1.一种自动调整旋转半径的钢管管端内外径测量方法，这种方法包括以下步骤：

一、测量前，内径探头固定臂(5)将内径测距探头(3)置于旋转台转动中轴线(8)附近，外径探头固定臂(6)将外径测距探头(4)置于远离旋转台转动中轴线(8)处；

二、测量开始时，内径探头固定臂(5)带动内径测距探头(3)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向外侧移动，外径探头固定臂(6)带动外径测距探头(4)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向内侧移动，直至待测的内外管壁均位于两个探头测量范围的中心位置处时停止，记录此时内径测距探头(3)与旋转台转动中轴线(8)距离为C，外径测距探头(4)与旋转台转动中轴线(8)距离为D；

三、旋转台(1)带动内外径探头固定臂(5和6)和两个测距探头(3和4)进行旋转测量，每旋转至一定角度时采集一次数据，探头距离钢管内外壁的距离测得分别是A和B，可以计算出该角度处钢管的内径为C+A，外径为D-B；当内径探头或外径探头读数将要超出测量范围时，马上停止旋转，重新调整探头固定臂(5和6)，使待测的内外管壁再次位于两个测距探头(3和4)测量范围的中心位置处，重新记录此时内径测距探头(3)与旋转台转动中轴线(8)距离为C，重新记录外径测距探头(4)与旋转台转动中轴线(8)距离为D，然后继续旋转；

四、旋转一周以后，内径探头固定臂(5)带动内径测距探头(3)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向内侧移动，外径探头固定臂(6)带动外径测距探头(4)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向外侧移动，使内径测距探头(3)置于旋转台转动中轴线(8)附近，外径测距探头(4)置于远离旋转台转动中轴线(8)处。

技术领域

[0001]本发明涉及钢管参数测量领域，具体涉及一种自动调整旋转半径的钢管管端内外径测量方法。

背景技术

[0002]大口径钢管管端的内径、外径、壁厚和不圆度是钢管性能重要的的参数指标，在保证管道施工进度和质量方面具有重要意义。在生产过程中，对这些参数进行在线测量变的非常重要，可以及时筛选出不合格的钢管，重修加工处理，保证产品质量。也可以对管端不圆度进行分类，分成偏差小的高档钢管和偏差大的低端产品，满足不同用户的需求。

[0003]目前钢管行业中各个轧管厂在测量管端内外径、厚度和不圆度时，主要依靠卡尺和千分尺等手工量具进行检测，受生产环境、量具精确度和操作人员的主观因素影响较大，同时测量速度和数据量均不可能达到较高的水平。

[0004]有的企业已经开始采用非接触的管端测量装置，来提高检测速度和自动化水平。目前采用的管端参数测量装置多是利用一个旋转平台带动激光测距探头在管端旋转，一边旋转一边测量激光测距探头距离钢管内外壁的距离。基于旋转平台带动激光测距探头围绕管端旋转的管端内外径测量装置的基本结构如图1所示。

[0005]在图1中，1是旋转台，2是旋转台面，3和4分别是内径测距探头和外径测距抬头，5和6是分别用来固定这两个探头用的内径探头固定臂和外径探头固定臂，7是待测钢管，8是旋转台转动中轴线。3和4这两个激光测距探头垂直管壁方向放置，探头距离钢管内外壁的距离测得分别是A和B。激光测距探头(3和4)距离旋转台转动中轴线(8)的距离分别是是C和D。内外径探头固定臂(5和6)可以带动激光测距探头(3和4)分别沿垂直于旋转台转动中轴线(8)的方向移动，来实现距离C和D的大小调节，满足不同尺寸钢管的测量需求。使用这种测量装置测量管端尺寸时，需要针对不同尺寸的管径调整探头(3和4)距离旋转台转动中轴线(8)的距离C和D，使管壁处于激光测距探头的工作范围以内，然后保持不变，围绕管端旋转一周。旋转台同轴连接编码器，当旋转至一定角度时，利用编码器的输出脉冲触发采集内外径的数据，可以计算出该角度处钢管的内径为C+A，外径为D-B。旋转一周以后，就可以得到钢管整个圆周的内外径尺寸，进而可以分析出钢管的壁厚和不圆度。

[0006]所用的激光测距探头基于激光三角法测距原理，测量精度很高，但是测量范围有限，分辨率为1um时测量范围一般只有10mm。当探头围绕管端旋转时，为保证在整个过程中钢管均在探头的测量范围以内，需保证钢管中轴线与旋转台转动中轴线有较高的对齐精度，一般需小于±5mm。考虑到待测钢管的不圆度，这个数值要求其实更低。否则管壁将出现在激光测距探头的测量范围以外，出现无效数据，无法完成整个圆周的测量。这对对齐装置的加工精度要求很大，实现起来成本很高。

发明内容

[0007]由于激光三角法测距探头的测量范围较小，一般只有10mm。针对图1所示的基于旋转平台带动激光测距探头围绕管端旋转的管端内外径测量装置，当探头围绕管端旋转时，为保证在整个过程中钢管管壁均在探头的测量范围以内，需保证钢管中轴线与旋转台转动中轴线有较高的对齐精度，一般需小于±5mm。考虑到待测钢管的不圆度，这个数值要求其实更低。否则管壁将出现在激光测距探头的测量范围以外，出现无效数据，无法完成整个圆周的测量。这对对齐装置的加工精度要求很大，实现起来成本很高。

[0008]对于本发明针对的管端参数测量装置，为了降低钢管中轴线与旋转台转动中轴线的对齐精度要求，本发明提出一种自动调整旋转半径的测量方法。

[0009]本发明提供的测量方法步骤是：

[0010]一、测量前，内径探头固定臂(5)将内径测距探头(3)置于旋转台转动中轴线(8)附近，外径探头固定臂(6)将外径测距探头(4)置于远离旋转台转动中轴线(8)处。

