非接触式金属管壁厚测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种非接触式钢管金属管壁厚测量装置，其包括：三轴位移调整机构；旋转机构，设置在所述三轴位移调整机构上，并具有一绕所述待测量钢管金属管的轴线旋转的旋转座筒，所述旋转座筒上具有一开口作为测量头安装位；激光测量头，其设置在所述测量头安装位上，并在所述旋转机构的驱动下随着所述旋转座筒转动

【技术实现步骤摘要】
非接触式金属管壁厚测量装置


[0001]本专利技术属于管壁厚度测量领域，尤其涉及到一种非接触式金属管壁厚测量装置
。

技术介绍

[0002]金属管是一种具有空心截面，其长度远大于直径或周长的钢材，按材质分为碳素结构钢管
、
低合金结构钢管
、
合金钢管和复合管，金属管按生产方法可分为两大类：无缝金属管和焊接金属管，焊接金属管简称为焊管，无缝金属管按生产方法可分为：热轧无缝管
、
冷拔管
、
精密金属管
、
热扩管
、
冷旋压管和挤压管等；热轧无缝金属管主要是在二辊斜轧机和三辊斜轧机上完成的，金属管的壁厚是衡量金属管质量的重要指标；目前通常使用的检测方法有主要有涡流测厚 (EC) 、
激光测厚 （
LT
）
、
射线测厚 (RT) 、
电磁检测（
MFL
）
、
超声波检测 (UT)
等
。
射线测厚具有灵敏度高
、
测量精度高等优势，但检测过程中使用的辐射对人体有害，且由于是通过测量穿透金属管的射线的方式实现壁厚检测，射线测厚的精度会随着测量厚度的增加而变差；传统超声法测厚是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，具有实时性好
、
可检范围广
、
精度高等优点，但是超声波测厚需要耦合剂将换能器发出的超声传输到被测量金属管中，不适用于热轧金属管的工业环境；激光超声测厚通过在金属管中激发超声波，利用光学干涉仪探测超声波，实现金属管壁厚的无损检测，为了能够在被测量金属管中激发超声波，必须将激发激光聚焦到被测量金属管上，在检测热轧金属管壁厚时，为了避免测量头因受到高温而损害，必须使测量金属管和测量头保持一定的距离，此外，在轧制过程中，金属管的中心可能会发生偏移，因此保持测量头对准金属管的中心对提高金属管壁厚测量精度具有重要意义
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一个目的是提供一种非接触式金属管壁厚测量装置，并提供至少后面将说明的优点
。
[0004]本专利技术的另一个目的是提供一种非接触式金属管壁厚测量装置，测量头和金属管之间保持距离，既能保持其与金属管中心的对准性，又能精准测量金属管的管壁厚度
。
[0005]本专利技术的技术方案如下：非接触式金属管壁厚测量装置，其包括：三轴位移调整机构；旋转机构，设置在所述三轴位移调整机构上，并具有一绕待测量金属管的轴线旋转的旋转座筒，所述旋转座筒上设有一开口以作为测量头安装位；激光测量头，其设置在所述测量头安装位上，并在所述旋转机构的驱动下随着所述旋转座筒转动以绕待测量金属管旋转从而测量壁厚；其中，所述激光测量头包括：固定机座；第一电动缸，其设置在所述固定机座上表面，其输出端竖直向下伸入至所述固定
机座内；第二电动缸和第三电动缸，其分别设置在所述第一电动缸的左右两侧，且输出端均竖直向下设置；活动机座，其设置在所述第一电动缸的输出端并位于所述固定机座内，所述活动机座和所述固定机座之间通过导轨滑动连接；检测光路元件，其设置在所述活动机座内；激发光路元件和汇聚光路元件，其分别位于所述检测光路元件的左右两侧，且所述激发光路元件和所述汇聚光路元件中的调焦部件分别连接在所述第二电动缸和所述第三电动缸的输出端；距离传感器和温度传感器，设置在所述活动机座的下表面，并朝向待测量金属管的外表面
。
[0006]优选的是，所述的非接触式金属管壁厚测量装置中，所述激发光路元件包括：第一调焦透镜座，其设置在所述第二电动缸的输出端；第一调焦透镜，其安装在所述第一调焦透镜座上；第一反射镜，其设置在所述活动机座的内并位于所述第一调焦透镜的下方；激发激光器，其通过光纤向所述第一调焦透镜发射激光
。
[0007]优选的是，所述的非接触式金属管壁厚测量装置中，所述检测光路元件包括：沿着竖直方向依次设置的第一保护镜
、
偏振分束镜
、
四分之一波片
、
第一透镜
、
第二反射镜
、
第二透镜；检测激光器，其通过光纤向所述第一保护镜发射激光
。
[0008]优选的是，所述的非接触式金属管壁厚测量装置中，所述汇聚光路元件包括：第二调焦透镜座，其设置在所述第三电动缸的输出端；沿着竖直方向设置的第二保护镜
、
第二调焦透镜
、
第三反射镜，所述第二调焦透镜设置在所述第二调焦透镜座上；光学解调器；计算机
。
