钢 钢 管 管 直 直 线 线 度 度 的 的 测 测 量 量 方 方 法 法 及 及 现 现 状 状
Via 常 州 精 密 钢 管 博 客
直 线 度 定 义 为 限 制 实 际 直 线 对 理 想 直 线 变 动 量 的 一 种 形 状 公 差 。 目 前 国 内 外 厂 家 在 生 产 实 践 中 对 大 尺 寸 钢 管 直 线 度
测 量 的 主 要 方 法 有: 激 光 准 直 法 、 自 准 直 仪 法 、 拉 线 法 、 三 坐 标 测 量 法 、 目 测 法 等 。 上 述 的 方 法 有 其 很 多 优 点 但 也 有 其 不
足 之 处 不 能 实 现 自 动 在 线 实 时 检 测 也 不 能 实 现 非 接 触 测 量 对 测 量 结 果 造 成 影 响 大 部 分 依 赖 人 工 检 测 速 度 缓 慢 。 钢 管
轴 线 直 线 度 的 在 线 测 量 技 术 目 前 受 到 较 多 关 注 的 是 视 觉 传 感 器 标 定 法 。 此 方 法 基 于 空 间 坐 标 原 理 通 过 分 析 钢 管 表 面 发 射
光 的 几 何 参 数 拟 合 出 其 轮 廓 线 进 而 计 算 直 线 度 。 此 方 法 可 以 实 现 无 缝 钢 管 直 线 度 的 实 时 测 量 原 理 简 单 实 用 性 强 。
国 外 视 觉 检 测 技 术 发 展 迅 速 覆 盖 的 应 用 领 域 广 泛 。20 世 纪 末 以 美 国 、 德 国 、 日 本 为 主 的 国 家 开 始 研 制 各 种 基 于 视 觉
检 测 技 术 的 测 量 模 型 用 于 不 同 工 业 领 域 的 检 测 。 国 外 从 事 视 觉 检 测 系 统 开 发 的 厂 家 很 多 如 加 拿 大 的Dalsa 公 司 、 丹 麦 的
JAI/Pulnix 公 司 、 加 拿 大Coreco Imaging 公 司 、 加 拿 大IO Industries 公 司 、 美 国Cognex 公 司 、 美 国Navitar 公 司 、 美 国 的
光 学 测 量 仪 器 公 司(OGP), 瑞 士 的Photonfocus 公 司 、 日 本CCS 公 司 、 日 本Sony 公 司 以 及 德 国 西 门 子 公 司 等 。21 世 纪 初 用
于 零 件 尺 寸 测 量 的 视 觉 检 测 设 备 逐 渐 得 到 推 广 和 应 用 。 国 内 视 觉 检 测 技 术 起 步 较 晚 始 于21 世 纪 初 从 最 初 的 代 理 国 外 先
进 设 备 到 现 在 能 自 主 研 发 经 历 了 一 个 较 快 的 发 展 阶 段 。 目 前 存 在 的 问 题 是 仪 器 的 精 度 和 性 能 还 有 待 进 一 步 提 高 。 近 几 年
国 内 从 事 视 觉 检 测 技 术 开 发 的 公 司 不 断 增 加 如 北 京 大 恒 图 像 、 深 圳 赛 克 数 码 、 上 海 法 视 特 、 北 京 和 时 利 电 机 技 术 有 限
公 司 、 深 圳 视 觉 龙 科 科 技 有 限 公 司 及 北 京 机 械 科 学 院 等 。 近 年 来 国 内 外 出 现 了 一 些 用 于 检 测 工 业 中 小 尺 寸 零 件 的 视 觉 检
测 系 统 但 有 些 测 量 范 围 不 适 用 如 北 京 机 械 科 学 院 研 制 的 孔 径 测 量 仪 测 量 范 围 为100um 深 圳 赛 克 数 码 生 产 的SK-2010 精
密 零 件 测 量 系 统 测 量 范 围 为3mm 9mm 。 有 些 仪 器 专 用 于 齿 轮 轴 承 检 测 如 北 京 和 时 利 电 机 技 术 有 限 公 司 生 产 的SIMATIC
VS 710 。 有 些 仪 器 通 用 性 较 强 但 检 测 精 度 不 高 如 美 国DVT 公 司 在 线 全 自 动 检 测 系 统—SmartImage Sensor 日 本
Keyence 公 司 的CV-700 影 像 测 量 仪 。 有 些 仪 器 测 量 结 构 较 为 复 杂 而 且 价 格 昂 贵 如 台 湾Chien wei 科 技 有 限 公 司 生 产 的
CW-107V 系 列 精 密 影 像 测 量 仪 以 及 一 些 国 外 产 品 等 。
在 这 方 面 天 津 大 学 精 密 测 试 技 术 及 仪 器 实 验 室 于2001 年 提 出 采 用 视 觉 传 感 器 获 得 被 测 钢 管 的 截 面 信 息 从 而 获 得 该
截 面 的 曲 率 中 心 坐 标 通 过 对 多 视 觉 传 感 器 的 坐 标 统 一 可 以 获 得 多 个 曲 率 中 心 坐 标 。 由 该 坐 标 可 以 拟 合 出 理 论 空 间 轴 心
线 通 过 误 差 评 定 原 则 即 可 获 得 直 线 度 误 差 。
图1 钢 管 直 线 度 测 量 视 觉 检 测 示 意 图
