一种测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺及其测量方法技术

本发明专利技术涉及一种测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺及其测量方法，解决现有游标卡尺测量钢管外径极值及椭圆度时，工作强度较大、测量值准确性差、重复性差的问题。该游标卡尺包括尺身、固定测量爪、伸缩机构、测量动尺和定位动尺；固定测量爪固定设置在尺身上，尺身上设置有定栅和定位刻度线；测量动尺包括活动测量爪、数显组件和锁紧螺钉，活动测量爪安装在尺身上，活动测量爪内侧设置有动栅传感器；数显组件固定设置在活动测量爪上，且设有数据处理芯片和显示屏，锁紧螺钉设置在活动测量爪上；定位动尺包括活动定位爪和锁紧螺钉，活动定位爪安装在尺身上；活动定位爪上设置有读数基准线；活动测量爪和活动定位爪通过伸缩机构连接。

An intelligent vernier caliper for measuring extreme value and ellipticity of outer diameter and its measuring method

The invention relates to an intelligent vernier caliper for measuring the extremum and ellipticity of outer diameter and a measuring method thereof, which solves the problems of large working intensity, poor accuracy and poor repeatability in measuring the extremum and ellipticity of outer diameter of steel pipe by existing vernier calipers. The vernier caliper consists of a ruler body, a fixed measuring claw, a telescopic mechanism, a measuring moving ruler and a positioning moving ruler; a fixed measuring claw is fixed on the ruler body, and a fixed grid and a positioning calibration line are arranged on the ruler body; a measuring moving measuring ruler includes a moving measuring claw, a digital display assembly and a locking screw; a moving measuring claw is installed on the ruler body, and a moving measuring claw is movable. A moving grid sensor is arranged on the inner side, a digital display module is fixed on the movable measuring claw, and a data processing chip and a display screen are provided, and the locking screw is arranged on the movable measuring claw. The movable measuring paws and the movable positioning claws are connected by a telescopic mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺及其测量方法
本专利技术涉及钢管等圆柱体外径测量领域，具体涉及一种测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺及其测量方法。
技术介绍
钢管是石油天然气开采和输送过程中必不可少的装备。钢管外径极值(包括最大值和最小值)以及椭圆度是衡量钢管精度的重要参数，尤其为管端外径极值和椭圆度，是影响后续加工精度和现场施工的重要因素。目前在钢管生产检验、现场验收等过程中，钢管外径极值和椭圆度的测量主要为人工采用游标卡尺的测量方式，具体操作为：在钢管某一截面上选取几个相位或者连续测量外径，在测量过程中时刻观察卡尺示值，记录测得的最大值和最小值，并计算其椭圆度，但是此种测量方式存在以下缺点：1.测量过程中需要一直用力推动卡尺的活动测量爪，使卡尺的两个测量爪均与钢管外壁保持良好接触，工作强度较大，尤其是连续测量大管径钢管时；2.采用选取几个相位位置测量方案时，难以保证所选取的测量位置包括外径最大和最小位置；3.采用连续测量方案时，需要将卡尺在同一截面上绕待测钢管的轴线旋转，在此过程中难以保证两个测量爪始终与钢管外壁保持良好接触，并且在连续测量过程中读取数据，捕捉最大值和最小值的难度大，准确性差；4.测量结果受测量人员影响较大，不同测量人员所测量的极值和椭圆度有可能存在一定程度的差异；以上缺点导致所测得极值和椭圆度的可靠性和重复性较差，直接影响钢管外径的检验和质量控制，也经常导致不同检验机构或检验人同对钢管外径极值和椭圆度的检验结果存在争议。
