管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，包括轴向移动装置和径向移动装置，轴向移动装置上设置有V型槽和夹持皮带，V型槽和夹持皮带用于固定被测管件，径向移动装置与水平的承载台连接，承载台上设置有电机，电机与连接有一个带缝圆盘，缝圆盘的上方设置有光电传感器。本发明专利技术还公开了利用该检测装置进行的检测方法，包括步骤，采集待测管件无沟槽的内壁数据信号；采集待测管件有沟槽的内壁数据信号；利用上位机进行数据处理，拟合并计算出待测管件无沟槽内壁圆的半径以及环形沟槽拟合圆的半径；计算求出管内窄沟槽的深度h和弧长s；对沟槽位置进行标记。本发明专利技术解决目前管内环形窄沟槽几何参数的检测难题。

Device and method for detecting circumferential geometric parameters of annular narrow groove

The invention discloses a detection tube circumferential annular narrow groove geometric parameters including axial device, mobile device and radial moving device, axial moving device is provided with a V shaped groove and the clamping belt, V groove and the clamping belt for fixing the test tube, the mobile device and the radial horizontal bearing connected and the bearing platform is provided with a motor, and the motor is connected with a slotted disc, a slit photoelectric sensor is arranged above the disc. The invention also discloses a detection method, the detection device comprises the steps of collecting data to measure the signal of the inner wall of tube without groove; the measured pipe inner wall data acquisition signal channel; data processing by PC, fitting and calculate the test tube without groove radius and inner annular groove fitting the radius of the circle; calculate the tube narrow groove depth h and arc length s; mark groove position. The invention solves the difficult problem of detecting the geometric parameters of the annular narrow groove in the pipe at present.

【技术实现步骤摘要】
管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置及检测方法
本专利技术自动检测
，具体涉及一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，本专利技术还涉及利用该检测装置进行检测的方法。
技术介绍
近年来，出于工业生产和生活的需要，对精密管件内沟槽的精度要求也越来越高。主要应用在航空航天、兵器制造、交通运输、机器制造、核工业、石油探测、医疗和城市地下管道等领域。这些形状、大小、材质各异的管件在生产时和使用过程中的相关参数都需要严格的检测。由于管件内腔的封闭性、不可见性、空间狭小性、内沟槽狭窄性和环形沟槽弧长不易测量等因素给管内环形沟槽的几何参数检测带来了很大困难，而传统的方法并不能满足测量要求。因此如何快速有效地检测管内周向环形窄沟槽的几何参数是具有实用价值意义的，并且一直以来都是一个难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，解决目前管内环形窄沟槽几何参数的检测难题。本专利技术所采用的技术方案是,一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，包括轴向移动装置和径向移动装置，轴向移动装置上设置有V型槽和夹持皮带，V型槽和夹持皮带用于固定被测管件，径向移动装置与水平的承载台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，其特征在于，包括轴向移动装置(16)和径向移动装置(10)，所述的轴向移动装置(16)上设置有V型槽(1)和夹持皮带(15)，所述的V型槽(1)和夹持皮带(15)用于固定被测管件(2)，所述的径向移动装置(10)与水平的承载台(9)连接，所述的承载台(9)上设置有电机(8)，所述的电机(8)与连接有一个带缝圆盘(7)，所述的缝圆盘(7)的上方设置有光电传感器(12)。

