用于对螺纹进行光学测量的方法和装置制造方法及图纸

借助紧固在操纵器上并且相对于金属管件

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对螺纹进行光学测量的方法和装置


[0001]本专利技术涉及一种借助紧固在操纵器上的并且相对于金属管件可自由定位的至少一个测量头对金属管件的至少一个端部处的螺纹进行光学测量的方法
。
[0002]本专利技术还涉及一种用于对螺纹进行光学测量
、
特别是用于执行所述方法的装置
。

技术介绍

[0003]用于输送加压流体
(
例如天然气或石油
)
并以抗压且气密和液密地彼此螺纹连接的管件的螺纹受到严格的密封性要求
。
在这种石油专用管材
(OCTG
，
Oil Country Tubular Goods)
作为用于石油或天然气勘探井的套管或立管
、
或者用于天然气或石油输送管路的情况下，通常使用具有底切的螺纹牙侧面的锥形螺纹
。
在管件的端侧，密封唇通常联接至螺纹
。
螺纹和密封唇都必须满足最高的精度要求
。
在现有技术中，基本已知对螺纹进行光学测量，以便对管件做质量控制
。
[0004]例如由专利文献
WO 2019/09371A1
已知用于对管件的外螺纹轮廓进行光学测量的方法和装置
。
所述装置包括用于待测管件的支具和具有至少一个测量设施的光学测量单元，其包括光源和布置在光源的光路中的
、
用于记录外螺纹轮廓的阴影图像的摄像机，其中，光学测量单元刚性地布置在保持成能够围绕三个空间轴线枢转的支撑元件上，其中，光学测量单元还具有至少两个测量装置，它们的光路彼此相交
。
所述方法包括：将待测管件布置在支具上，使得空间轴线横向于测量单元的测量平面伸延，并且外螺纹布置在光源和分配的摄像机之间的光路中；将测量单元取向成使得测量平面与空间轴线围成直角；借助于至少一个测量设施的摄像机记录外螺纹的阴影图像；以及评估阴影图像
。
[0005]例如由专利文献
EP 3 465 079 B1
已知用于测量螺纹的另一种装
。
该装置包括：用于可释放地保持管件的保持器，其中，螺纹形成在管件的端部处；具有第一光学传感器的第一光学测量区，其中，第一光学测量区安装至装置的操纵器，该操纵器设立成使第一测量区相对于管件运动，并且其中，第一光学测量区能够围绕第一调整轴线相对于螺纹的螺纹轴线调整，其中，在操纵器处布置有装置的具有第二光学传感器的第二光学测量区，其中，光学测量区共同形成用于同时测量螺纹的对置侧的测量通道
。
装置的特征尤其在于，借助于操纵器，测量通道能够围绕至少一个第二调整轴线相对于螺纹轴线倾斜，使得测量通道能够在立体角区间内自由取向
。
[0006]由专利文献
DE 10 2007 017 747 A1
已知对管件端部处的外螺纹轮廓进行光学测量方法和装置，其中，预先在生产线中以节拍的方式产生螺纹，并且在进一步加工之前在生产线中对螺纹从头到尾连续地进行测量
。
通过在管件和至少一个光学测量单元之间由旋转和平移组成的相对运动与管件横截面相切地照明
、
更确切地说扫描先前产生的螺纹的轮廓，所述光学测量单元由布置在背光中的照明器和摄像机组成
。
[0007]由专利文献
EP 2 259 015 B1
已知进一步的现有技术，该专利文献描述了管件螺纹的触觉测量和光学测量的组合
。
[0008]最后，由专利文献
EP 2 799 809 B1
已知用于清洁并且随后测量螺纹的牙侧面的
方法
。
[0009]在测量螺纹时，通常将待测量的金属管件置于如下测量位置中，在该测量位置中螺纹在空间中的方位没有确切地限定
。
这也是由于待测量的管件相对于直线度存在公差，或者若管件在整个长度上没有通过支具支撑则管件端部会由于重力而下垂
。
这会损害测量的准确性和可再现性
。

