，当出现多次测量数据与设计管材厚度不一致时，移动控制器发出报警信息，并上报处理；

21、s600、测量完成后，关闭驱动伺服电机，完全移出测试管材并清除耦合剂，确保设备干净和安全；同时，将测量数据进行保存和备份，以备后续分析和检查。

22、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

23、1.本发明的测厚装置，通过旋转测量探头对管材圆周全壁厚进行测量并使测量数据可视化，实现在管材成型生产线实时测量管材圆周全壁厚，避免了固定探头测量方式的局限性，减少生产过程中的等待浪费和错误，提高管材质量和生产效率。

24、2.本发明的测厚装置，采用的耦合剂包括去离子水、纯水中至少一种，并通过在通孔处安装主要由软质材料制成的止水挡片，实现在测量管材穿过时既保护了管材又防止了水箱内耦合剂的大量泄漏，减少了耦合剂使用成本，增加了装置的实用性和适用性。

25、3.本发明的测厚装置，通过旋转螺杆手轮便捷实现定心卡盘对管材的夹紧，避免管材抖动对测量结果产生影响，确保管材在测厚过程中保持稳定的位置和姿态，避免管材在测厚过程中发生移动或者扭曲，确保测量的准确性和可靠性；同时通过在第二轴承外圈附着一层软质层以提供缓冲和保护作用，避免了管材在与轴承接触时发生损坏或者产生过多的摩擦，延长第二轴承使用寿命。

26、4.本发明的测厚装置，通过一个测量探头即便捷完成测试管材圆周全壁厚的测量，省去了更换和调整多个探头的步骤，操作更加简单和便捷，并且不需要频繁更换测量探头，节省了调整和校准的时间，从而提高了测量的效率，而且保证测量结果的一致性和准确性，减少了购买和维护多个探头的成本。

27、5.本发明的测厚装置，通过旋转轴上固定设有的多个用于扩展测量点位的孔位，方便地添加和切换不同的测量部件，以满足不同管材的测量需求，提高了仪器的适用性和灵活性。

28、6.本发明的测厚装置，通过旋转测量探头获得的测试管材圆周全壁厚的测量数据可应用于管材壁厚缺陷的检测，包括内壁凹槽缺陷、壁厚不均缺陷、内外壁不同心。

29、7.本发明的测厚装置，通过移动控制器实时控制测量管材的测厚过程，及时发现异常情况并进行调整，确保测量数据的准确性和可靠性，为管材生产设备调试提供数据化支持，而且实现部分或全自动化的操作，减少人工干预，降低操作人员的技术要求，提高工作效率。