【技术特征摘要】
1.一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，其特征在于，包括轴向移动装置(16)和径向移动装置(10)，所述的轴向移动装置(16)上设置有V型槽(1)和夹持皮带(15)，所述的V型槽(1)和夹持皮带(15)用于固定被测管件(2)，所述的径向移动装置(10)与水平的承载台(9)连接，所述的承载台(9)上设置有电机(8)，所述的电机(8)与连接有一个带缝圆盘(7)，所述的缝圆盘(7)的上方设置有光电传感器(12)。2.根据权利要求(1)所述的管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，其特征在于，所述的电机(8)连接有台架(14)，所述的台架(14)与电机(8)之间设置有一个轴承(13)，所述的轴承(13)用于支撑台架(14)；所述的台架(13)上安装有激光位移传感器(6)，所述的台架(14)还连接有延伸支架(4)，所述的延伸支架(4)的末端有一个透光小孔(4-1)，在所述透光小孔(4-1)的上方安装有全反射棱镜(3)，所述的延伸支架(4)伸入被测管件(2)的内部。3.根据权利要求1所述的管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，其特征在于，所述的带缝圆盘(7)的边缘开有一条定位缝(7-1)；在所述的电机(8)的后方设置有旋转编码器(11)。4.根据权利要求1所述的管内周向环形窄沟槽几何参数检测装置，其特征在于，由激光位移传感器(6)发射的激光光线(5)经过全反射棱镜(3)后，与被测管件的中心轴线垂直，射向被测管件的内表面。5.一种管内周向环形窄沟槽几何参数检测方法，利用了权利要求1所述的检测装置，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，采集待测管件无沟槽的内壁数据信号；步骤2，采集待测管件有沟槽的内壁数据信号；步骤3，利用上位机进行数据处理，拟合并计算出待测管件无沟槽内壁圆的半径以及环形沟槽拟合圆的半径；步骤4，计算求出管内窄沟槽的深度h和弧长s；步骤5，对沟槽位置进行标记。6.根据权利要求5所述的管内周向环形窄沟槽几何参数检测方法，其特征在于，所述的步骤1具体为，首先上电检查，若装置各部分工作正常则开始测量；先操作轴向移动装置(16)让激光光线(5)照射到环形窄沟槽旁边(2)到3毫米处的管壁上，然后开启电机(8)；电机(8)控制带缝圆盘(7)开始旋转，当带缝圆盘(7)的定位细缝(7-1)经过光电传感器(12)时即经过绝对零位时，旋转编码器(11)发出脉冲，同时下位机拾取激光位移传感器(6)所检测到的数据，即旋转编码器每旋转过一个角度当量时旋转中心到管壁的距离，设为ei(i＝0,1,2…N,N为一个圆周采集点个数)；直到带缝圆盘(7)的定位细缝(7-1)再次经过光电传感器(12)时即再次经过绝对零位时数据采集结束，电机反转还原至初始测量位置，以防电线及传输线的多次缠绕。7.根据权利要求5所述的管内周向环形窄沟槽几何参数检测方法，其特征在于，所述的步骤2具体为，操作轴向移动装置(16)，使激光光线(5)照射到沟槽内；同上述操作，电机(8)开启，开始采集有沟槽的圆周的数据，即旋转编码器每旋转过一个角度当量时旋转中心到管壁的距离，设为fi(i＝0,1,2…N,N为一个圆周采集点个数)；同样第二次到达绝对零位时，即当带缝圆盘(7)完成一周旋转时，采集结束，电机再次反转还原至初始测量位置。8.根据权利要求5所述的管内周向环形窄沟槽几何参数检测方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：步骤3.1，将步骤1和步骤2中下位机(单片机)所采集的数据上传至上位机(计算机)后，将待测管件的无沟槽的圆周数据ei与待测管件的有沟槽的圆周数据fi进行比较；步骤3.2，进行拟合计算，求出待测管件的无沟槽内壁拟合圆的半径；设激光光线的回转中心为坐标原点，通过绝对零位后所采集的第一个点与回转中心的连线为纵坐标，过回转中心并垂直于纵坐标的直线为横坐标；设管内壁各采集点的坐标为(Xi,Yi)(i＝0,1,2,3…N，N为一个圆周采集点个数)，(A,B)是拟合后的圆心坐标，R1为无沟槽管内壁的拟合圆半径，R2为沟槽拟合圆半径；已知旋转编码器每旋转一个当量的角度为设采集每一个数据时已旋转过的角度为θi，则根据步骤1所采集的数据ei可计算得出无沟槽管内壁各采集点的坐标，Xi＝eisinθiYi＝eicosθi接下来根据最小二乘法拟合曲线的方法来计算拟合圆半径，设(x,y)为离散点坐标：R12＝(x-A)2+(y-B)2＝x2-2Ax+A2+y2-2By+B2令a＝-2A,b＝-2B,c＝A2+B2-R12可以推出圆的另一种表达形式：x2+y2+ax+by+c＝0则只需求出a,b,c即可求出拟合圆的半径参数：设无沟槽管内壁各采集点到拟合圆心的距离为di，则di2＝(Xi-A)2+(Yi-B)2采集点到圆心的距离与半径的平方差为：σi＝di2-R12＝(Xi-A)2+(Yi-B)2-R12＝Xi2+Yi2+aXi+bYi+c设F(a,b,c)为σi的平方和，则F(a,b,c)＝∑σi2＝∑(Xi2+Yi2+aXi+bYi+c)2求参数a,b,c使得F(a,b,c)的值最小；F(a,b,c)分别对a,b,c求偏导，令偏导等于0，即可得到F(a,b,c)的最小值；由①×N-③×∑Xi得：(N∑Xi2-∑Xi∑Xi)a+(N∑XiYi-∑Xi∑Yi)b+N∑Xi3+N∑...

【专利技术属性】
技术研发人员：于殿泓，尹熇，李琳，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61