其 主 要 测 量 原 理 如 图1 所 示 检 测 系 统 在 钢 管 上 分 配 了 由 多 个 视 觉 传 感 器 组 成 的 传 感 器 组 每 个 传 感 器 由 半 导 体 激 光 器
LD 投 射 出 一 束 光 平 面 与 被 测 钢 管 相 交 得 到 一 条 钢 管 截 面 部 分 圆 周 的 椭 圆 弧; 由CCD 摄 像 机 接 收 各 椭 圆 弧 的 图 像 并 将 其 转
化 为 电 信 号; 经 图 像 采 集 系 统 转 化 为 数 字 信 号 进 入 计 算 机; 通 过 适 当 的 数 学 方 法 由 截 面 上 部 分 圆 周 拟 合 得 到 截 面 的 尺 寸 和
截 面 圆 心 的 空 间 三 维 坐 标; 多 个 传 感 器 得 到 多 个 截 面 的 尺 寸 和 截 面 圆 心 的 三 维 空 间 坐 标; 综 合 资 料 可 以 得 出 无 缝 钢 管 的 直 线
度 误 差 。 该 方 法 具 有 大 量 程 、 非 接 触 、 测 量 速 度 快 、 系 统 柔 性 好 、 精 度 适 中 等 特 点 特 别 适 合 于 产 品 的 几 何 参 数 检 测 与 质 量 监
控 领 域 。 但 也 有 其 不 足 之 处 基 于 视 觉 分 析 技 术 对 周 围 环 境 有 较 高 要 求 由 于 钢 管 和 光 截 面 相 交 线 很 窄 测 量 结 果 的 稳 定
性 不 足 为 了 提 高 精 度 必 须 使 用 多 个 发 射/ 接 收 装 置 进 行 分 析 成 本 较 高 。
2008 年 兰 州 理 工 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 王 宏 等 人 进 行 了“ 基 于 虚 拟 仪 器 的 大 直 径 焊 管 的 形 位 误 差 检 测 系 统” 的 研
究 。 其 原 理 如 图2 所 示 伺 服 电 机1 通 过 相 应 的 传 动 机 构 带 动 被 测 钢 管 旋 转 传 感 器 组4 安 装 在 固 定 板5 上 固 定 板5 固 定 在 可
沿 钢 管 轴 向 运 动 的 导 轨 滑 块 上 使 得 钢 管 在 旋 转 的 同 时 传 感 器 测 量 组 沿 钢 管 轴 向 运 动 以 螺 旋 线 方 式 采 集 钢 管 表 面 的 形 位
参 数 钢 管 轴 向 放 置 在3 个 位 移 传 感 器 采 集 钢 管 母 线 数 据 测 量 母 线 直 线 度 另 外3 个 测 量 钢 管 圆 度 通 过 位 移 传 感 器 采 集 到 的
数 据 传 送 到PC 机 进 传 行 处 理 得 出 直 线 度 、 圆 度 误 差 。 这 种 测 量 方 法 具 有 成 本 低 、 数 据 通 信 方 便 等 优 点 但 是 接 触 式 测 量
测 量 比 较 繁 琐 只 能 针 对 钢 管 母 线 直 线 度 的 测 量 不 能 实 现 对 钢 管 轴 线 直 线 度 的 测 量 由 于 工 厂 坏 境 恶 劣 所 以 抗 干 扰 能 力
差 。
图2 兰 州 理 工 大 学 采 用 的 测 量 方 法
同 样 的 在 国 外 各 国 也 都 努 力 的 寻 求 新 的 方 法 去 解 决 这 一 方 面 的 难 题 。2006 年 日 本Tohoku 大 学 提 出 一 种 对 超 精 密
导 轨 平 行 性 和 直 线 度 测 量 的 三 探 针 测 量 系 统 。 该 系 统 可 用 于 测 量 一 对 钢 轨 的 平 行 度 和 直 线 度 。 测 量 平 行 度 使 用 反 向 法 而
直 线 度 测 量 用 两 点 连 续 的 方 法 。 实 验 用 测 量 数 值 算 法 分 析 一 对 职 能 明 确 的 导 轨 来 验 证 这 个 三 探 针 系 统 。 同 样 的 该 系 统 的
测 量 方 法 也 可 以 用 于 对 钢 管 直 线 度 的 测 量 。 系 统 并 行 性 和 直 线 度 测 量 的 安 装 程 序 如 图3 所 示 ：图3 并 行 性 和 直 线 度 测 量 的 安 装 程 序
常 州 仁 成 金 属 制 品 有 限 公 司 的 钢 管 直 线 度 测 量 使 用 的 是 是 ： 三 坐 标 测 量 法 ， 原 文 网 址 ：
钢 管 直 线 度 的 测 量 方 法( 钢 管 弯 曲 度 的 测 量 方 法 ）
http://www.josen.net/post/Method-for-measuring-straightness-of-steel-pipe.html
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分 类: 钢 管 钢 铁 知 识 | Tags: 钢 铁 性 能 ， 钢 铁 ， 生 产 技 术 ， 工 艺 ， 国 产 钢 材 ， 钢 铁 生 产 ， 直 线 度 ， | 添 加 评 论(0)
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