一种长管道内壁尺寸精度与内壁表面缺陷的测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种长管道内径尺寸精度检测和内壁表面缺陷的测量装置和测量方法。所述装置的可调整基座上设有两个运动平台，分别位于被测管道的两端；每个运动平台上安装一个回转盘驱动机构，回转盘驱动机构驱动回转盘转动；钢丝绳导轨两端连接回转盘并张紧，测量传感器组件可滑动的安装于钢丝绳导轨上；回转盘上还设有可伸缩的测量传感器拉绳，用于拉动测量传感器组件移动；控制单元与回转盘驱动机构相连以控制回转盘转动角度，与拉绳收放机构相连以控制测量传感器组件在被测管道中的轴向位置，还与可调整基座相连以控制运动平台的位置，以适应不同尺寸的被测管道。本发明专利技术解决了长管路内壁尺寸精度和表面缺陷检测难度大、检测精度不高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种长管道内壁尺寸精度与内壁表面缺陷的测量装置
本专利技术涉及高精度检测
，更具体涉及一种长管道内径尺寸精度检测和内壁表面缺陷的测量装置。
技术介绍
长管道在实际生产生活中应用十分广泛，由于各种复杂的使用环境因素，在生产和使用过程中经常出现弯曲变形以及管壁表面缺陷等问题，造成产品不合格、使用效果不佳、物料泄露等问题，甚至产生安全隐患，因此需要合适的检测方法和测试装置对长管道零件内部进行检测。目前长管道内壁圆柱度和表面缺陷检测的实现依然难度较大，主要有人工、测杆和管道机器人三种测试方式。人工方式通常是质检员使用直角尺和水平尺来测量端口处的圆的直径，针对不同规格不同环境的长管道检测难度大，准确性无法保证。测杆式检测装置一般是使用长杆携测头深入管内测量，测头从测量装置主体伸出，将管壁形变转化成测量头形变，通过传感器接收形变信号，然而，这种方法由于长距离状态下长杆形变量过大，并且测量头与管壁接触过程中容易对被测管造成损伤。管道机器人测试是一种使用较多的方法，即机器人携带检测传感器进入管道内进行测量，但该方法对机器人运动控制稳定性和精度要求很高，且机器人在前进过程中容易出现打滑、转动等问题，从而影响检测精度，因此实现难度较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种长管道内径精度检测和内壁表面缺陷的检测装置。该专利技术采用非接触式测量，稳定性好、测试精度高、适用性强、操作可靠，解决了长管路内壁尺寸精度和表面缺陷检测难度大、检测精度不高的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种长管道内径尺寸精度检测和内壁表面缺陷的测量装置，包括：可调整基座、一对回转盘、回转盘驱动机构、钢丝绳导轨组件、测量传感器拉绳、拉绳收放机构、测量传感器组件、反馈传感器组件和控制单元；所述可调整基座上设有两个运动平台，分别位于被测管道的两端；每个运动平台上安装一个回转盘驱动机构，回转盘驱动机构驱动回转盘转动；运动平台用于调节回转盘的位置，使得两个回转盘位置相对应，以适应不同尺寸的被测管道；钢丝绳导轨组件由N根钢丝绳导轨组成；钢丝绳导轨两端连接回转盘，使用时钢丝绳导轨张紧，测量传感器组件可滑动的安装于钢丝绳导轨上；N根钢丝绳导轨在同一回转盘上的连接位置关于回转盘中心对称分布；N为大于1的正整数；两根测量传感器拉绳设置在测量传感器组件的两侧；测量传感器拉绳一端固定在测量传感器组件上，另一端通过拉绳收放机构固定在其中一个回转盘上，利用拉绳收放机构实现拉绳的收放；控制单元与回转盘驱动机构相连以控制回转盘转动角度，与拉绳收放机构相连以控制测量传感器组件在被测管道中的轴向位置，还与可调整基座相连以控制运动平台的位置，以适应不同尺寸的被测管道；反馈传感器组件包括用于测量运动平台位置的传感器，用于测量回转盘转动角度的传感器，以及用于测量测量传感器拉绳移动位移与速度的传感器；传感器采集量反馈给所述控制单元形成闭环控制。优选地，可调整基座由两个分离的升降组件构成；每个升降组件均包括直线导轨、运动平台、底座、升降驱动机构和光栅尺；直线导轨垂直固定在底座上，运动平台可滑动的安装于直线导轨的滑道上，升降驱动机构用于驱动所述运动平台在直线导轨上的滑动；光栅尺安装在升降平台上用来精确检测回转盘实际高度并反馈给控制单元。