技术实现思路
为了解决现有游标卡尺测量钢管外径极值及椭圆度时，工作强度较大、测量值准确性差、重复性差的问题，本专利技术提供一种测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺及其测量方法，该游标卡尺不仅能够准确、方便、快速测量管外径极值，并自动计算外径椭圆度和平均值，且还能通过显示屏直接读取外径的最大值、最小值以及椭圆度和平均值。本专利技术解决上述问题的技术方案是，一种测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺，包括尺身、固定测量爪、伸缩机构、测量动尺和定位动尺；所述固定测量爪固定设置在尺身上；所述尺身上设置有定栅和定位刻度线；所述测量动尺包括活动测量爪、数显组件和锁紧螺钉，所述活动测量爪安装在尺身上，并能沿尺身滑动，所述活动测量爪内侧设置有动栅传感器，所述动栅传感器与数显组件连接，动栅传感器与定栅组成位移检测组件；所述数显组件固定设置在活动测量爪上，且设有数据处理芯片和显示屏，所述锁紧螺钉设置在活动测量爪上，用于对活动测量爪锁紧；所述定位动尺包括活动定位爪和锁紧螺钉，所述活动定位爪安装在尺身上，并能沿尺身滑动；所述活动定位爪上设置有读数基准线，所述锁紧螺钉设置在活动定位爪上，用于对活动定位爪锁紧；所述活动测量爪和活动定位爪通过多个伸缩机构连接。进一步地，所述伸缩机构包括伸缩杆、弹簧、套筒；所述套筒与活动定位爪固定连接，弹簧安装在套筒内，所述伸缩杆的一端与活动测量爪固定连接，另一端设置在套筒内并压缩弹簧。进一步地，所述数显组件的表面上设置有与数据处理芯片相连接的操作按键，所述操作按键包括开关按键、公英制切换按键、归零按键、最小值按键、最大值按键、椭圆度按键、平均值按键、测量启动按键和/或测量停止按键。进一步地，所述数显组件下端设有电池座，所述电池座内安装有电池。进一步地，所述活动测量爪和固定测量爪的测量端为锥形。进一步地，所述活动测量爪和固定测量爪的测量端设有缺口。进一步地，所述定栅和定位刻度线均刻蚀在尺身上。同时，本专利技术还提供一种基于上述智能游标卡尺的测量方法，包括以下步骤：1)移动定位动尺并通过伸缩机构带动测量动尺在尺身上滑动，使定位动尺的读数基准线与被测钢管公称外径或估测外径值一致的定位刻度线对齐，通过锁紧螺钉固定定位动尺；2)将测量动尺向定位动尺方向移动，使固定测量爪和活动测量爪之间的距离大于被测钢管外径，并拧紧锁紧螺钉以固定测量动尺；3)移动游标卡尺，使被测钢管在固定测量爪和活动测量爪之间，松开锁紧螺钉，使活动测量爪在伸缩机构的作用下带动测量动尺滑动，并使固定测量爪和活动测量爪卡紧被测钢管外表面；4)转动尺身，使游标卡尺绕被测钢管的轴线匀速旋转至少180度，显示屏上显示实时测量数据，同时，数据处理芯片根据测量数据，实时更新记录的最大值和最小值；5)游标卡尺绕被测钢管的轴线旋转超过180度后，游标卡尺停止测量，将测量动尺向定位动尺方向移动，并取下卡尺，测量完成。进一步地，步骤1)之前还包括设置测量零位步骤：具体为松开锁紧螺钉，推动定位动尺并带动测量动尺移动，使活动测量爪与固定测量爪良好接触，按下归零按键，设置测量零位完成。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术智能游标卡尺能够在不持续施加外力作用的情况下，连续测量钢管同一截面不同相位处的外径，并使固定测量爪和活动测量爪在测量过程中始终与钢管外表面保持良好接触，既提高测量准确度和可靠性，又降低工作强度，提高测量效率。2.本专利技术智能游标卡尺的活动定位爪，通过多个均匀分布的伸缩机构对活动测量爪起到有效支撑作用，既能保证固定测量爪和活动测量爪在测量过程中始终与钢管外表面良好接触，又使测量动尺不受额外力的影响，不仅提高了测量的准确性，也有效减少了测量动尺和尺身结合面的磨损，延长使用寿命。3.本专利技术智能游标卡尺在测量过程中，能够显示实时测量数据，并记录不断更新的最小值和最大值。4.本专利技术智能游标卡尺测量结束后，通过操作按键，能够方便地直接读取本次测量的最小值、最大值、椭圆度和平均值。5.本专利技术智能游标卡尺不仅能够快速、准确测量和记录钢管同一截面上最大值、最小值和椭圆度，而且使用方便，测量效率高。附图说明图1为本专利技术智能游标卡尺结构图；图2为本专利技术智能游标卡尺的数显组件放大图。图3为本专利技术智能游标卡尺的动栅传感器示意图。