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大口徑鋼管直徑、橢圓度測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

隨著化工、石油行業(yè)的迅猛發(fā)展,大口徑鋼管的需求量不斷增加,其端面直徑、橢圓度等參數(shù)與生產(chǎn)設(shè)計(jì)指標(biāo)的符合情況直接影響了鋼管終質(zhì)量的優(yōu)劣。國(guó)內(nèi)大部分鋼管生產(chǎn)廠家主要采用人工手動(dòng)的測(cè)量方法,這種測(cè)量方法精度低、效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、信息反饋慢同時(shí)無(wú)法充分反映管端情況,如何實(shí)時(shí)在線測(cè)量鋼管的直徑、橢圓度已成為廠家們關(guān)注的首要問題。目前,國(guó)外已經(jīng)研究出了大口徑鋼管在線檢測(cè)系統(tǒng),但其價(jià)格昂貴。因此,本文提出了一種大口徑鋼管直徑、橢圓度測(cè)量系統(tǒng),該系統(tǒng)基于激光測(cè)距遍歷原理、圓周遍歷原理和二乘法擬合原理,鋼管固定在V型支架上,激光位移傳感器在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下繞鋼管勻速轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)被測(cè)鋼管進(jìn)行圓周遍歷,激光位移傳感器得到的數(shù)據(jù)為極軸方向的數(shù)據(jù),根據(jù)編碼器的輸出脈沖得到角度數(shù)據(jù),激光位移傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)串口傳送到計(jì)算機(jī),通過(guò)上位機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件即可得到鋼管端面直徑、橢圓度,并將測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)顯示和上傳。曲軸測(cè)量通過(guò)按DI-5C面板上的按鈕來(lái)選擇、改變和接受顯示器上的數(shù)值例如溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)編號(hào)，氣缸數(shù)，測(cè)量方位等等。首先對(duì)鋼管直徑、橢圓度測(cè)量原理的研究:對(duì)國(guó)內(nèi)內(nèi)外現(xiàn)有檢測(cè)方法分析后,確定以激光位移傳感器為檢測(cè)元件,詳細(xì)介紹激光三角法測(cè)距遍歷原理和圓周遍歷直徑、橢圓度測(cè)量原理。其次數(shù)據(jù)采集模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊是本文的核心模塊。數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)鋼管端面等角度數(shù)據(jù)采集。運(yùn)動(dòng)控制模塊中尋找零位運(yùn)動(dòng)控制法不僅解決了伺服電機(jī)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)不同步的問題,同時(shí)還確保激光位移傳感器采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；噴標(biāo)模塊主要用于標(biāo)記直徑位置和周長(zhǎng)超標(biāo)。數(shù)據(jù)上傳模塊主要由測(cè)量數(shù)據(jù)上傳至Microsoft SQL server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)和FTP上傳鋼管端面輪廓描點(diǎn)圖組成。后工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)的測(cè)量精度達(dá)到鋼管直徑、橢圓度測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)要求。本文所設(shè)計(jì)的大口徑鋼管直徑、橢圓度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量效率和精度高、可實(shí)現(xiàn)“在線,高速,多部位”的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量與數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)及輸出。

標(biāo)準(zhǔn)方程

高中課本在平面直角坐標(biāo)系中，用方程描述了橢圓，橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為：x^2/a^2 y^2/b^2=1

其中a>0，b>0。公司擁有長(zhǎng)期從事制管生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的專業(yè)技術(shù)人員，具備豐富的專業(yè)知識(shí)及行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。a、b中較大者為橢圓長(zhǎng)半軸長(zhǎng)，較短者為短半軸長(zhǎng)（橢圓有兩條對(duì)稱軸，對(duì)稱軸被橢圓所截，有兩條線段，它們分別叫橢圓的長(zhǎng)半軸和短半軸）當(dāng)a>b時(shí)，焦點(diǎn)在x軸上，焦距為2*(a^2-b^2)^0.5，準(zhǔn)線方程是x=a^2/c和x=-a^2/c

橢圓的面積是πab。橢圓可以看作圓在某方向上的拉伸，它的參數(shù)方程是：x=acosθ ， y=bsinθ

北京賽誠(chéng)工控科技有限責(zé)任公司成立于2003年，是專業(yè)從事制管行業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)。

公司重點(diǎn)致力于制管行業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)成套設(shè)備的研發(fā)。目前公司主要產(chǎn)品有激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、超聲波探傷系統(tǒng)、鋼管橢圓度等外觀檢測(cè)系統(tǒng)、焊縫自動(dòng)修磨系統(tǒng)等。公司的產(chǎn)品已經(jīng)在多家企業(yè)中得到應(yīng)用，產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)適用性好，使用穩(wěn)定可靠。

橢圓度的測(cè)量

橢圓度的測(cè)量，根據(jù)其定義，即為圓柱面的橫剖面上大與小直徑之差。因此，基本上是屬于直徑法，任何測(cè)量直徑的方法都可以用來(lái)測(cè)量橢圓度，即分別測(cè)出其大和小直徑后，求出其差，即為橢圓度之值。本研究利用二乘法原理設(shè)計(jì)該旋轉(zhuǎn)極坐標(biāo)鋼管橢圓度自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，可以保證橢圓度和周長(zhǎng)自動(dòng)測(cè)量精度。在具體測(cè)量時(shí)，顯然也可以測(cè)其波動(dòng)量的方法，即在測(cè)微儀觸頭下，工件在平工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，以其大與小的示值差作為其橢圓度之值。也可以用氣動(dòng)差動(dòng)法進(jìn)行測(cè)量，其旋轉(zhuǎn)角度可小于90°。

珩磨后的零件，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)橢圓度。造成橢圓度的原因很多：（1）珩磨前一道工序加工時(shí)產(chǎn)生的橢圓度太大，以至珩磨后仍無(wú)法校正過(guò)來(lái)。USB接口連接電腦工作環(huán)境購(gòu)買prismateknik的拐檔表給您的員工，給他們提供一個(gè)安全、高效的工具來(lái)測(cè)量和記錄您的發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，未雨綢繆。（2）珩磨留的余量太大，而珩磨時(shí)橫進(jìn)給量又太大，產(chǎn)生很高的切削溫度，再加上冷卻條件差，零件表面的熱量散不出去，產(chǎn)生了局部變形，造成橢圓度。（3）油石硬度不均勻，磨損情況不一樣，結(jié)果使零件表面高低不平，或由于油石調(diào)整不當(dāng)，造成橢圓度。（4）夾具設(shè)計(jì)不當(dāng)，或夾緊力太大，尤其是薄壁零件，珩磨后零件產(chǎn)生變形，造成橢圓度。