[0009]优选的是，所述的非接触式金属管壁厚测量装置中，所述三轴位移调整机构为两个，沿着待测量金属管的轴线方向设置；所述旋转机构为两个，分别设置在每个所述三轴位移调整机构上；所述激光测量头为三个，其中的一个旋转机构上设置一个激光测量头，另外的一个旋转机构上沿着待测量金属管的轴线设置两个激光测量头
。
[0010]优选的是，所述的非接触式金属管壁厚测量装置中，所述三轴位移调整机构包括：横向位移机构，其上具有可横向移动的横向滑台，所述横向滑台的移动方向垂直于待测量金属管的轴线方向；升降机构，其设置在所述横向滑台上，并具有可升降的升降平台；轴向调整机构，其设置在所述升降平台上，并具有可沿待测量金属管轴向移动的轴向移动基座，所述轴向移动基座上设置有所述旋转机构
。
[0011]优选的是，所述的非接触式金属管壁厚测量装置中，所述横向位移机构包括：横向机座；
第四电动缸，其固定在横向机座上且输出端横向水平设置；直线导轨，其设置在所述横向机座的上表面；所述横向滑台，其底端与所述第四电动缸的输出端连接，并具有与所述直线导轨配合的直线滑套
。
[0012]优选的是，所述的非接触式金属管壁厚测量装置中，所述升降机构包括：步进电机，其设置在所述横向滑台的下表面一侧，且输出端竖直向上；所述升降平台，其通过直线滑套和直线导轨设置在所述横向滑台的侧面；丝杠，其设置在所述步进电机和所述升降平台之间，以带动所述升降平台上下移动
。
[0013]优选的是，所述的非接触式金属管壁厚测量装置中，所述轴向调整机构包括：第五电动缸，其固定在所述升降平台上，且输出端沿着待测量金属管的轴向设置；所述轴向移动基座，其通过导轨滑动设置在所述升降平台上，且所述轴向移动基座设置在所述第五电动缸的输出端并在所述第五电动缸的驱动下沿着导轨在所述升降平台上滑动
。
[0014]优选的是，所述的非接触式金属管壁厚测量装置中，所述旋转机构包括：支架，其设置在所述轴向移动基座的上端，且所述支架上设有三个安装孔；两个旋转座筒，其沿着待测量金属管的轴向方向依次独立设置，每个所述旋转座筒通过轴承设置在两个所述安装孔之间，所述旋转座筒的侧壁开设所述测量头安装位；旋转辊，其通过轴承设置在另一个安装孔内，且所述旋转辊内还轴承连接有一子旋转辊；两个旋转调节筒，其分别固定在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
非接触式金属管壁厚测量装置，其特征在于，包括：三轴位移调整机构；旋转机构，设置在所述三轴位移调整机构上，并具有一绕待测量金属管的轴线旋转的旋转座筒，所述旋转座筒上设有一开口以作为测量头安装位；激光测量头，其设置在所述测量头安装位上，并在所述旋转机构的驱动下随着所述旋转座筒转动以绕待测量的金属管旋转从而测量壁厚；其中，所述激光测量头包括：固定机座；第一电动缸，其设置在所述固定机座上表面，其输出端竖直向下伸入至所述固定机座内；第二电动缸和第三电动缸，其分别设置在所述第一电动缸的左右两侧，且其输出端均竖直向下设置；活动机座，其设置在所述第一电动缸的输出端并位于所述固定机座内，所述活动机座和所述固定机座之间通过导轨滑动连接；检测光路元件，其设置在所述活动机座内；激发光路元件和汇聚光路元件，其分别位于所述检测光路元件的左右两侧，且所述激发光路元件和所述汇聚光路元件中的调焦部件分别连接在所述第二电动缸和所述第三电动缸的输出端；距离传感器和温度传感器，设置在所述活动机座的下表面，并朝向待测量金属管的外表面
。2.
如权利要求1所述的非接触式金属管壁厚测量装置，其特征在于，所述激发光路元件包括：第一调焦透镜座，其设置在所述第二电动缸的输出端；第一调焦透镜，其安装在所述第一调焦透镜座上；第一反射镜，其设置在所述活动机座内并位于所述第一调焦透镜的下方；激发激光器，其通过光纤向所述第一调焦透镜发射激光
。3.
如权利要求2所述的非接触式金属管壁厚测量装置，其特征在于，所述检测光路元件包括：沿着竖直方向依次设置的第一保护镜
、
偏振分束镜
、
四分之一波片
、
第一透镜
、
第二反射镜
、
第二透镜；检测激光器，其通过光纤向所述第一保护镜发射激光
。4.
如权利要求3所述的非接触式金属管壁厚测量装置，其特征在于，所述汇聚光路元件包括：第二调焦透镜座，其设置在所述第三电动缸的输出端；沿着竖直方向设置的第二保护镜
、
第二调焦透镜
、
第三反射镜，所述第二调焦透镜设置在所述第二调焦透镜座上；光学解调器；计算机
。5.
如权利要求4所述的非接触式金属管壁厚测量装置，其特征在于，
所述三轴位移调整机构为两个，沿待测量金属管的轴线方向设置；所述旋转机构为两个，分别对应设置在一个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦杰，李天佑，梁孟婷，许志琦，王涛，宋云峰，朱绍雨，晋维针，李欣瑶，王少帅，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：