优选地，所述回转盘包括回转盘体和转轴；回转盘驱动机构为带减速机的步进电机；所述转轴通过轴承座支撑，轴承座固定在运动平台上；所述转轴一侧通过绕性联轴器连接所述带减速机的步进电机，另一侧联接回转盘体；所述转轴还穿过空心轴式光电编码器；控制单元连接空心轴式光电编码器形成回转盘转动角度的负反馈，对所述步进电机进行闭环控制，从而实现转盘转动到设定的角度。优选地，钢丝绳导轨组件中的每一根钢丝绳导轨的一端通过收线器固定在一个回转盘上，另一端通过张力调节螺钉固定于另一回转盘上，通过拧动张力调节螺钉分别调节每条钢丝绳导轨的张紧力，使钢丝绳导轨保持直线度要求；所述收线器由发条弹簧和转动机构组成，用于在钢丝绳导轨所述另一端自由时将其自动收回到自动收线器内。优选地，所述拉绳收放机构包括收放线辊、第二轴承座、收放卷步进电机；测量传感器拉绳缠绕在收放线辊上；收放线辊通过第二轴承座安装在回转盘上，收放线辊通过联轴器与收放卷步进电机的电机轴连接，收放卷步进电机带动收放线辊正向或反向转动，通过放出和收回测量传感器拉绳带动测量传感器组件移动。优选地，所述拉绳收放机构进一步包括牵引测量导向轮和力传感器；所述用于测量测量传感器拉绳移动位移与速度的传感器采用增量式编码器实现；每个回转盘上均设有牵引测量导向轮，从收放线辊出发的测量传感器拉绳通过牵引测量导向轮后连接到测量传感器组件；力传感器设置在其中一个回转盘处，该侧回转盘上的牵引测量导向轮通过力传感器固定于回转盘，力传感器通过测量牵引测量导向轮受拉绳的拉力，从而实现测量传感器拉绳的张力检测；增量式编码器安装在一侧回转盘的牵引测量导向轮的转轴上，增量式编码器通过牵引测量导向轮的转动反馈测量传感器拉绳的移动位移与速度。优选地，该装置进一步包括上位计算机，用于向控制单元发送运动指令、监控运行状态、实时采集测量传感器数据，并进行计算处理，最终得到长管道内壁尺寸精度和内壁表面缺陷及定位；当检测管道内径精度时，所述检测传感器组件基于激光测距传感器实现；当检测内壁缺陷时，所述检测传感器组件基于图像传感器实现。本专利技术还提供了一种长管道内径尺寸精度检测和内壁表面缺陷的测量方法，采用上述任意一种测量装置，该方法为截面检测方案或母线检测方案：所述截面检测方案为：测量传感器组件置于张紧的钢丝绳导轨上，调整运动平台的位置，使得测量传感器组件能够沿着钢丝绳导轨在被测管道内移动；控制单元通过拉绳收放机构控制测量传感器拉绳放出或收回，带动检测传感器组件从管道一端进入，停留在第一个检测位置上；在该检测位置处，通过回转盘驱动机构控制两侧回转盘同时绕水平轴方向转动，检测传感器组件随回转盘旋转一周，得到该位置管壁一周的截面数据；重复前进、停止、旋转测量的过程，直至检测传感器组件管道从另一端出管，停止检测，此时获得完整的管内壁数据；所述母线检测方案为：测量传感器组件置于张紧的钢丝绳导轨上，调整运动平台的位置，使得测量传感器组件能够沿着钢丝绳导轨在被测管道内移动；控制单元通过回转盘驱动机构控制两侧两个回转盘同步旋转至某一角度停止；控制单元通过拉绳收放机构控制测量传感器拉绳放出或收回，带动检测传感器组件由从管道一端进入，穿过整个被测管道后从另一端出管，得到该角度位置下整段管壁数据；然后控制两侧的回转盘同步转动至另一个角度，检测传感器组件测量该角度位置下整段管壁数据；重复以上过程，直至回转盘转过一周，停止检测，此时已经获得完整的管内壁数据。优选地，在执行所述截面检测方案和母线检测方案之前，进一步包括检测准备工作，具有如下步骤：步骤一：安装钢丝绳导轨和测量传感器拉绳，钢丝绳导轨从设置在回转盘上的收线器抽出并伸进被测管道，从另一侧伸出管道后固定在对端回转盘的张力调节螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长管道内径尺寸精度检测和内壁表面缺陷的测量装置，其特征在于，包括：可调整基座、一对回转盘、回转盘驱动机构、钢丝绳导轨组件、测量传感器拉绳、拉绳收放机构、测量传感器组件、反馈传感器组件和控制单元；/n所述可调整基座上设有两个运动平台，分别位于被测管道的两端；每个运动平台上安装一个回转盘驱动机构，回转盘驱动机构驱动回转盘转动；运动平台用于调节回转盘的位置，使得两个回转盘位置相对应，以适应不同尺寸的被测管道；/n钢丝绳导轨组件由N根钢丝绳导轨组成；钢丝绳导轨两端连接回转盘，使用时钢丝绳导轨张紧，测量传感器组件可滑动的安装于钢丝绳导轨上；N根钢丝绳导轨在同一回转盘上的连接位置关于回转盘中心对称分布；N为大于1的正整数；/n两根测量传感器拉绳设置在测量传感器组件的两侧；测量传感器拉绳一端固定在测量传感器组件上，另一端通过拉绳收放机构固定在其中