[发明专利]一种螺旋焊管管径在线自动测量装置及方法

权利要求书

1.一种螺旋焊管管径在线自动测量装置，包括：点激光传感器(1)，传感器安装座(2)，旋转轴(3)，电滑环(4)，承力支座(5)，联轴器(6)，直流电机(7)，电动位移台(8)，位移台滑块(9)，位移台驱动电机(10)，悬臂(11)。测量时，点激光传感器(1)伸入螺旋焊管内，通过直流电机(7)驱动旋转轴(3)旋转，带动点激光传感器(1)连续旋转，完成对螺旋焊管管径内径的在线自动测量。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋焊管管径在线自动测量装置，其特征在于：点激光传感器(1)安装在传感器安装座(2)上，传感器安装座(2)与旋转轴(3)连接，旋转轴(3)穿过承力支座(5)内的轴承与联轴器(6)连接，联轴器(6)的另一端与直流电机(7)输出轴连接；电滑环(4)为空心环状结构，套在旋转轴(3)上，动子部分与旋转轴(3)连接，定子部分与承力支座(5)连接；承力支座(5)与悬臂(11)连接，悬臂(11)与位移台滑块(9)连接，位移台滑块(9)安装在电动位移台(8)上。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋焊管管径在线自动测量装置，其特征在于：点激光传感器(1)的信号线和供电线通过电滑环(4)进行转接，以便在连续旋转时不造成线缆缠绕。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋焊管管径在线自动测量装置，其特征在于：直流电机(7)输出轴通过联轴器(6)与旋转轴(3)连接，也即直流电机(7)直接驱动旋转轴(3)以及安装在旋转轴(3)上的点激光传感器(1)。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋焊管管径在线自动测量装置，其特征在于：位移台滑块(9)在位移台驱动电机(10)的作用下可上下移动，进而调整点激光传感器(1)的上下位置，以适应不同管径的测量。

6.一种螺旋焊管管径在线自动测量方法，步骤包括：

(1)控制电动位移台(8)调整点激光传感器(1)的上下位置，通过人眼观测，使点激光传感器(1)大致位于螺旋焊管中心；

(2)控制直流电机(7)驱动旋转轴(3)旋转，带动点激光传感器(1)旋转360度；

(3)处理点激光传感器(1)的测量数据，得到螺旋焊管的直径和椭圆度。

7.根据权利要求6所述的一种螺旋焊管管径在线自动测量方法，其特征在于：所述步骤(3)的具体操作步骤为：

①将点激光传感器(1)的测量数据对(u_i,v_i,w_i)表示成极坐标形式(ρ_i,θ_i)，其中θ_i＝i·[2π/(t·f)]，f为点激光传感器(1)的测量频率，t为测量时间，i取值范围为1到t·f；

②将数据对(ρ_i,θ_i)投影在直角坐标上，得到直角坐标数据对(x_i,y_i)，其中x_i＝ρ_i·cosθ_i,y_i＝ρ_i·sinθ_i；

③建立测量圆的方程(x-a)²+(y-b)²＝c²，将直角坐标数据对(x_i,y_i)代入测量圆方程，利用最小二乘法，求出最佳的参数a、b、c，即得到圆的直径c和圆心坐标(a,b)，所得到的直径c即为螺旋焊管的直径；

④求点(x_i,y_i)和圆心(a,b)的连线与测量圆的两个交点，将两个交点之间的距离记为d_i，则椭圆度γ＝max(d_i)-min(d_i)。