技术实现思路

[0010]因此，本专利技术基于的目的是，提供一种用于光学式螺纹测量的方法和装置，其在测量结果的准确性和再现性方面得到改进
。
此外，根据本专利技术的方法和装置应当可以容易且精准地适应测量具有不同直径的金属管件上的不同螺纹
。
[0011]所述目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现
。
所述目的还通过具有权利要求
10
的特征的装置来实现
。
根据本专利技术的方法和装置的有利的设计方案由从属权利要求给出
。
[0012]根据本专利技术的第一着眼点提出了一种方法，在该方法中测量头可以相对于金属管件自由定位并且测量头具有至少一个光学测量区以及至少一个位置检测器，其中，所述方法至少包括以下方法步骤：
[0013]A)
在测量位置中提供金属管件；
[0014]B)
在测量头靠近金属管件之前和
/
或期间借助所述至少一个位置检测器确定金属管件的纵向轴线的空间位置；
[0015]C)
在测量部位中定位测量头之前和
/
或期间将测量头平行于金属管件的纵向轴线取向；以及
[0016]D)
执行光学螺纹测量
。
[0017]上面罗列的方法特征
A)
至
D)
优选地按照其罗列的顺序执行，其中，方法步骤
B)
和
C)
的顺序可以互换
。
[0018]优选地，所述至少一个位置检测器以如下方式布置在测量头上，使得当测量头靠近待测量的螺纹或待测量的金属管件时，该位置检测器关于测量头经过的调节路径朝待测量的金属管件的方向布置在测量头的前端处
。
通过这种方式，测量头还可以在靠近螺纹期间取向为平行于金属管件的纵向轴线，例如通过相应地控制其上紧固有测量头的操纵器
。
[0019]在根据本专利技术的方法的优选的变型方案中提出了另一方法步骤，其包括在测量部位中以关于金属管件的纵向轴线特定的且给定的角度和
/
或以特定的轴向位置对测量头和
/
或测量头的测量区进行精确取向
。
[0020]优选地设置至少一个光学测量器件来作为位置检测器，所述光学测量器件尤其是第一线性激光器，其优选地与金属管件的纵向轴线的目标走向或与测量头的预设线性调整取向成呈直角
。
[0021]在根据本专利技术的方法的另一适宜且优选的变型方案中规定，通过使用测量头上的至少一个第二线性激光器来执行确定金属管件的纵向轴线的空间位置和
/
或使测量头和
/
或所述至少一个光学测量区精确取向，所述第二线性激光器取向成平行于金属管件的纵向轴线的目标走向
。
[0022]所述测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种借助于至少一个测量头
(10)
对金属管件
(3)
的至少一端上的螺纹进行光学测量的方法，所述测量头紧固在操纵器上并且相对于金属管件
(3)
优选地能够自由定位，所述测量头具有用于测量螺纹的至少一个光学测量区
(16)
以及至少一个位置检测器，其中，所述方法至少包括以下方法步骤：
A)
在测量位置中提供所述金属管件
(3)
；
B)
在将所述测量头
(10)
定位在测量部位中之前和
/
或期间借助所述至少一个位置检测器确定所述金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
的空间位置；
C)
在将所述测量头
(10)
定位在所述测量部位中之前和
/
或期间使所述测量头
(10)
平行于所述金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
取向；以及
D)
执行光学螺纹测量
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有另一方法步骤，该方法步骤包括在所述测量部位中以相对于所述金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
特定的且给定的角度和
/
或以特定的轴向方位对所述测量头
(10)
和
/
或所述测量头
(10)
的测量区
(16)
进行精确取向
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述测量头
(10)
沿所述测量头
(10)
的金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
的目标走向线性运动期间确定所述金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
的空间位置
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少一个光学测量器件
、
特别是第一线性激光器
(6)
作为位置检测器
。5.
根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一线性激光器
(6)
在所述测量头
(10)
上与所述金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
的目标走向成直角取向
。6.
根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，通过使用所述测量头上的至少一个第二线性激光器
(7)
确定所述金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
的空间位置，和
/
或使所述测量头
(3)
和
/
或所述光学测量区
(16)
精确取向，所述第二线性激光器平行于所述金属管件的纵向轴线
(2)
的目标走向取向
。7.
根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述测量头旋转期间在所述金属管件的纵向轴线的预设目标走向上求取所述金属管件的圆度
。8.
根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述测量头
(10)
围绕所述金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
的目标走向旋转至少
180
°
期间，借助所述光学测量区
(16)
来测量在所述金属管件
(3)
的圆周上实际螺纹深度与目标螺纹深度的偏差
。9.
根据权利要求8所述的方法，其特征在于，由所述金属管件
(3)
的圆周上的螺纹深度的偏差计算所述金属管件的纵向轴线的实际走向与所述金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
的目标走向的角度偏移
。10.
根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，能够调节所述测量头
(10)
和
/
或所述测量区
(16)
以相对于载体
(11)
精确取向
。11.
根据权利要求1至
10
中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量头
(10)
具有两个彼此间隔一定距离地延伸的测量区
(16)
，这两个测量区的距离能够关于所述金属管件
(3)
的纵向轴线
(2)
调整，其中，所述距离根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：SMS，
类型：发明
国别省市：