一个回转盘上，利用拉绳收放机构实现拉绳的收放；/n控制单元与回转盘驱动机构相连以控制回转盘转动角度，与拉绳收放机构相连以控制测量传感器组件在被测管道中的轴向位置，还与可调整基座相连以控制运动平台的位置，以适应不同尺寸的被测管道；/n反馈传感器组件包括用于测量运动平台位置的传感器，用于测量回转盘转动角度的传感器，以及用于测量测量传感器拉绳移动位移与速度的传感器；传感器采集量反馈给所述控制单元形成闭环控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种长管道内径尺寸精度检测和内壁表面缺陷的测量装置，其特征在于，包括：可调整基座、一对回转盘、回转盘驱动机构、钢丝绳导轨组件、测量传感器拉绳、拉绳收放机构、测量传感器组件、反馈传感器组件和控制单元；
所述可调整基座上设有两个运动平台，分别位于被测管道的两端；每个运动平台上安装一个回转盘驱动机构，回转盘驱动机构驱动回转盘转动；运动平台用于调节回转盘的位置，使得两个回转盘位置相对应，以适应不同尺寸的被测管道；
钢丝绳导轨组件由N根钢丝绳导轨组成；钢丝绳导轨两端连接回转盘，使用时钢丝绳导轨张紧，测量传感器组件可滑动的安装于钢丝绳导轨上；N根钢丝绳导轨在同一回转盘上的连接位置关于回转盘中心对称分布；N为大于1的正整数；
两根测量传感器拉绳设置在测量传感器组件的两侧；测量传感器拉绳一端固定在测量传感器组件上，另一端通过拉绳收放机构固定在其中一个回转盘上，利用拉绳收放机构实现拉绳的收放；
控制单元与回转盘驱动机构相连以控制回转盘转动角度，与拉绳收放机构相连以控制测量传感器组件在被测管道中的轴向位置，还与可调整基座相连以控制运动平台的位置，以适应不同尺寸的被测管道；
反馈传感器组件包括用于测量运动平台位置的传感器，用于测量回转盘转动角度的传感器，以及用于测量测量传感器拉绳移动位移与速度的传感器；传感器采集量反馈给所述控制单元形成闭环控制。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，可调整基座由两个分离的升降组件构成；每个升降组件均包括直线导轨、运动平台、底座、升降驱动机构和光栅尺；直线导轨垂直固定在底座上，运动平台可滑动的安装于直线导轨的滑道上，升降驱动机构用于驱动所述运动平台在直线导轨上的滑动；光栅尺安装在升降平台上用来精确检测回转盘实际高度并反馈给控制单元。


3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述回转盘包括回转盘体和转轴；回转盘驱动机构为带减速机的步进电机；所述转轴通过轴承座支撑，轴承座固定在运动平台上；所述转轴一侧通过绕性联轴器连接所述带减速机的步进电机，另一侧联接回转盘体；所述转轴还穿过空心轴式光电编码器；控制单元连接空心轴式光电编码器形成回转盘转动角度的负反馈，对所述步进电机进行闭环控制，从而实现转盘转动到设定的角度。


4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，钢丝绳导轨组件中的每一根钢丝绳导轨的一端通过收线器固定在一个回转盘上，另一端通过张力调节螺钉固定于另一回转盘上，通过拧动张力调节螺钉分别调节每条钢丝绳导轨的张紧力，使钢丝绳导轨保持直线度要求；所述收线器由发条弹簧和转动机构组成，用于在钢丝绳导轨所述另一端自由时将其自动收回到自动收线器内。


5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拉绳收放机构包括收放线辊、第二轴承座、收放卷步进电机；测量传感器拉绳缠绕在收放线辊上；收放线辊通过第二轴承座安装在回转盘上，收放线辊通过联轴器与收放卷步进电机的电机轴连接，收放卷步进电机带动收放线辊正向或反向转动，通过放出和收回测量传感器拉绳带动测量传感器组件移动。


6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述拉绳收放机构进一步包括牵引测量导向轮和力传感器；所述用于测量测量传感器拉绳移动位移与速度的传感器采用增量式编码器实现；每个回转盘上均设有牵引测量导向轮，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军政，袁国军，汪首坤，赵江波，沈伟，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11