附图标记：1-固定测量爪，2-尺身，3-被测钢管，4-定栅，5-定位刻度线，6-活动测量爪，7-数显组件，8-锁紧螺钉，9-伸缩杆，10-测量动尺，11-套筒，12-弹簧，13-锁紧螺钉，14-读数基准线，15-定位动尺，16-活动定位爪，17-伸缩机构，18-最小值按键，19-最大值按键，20-椭圆度按键，21-平均值按键，22-测量启动按键，23-测量停止按键，24-归零按键，25-公英制切换按键，26-开关按键，27-显示屏，28-动栅传感器。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的内容作进一步详细描述：如图1所示的测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺，包括尺身2、固定测量爪1、伸缩机构17、测量动尺10和定位动尺15；固定测量爪1固定设置在尺身2上；尺身2上设置有定栅4和定位刻度线5；测量动尺10包括活动测量爪6、数显组件7、锁紧螺钉8，活动测量爪6安装在尺身2上，并能沿尺身2滑动，且设置有动栅传感器28，动栅传感器28与数显组件7连接；数显组件7固定设置在活动测量爪6上，且设有数据处理芯片实时显示测量值，锁紧螺钉8设置在活动测量爪6上，用于对活动测量爪6锁紧；定位动尺15包括活动定位爪16和锁紧螺钉13，活动定位爪16安装在尺身2上，并能沿尺身2滑动；活动定位爪16上设置有读数基准线14，锁紧螺钉13设置在活动定位爪16上，用于对活动定位爪16锁紧；活动测量爪6和活动定位爪16通过多个均匀布置的伸缩机构17连接，测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺，其特征在于：包括尺身(2)、固定测量爪(1)、伸缩机构(17)、测量动尺(10)和定位动尺(15)；所述固定测量爪(1)固定设置在尺身(2)上；所述尺身(2)上设置有定栅(4)和定位刻度线(5)；所述测量动尺(10)包括活动测量爪(6)、数显组件(7)和锁紧螺钉(8)，所述活动测量爪(6)安装在尺身(2)上，并能沿尺身(2)滑动，所述活动测量爪(6)内侧设置有动栅传感器(28)，所述动栅传感器(28)与数显组件(7)连接，动栅传感器(28)与定栅(4)组成位移检测组件；所述数显组件(7)固定设置在活动测量爪(6)上，且设有数据处理芯片和显示屏(27)，所述锁紧螺钉(8)设置在活动测量爪(6)上，用于对活动测量爪(6)锁紧；所述定位动尺(15)包括活动定位爪(16)和锁紧螺钉(13)，所述活动定位爪(16)安装在尺身(2)上，并能沿尺身(2)滑动；所述活动定位爪(16)上设置有读数基准线(14)，所述锁紧螺钉(13)设置在活动定位爪(16)上，用于对活动定位爪(16)锁紧；所述活动测量爪(6)和活动定位爪(16)通过多个伸缩机构(17)连接。

【技术特征摘要】
1.一种测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺，其特征在于：包括尺身(2)、固定测量爪(1)、伸缩机构(17)、测量动尺(10)和定位动尺(15)；所述固定测量爪(1)固定设置在尺身(2)上；所述尺身(2)上设置有定栅(4)和定位刻度线(5)；所述测量动尺(10)包括活动测量爪(6)、数显组件(7)和锁紧螺钉(8)，所述活动测量爪(6)安装在尺身(2)上，并能沿尺身(2)滑动，所述活动测量爪(6)内侧设置有动栅传感器(28)，所述动栅传感器(28)与数显组件(7)连接，动栅传感器(28)与定栅(4)组成位移检测组件；所述数显组件(7)固定设置在活动测量爪(6)上，且设有数据处理芯片和显示屏(27)，所述锁紧螺钉(8)设置在活动测量爪(6)上，用于对活动测量爪(6)锁紧；所述定位动尺(15)包括活动定位爪(16)和锁紧螺钉(13)，所述活动定位爪(16)安装在尺身(2)上，并能沿尺身(2)滑动；所述活动定位爪(16)上设置有读数基准线(14)，所述锁紧螺钉(13)设置在活动定位爪(16)上，用于对活动定位爪(16)锁紧；所述活动测量爪(6)和活动定位爪(16)通过多个伸缩机构(17)连接。2.根据权利要求1所述的测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺，其特征在于：所述伸缩机构(17)包括伸缩杆(9)、弹簧(12)和套筒(11)；所述套筒(11)与活动定位爪(16)固定连接，弹簧(12)安装在套筒(11)内，所述伸缩杆(9)的一端与活动测量爪(6)固定连接，另一端设置在套筒(11)内并压缩弹簧(12)。3.根据权利要求2所述的测量外径极值及椭圆度的智能游标卡尺，其特征在于：所述数显组件(7)表面设置有与数据处理芯片相连接的操作按键，所述操作按键包括开关按键(26)、公英制切换按键(25)、归零按键(24)...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩华刚，李迎春，杨红兵，卫栋，闫凯，田新新，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司管材研究所，北京隆盛泰科石油管科技有限公司，西安航天泵业有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61