[0011]二、测量开始时，内径探头固定臂(5)带动内径测距探头(3)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向外侧移动，外径探头固定臂(6)带动外径测距探头(4)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向内侧移动，直至待测的内外管壁均位于两个探头测量范围的中心位置处时停止，记录此时内径测距探头(3)与旋转台转动中轴线(8)距离为C，外径测距探头(4)与旋转台转动中轴线(8)距离为D。

[0012]三、旋转台(1)带动内外径探头固定臂(5和6)和两个测距探头(3和4)进行旋转测量，每旋转至一定角度时采集一次数据，探头距离钢管内外壁的距离测得分别是A和B，可以计算出该角度处钢管的内径为C+A，外径为D-B。当内径测距探头(3)或外径测距探头(4)读数将要超出测量范围时，马上停止旋转，重新调整探头固定臂(5和6)，使待测的内外管壁再次位于两个测距探头(3和4)测量范围的中心位置处，重新记录此时内径测距探头(3)与旋转台转动中轴线(8)距离为C，重新记录外径测距探头(4)与旋转台转动中轴线(8)距离为D，然后继续旋转。

[0013]四、旋转一周以后，内径探头固定臂(5)带动内径测距探头(3)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向内侧移动，外径探头固定臂(6)带动外径测距探头(4)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向外侧移动，使内径测距探头(3)置于旋转台转动中轴线(8)附近，外径测距探头(4)置于远离旋转台转动中轴线(8)处。

[0014]本发明提供的方法，通过自动调整旋转半径的方式，可以极大的降低旋转台转动中轴线和钢管中轴线之间的对齐精度需求，弥补激光三角法测距探头测量范围有限的不足。虽然会适量增加测量时间，但有利于降低辅机的设备成本，对设备故障、对齐误差等异常情况的兼容性更好，设备鲁棒性更强，更有利于管端参数测量装置在生产线上的安装使用。同时还扩大了可测量管径变化的动态范围，对于椭圆度变化较大的低端钢管产品，也可以实现在线检测。同时操作时针对不同尺寸的钢管，不需要预先调整探头固定臂的位置，减少了操作步骤，降低了维护成本。

附图说明

[0015]图1是管端内外径测量装置结构图。

具体实施方式

[0016]下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

[0017]实施例1：

[0018]本发明针对基于旋转平台带动激光测距探头围绕管端旋转的管端内外径测量装置，这种装置的结构如图1所示。

[0019]在图1中，1是旋转台，2是转台台面，3和4分别是内径测距探头和外径测距抬头，5和6是分别用来固定这两个探头用的内径探头固定臂和外径探头固定臂，7是待测钢管，8是旋转台转动中轴线。3和4这两个激光测距探头垂直管壁方向放置，探头距离钢管内外壁的距离测得分别是A和B。激光测距探头(3和4)距离旋转台转动中轴线(8)的距离分别是是C和D。内外径探头固定臂(5和6)可以带动激光测距探头(3和4)分别沿垂直于旋转台转动中轴线(8)的方向移动，来实现距离C和D的大小调节。

[0020]对于上述种类的管端内外径测量装置，本发明提出一种自动调整旋转半径的钢管管端内外径测量方法，该方法的测量步骤是：

[0021]一、测量前，内径探头固定臂(5)将内径测距探头(3)置于旋转台转动中轴线(8)附近，外径探头固定臂(6)将外径测距探头(4)置于远离旋转台转动中轴线(8)处。

[0022]二、测量开始时，内径探头固定臂(5)带动内径测距探头(3)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向外侧移动，外径探头固定臂(6)带动外径测距探头(4)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向内侧移动，直至待测的内外管壁均位于两个探头测量范围的中心位置处时停止，记录此时内径测距探头(3)与旋转台转动中轴线(8)距离为C，外径测距探头(4)与旋转台转动中轴线(8)距离为D。

[0023]三、旋转台(1)带动内外径探头固定臂(5和6)和两个测距探头(3和4)进行旋转测量，每旋转至一定角度时采集一次数据，探头距离钢管内外壁的距离测得分别是A和B，可以计算出该角度处钢管的内径为C+A，外径为D-B。本实施例设定探头测距范围的10％～90％为有效测量范围，A或者B超出该有效测量范围时，马上停止旋转，重新调整探头固定臂(5和6)，使待测的内外管壁再次位于两个测距探头(3和4)测量范围的中心位置处，重新记录此时内径测距探头(3)与旋转台转动中轴线(8)距离为C，重新记录外径测距探头(4)与旋转台转动中轴线(8)距离为D，然后继续旋转。

[0024]四、旋转一周以后，内径探头固定臂(5)带动内径测距探头(3)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向内侧移动，外径探头固定臂(6)带动外径测距探头(4)沿垂直于旋转台转动中轴线(8)方向向外侧移动，使内径测距探头(3)置于旋转台转动中轴线(8)附近，外径测距探头(4)置于远离旋转台转动中轴线(8)处。

[0025]对用本发明针对的管端内外径测量装置，本发明提供的方法通过自动调整旋转半径的方式，可以极大的降低旋转台转动中轴线和钢管中轴线之间的对齐精度需求，弥补激光三角法测距探头测量范围有限的不足。虽然会适量增加测量时间，但有利于降低辅机的设备成本，对设备故障、对齐误差等异常情况的兼容性更好，设备鲁棒性更强，更有利于管端参数测量装置在生产线上的安装使用。同时还扩大了可测量管径变化的动态范围，对于椭圆度变化较大的低端钢管产品，也可以实现在线检测。同时操作时针对不同尺寸的钢管，不需要预先调整探头固定臂的位置，减少了操作步骤，降低了维护成本。