[发明专利]管道尺寸测量系统

说明书

本文提供了测量系统，包括用于接收管道段(112；212)的测微计组件(120；220；320)，该测微计组件包括围绕管道段设置的多个非接触式光学测微计(122A‑B；222A‑B；322A‑B)，用于在沿管道段的圆周的第一多个位置处测量外径(OD)。测量系统进一步包括用于从光学测微计组件接收管道段的位移计组件(128；228；328)，该位移计组件包括围绕管道段设置的多个非接触式测量计，该多个非接触式测量计用于在沿管道段的圆周的第二多个位置处测量壁厚。控制器(132；232)接收OD测量和厚度测量，并基于玻璃管道段的折射率、OD测量和厚度测量来确定玻璃管道段的内径和同心度。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求于2017年11月30日提交的美国临时专利申请序列No.62/592,787的优先权，本申请基于该临时专利申请的内容并且该临时专利申请的内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开大体涉及尺寸测量系统领域，更具体地，涉及确定透明玻璃管道(tubing)的尺寸特性的管道测量系统。

背景技术

传统上，玻璃管(tube)可以使用通常被称为“丹纳法(Danner process)”的工艺制造。在丹纳法中，将连续的熔融玻璃流从输送设备分配到芯棒的外表面上，该芯棒放置在绕其纵轴旋转的钢轴上。芯棒相对于水平面倾斜，使得在重力的作用下，由于芯棒的旋转运动，熔融玻璃逐渐呈管的形状。当玻璃沿着芯棒向下流向下游端时，玻璃会逐渐冷却。在下游端离开芯棒后，用拉拔机水平地拉拔(draw)预制管，同时将空气吹过管的内部。在丹纳法中，与芯棒接触的熔融玻璃(即，芯棒与玻璃流的界面处的玻璃)继续形成玻璃管的内表面。

玻璃管也可以由通常被称为“维洛法(Vello process)”的工艺形成。在维洛法中，玻璃管是通过使熔融玻璃围绕已知直径的模具(也被称为“钟形头”或“钟”)流动形成的。使用钟定位设备将钟定位在包含熔融玻璃的玻璃输送槽的开口内。钟定位设备可以用于调整钟在玻璃输送槽的开口内的位置，以使得由此产生的管道具有所需的内径和壁厚(本文也称为“侧线(siding)”)。一旦钟被定位在玻璃输送槽的开口内的所需位置处，钟在开口内的进一步移动可能导致管道侧线变化。可能发生非故意的钟移动，并导致管道在侧线上的变化超过允许的变化。也就是说，所得管道的壁厚不符合规格。此类管道被丢弃，导致制造效率降低和制造成本增加。

为了试图减轻这种管道缺陷，一些现有技术方法通过例如“非接触”测量的方式在紧接形成步骤的下游测量玻璃管的形状缺陷，以便干预正好位于测量步骤上游的形成步骤。此外，在一些现有技术方法中，玻璃管的厚度的确定可以用于获取管内径的间接测量，否则由于难以将测量仪器的传感器元件放入管内而在自动生产线上难以测量。

然而，用于测量透明玻璃管外径(OD)、内径(ID)和壁厚的传统测量技术不够精确。例如，使用手持式卡尺进行的测量，或在上釉前使用照相机捕获切割管道图像的测量，无法精确测量到小于5μm。尽管可以使用单轴非接触式测微计，但这些类型的测微计不太可靠，因为失圆度(out-of-round)(OOR)通常会影响直径读数的准确度。

因此，期望提供一种非接触式尺寸测量系统，其确保在透明玻璃管上的多个位置处准确测量OD、ID和壁厚，以提供关于玻璃管的尺寸特性的反馈。

发明内容