Устройство измерения кривизны насосно-компрессорных труб

Настоящее техническое решение относится к области неразрушающего контроля, а именно к измерению геометрических параметров насосно-компрессорных труб с помощью датчиков.
Известна система для измерения геометрических параметров электросварных труб см. патент РФ №2655012 от 30.03.2017. Данная система содержит поточную линию транспортного рольганга, подъемно-поворотные ролики, микропроцессорный блок и триангуляционные лазерные сканеры. При этом она имеет в своем составе первую группу триангуляционных лазерных сканеров для измерения диаметра, овальности, длины и кривизны трубы и вторую группу триангуляционных лазерных сканеров для измерения геометрических параметров фаски и толщины стенки трубы, первая группа сканеров стационарно расположена вдоль направления движения трубы и при поступлении трубы в зону контроля полностью перекрывает весь возможный диапазон длин труб, эта группа сканеров разделена условно на две парные подгруппы, первая подгруппа сканеров, предназначенная для измерения диаметра и овальности трубы в двух точках, расположена друг напротив друга в двух точках зоны контроля, вторая подгруппа стационарных сканеров предназначена для измерения диаметра и овальности концов и тела трубы и осуществления сбора данных об особенностях профиля трубы с высокой избыточностью в течение одного оборота, программное обеспечение системы включает анализ данных от сканеров первой группы в ходе вращения трубы на подъемно-поворотных роликах при измерении кривизны и длины трубы, вторая группа триангуляционных лазерных сканеров для измерения геометрических параметров фаски и толщины стенки трубы состоит из двух подвижных модулей, на каждом из которых размещены два триангуляционных сканера, модули расположены в зоне нахождения торцов трубы и позиционируются в зону измерения по мере поступления трубы на участок контроля, что позволяет за один оборот трубы сформировать данные для расчета угла скоса фаски, величины притупления и толщины стенки трубы по всему ее профилю, программное обеспечение системы включает в себя также математический аппарат для обеспечения точности измерений, подсистему управления работой механизмов перемещения и вращения трубы и обеспечивает автоматический и ручной режимы работы системы, а также модуль аналитики и подсистему калибровки сканеров. Недостатком данной системы является сложность и дороговизна системы при посредственной точности измерения. Кроме того данная система предназначена для проверки труб движущихся по транспортному рольгангу, что не всегда можно обеспечить.
Задачей предлагаемого технического решения является создание простого и надежного устройства измерения кривизны насосно-компрессорных труб, в котором измеряемая труба будет неподвижна.
Технический результат – упрощение конструкции, повышение надежности.
Технический результат достигается тем, что устройство измерения кривизны насосно-компрессорных труб содержит лазерный сканер в виде источника лазерного излучения с преобразователем лазерного пучка в линию на поверхность измеряемой насосно-компрессорной трубы и приемника отраженного излучения, шаговый двигатель, перемещающий лазерный сканер, связанный с шаговым двигателем, и энкодер. При этом лазерный сканер имеет встроенную микропроцессорную систему управления, установлен на каретке, перемещающейся шаговым двигателем по направляющей вдоль измеряемой насосно-компрессорной трубы. Энкодер, приемник отраженного излучения и сервопривод выполнены с возможностью передачи данных на устройство обработки информации и панель оператора, где судят о кривизне насосно-компрессорных труб.
В предлагаемом устройстве целесообразно в качестве лазерного сканера использовать лазерный триангуляционный 2D сканер.
В предлагаемом устройстве предпочтительно в качестве панели оператора использовать ЖК-монитор.
Также приемник отраженного излучения должен представлять собой КМОП-фотоматрицу.
Заявленное техническое решение поясняется Фиг.1-2.
На Фиг.1 – показано устройство измерения кривизны насосно-компрессорных труб вид сбоку;
На Фиг.2 – показано устройство измерения кривизны насосно-компрессорных труб вид спереди и сверху.
На фигурах позициями обозначены следующие элементы конструкции:
1 – стойка,
2 – каретка,
3 – крепления направляющего профиля каретки,
4 – подпятники стоек,
5 – фланец шаговый двигатель с энкодером,
6 – модуль линейных перемещений,
7 – шаговый двигатель с энкодером,
8 – лазерный триангуляционный 2D датчик (сканер),
9 – приемник отраженного излучения,
10– направляющий профиль каретки.
Устройство работает следующим образом.
На стойках 1 (горизонтальных и вертикальных) с подпятниками 4 посредством креплений 3 установлен направляющий профиль каретки 10, по которому перемещается лазерный триангуляционный 2-D датчик (сканер) 8 со встроенной микропроцессорной системой управления совместно с приемником отраженного излучения. Излучённый лазером луч, сканера 8, развернутый в идеальную прямую линию, проецируется на поверхность контролируемого объекта. Световая линия повторяет форму профиля объекта в сечении. Отраженное от объекта изображение световой линии проецируется на приемник отраженного излучения 9, а именно посредством объектива проецируется на КМОП-фотоматрицу. По координатам изображения на приемнике отраженного излучения 9 микропроцессор производит вычисление реальных координат световой линии.
Сканер 8 и приемник отраженного излучения 9 перемещаются вдоль трубы с остановками для замеров посредством шагового двигателя с энкодером 7. Во время остановки вычисляются две координаты характерной точки профиля трубы по данным приемника отраженного излучения 9, а третья координата по данным энкодера 7 (датчика угловых перемещений) на двигателе перемещения. Результаты измерений по Ethernet 10/100 передаются в контроллер, где обрабатываются по заданной программе и результат выводится на панель оператора. При этом полученные координаты точек на оси трубы проверяются на отклонение от прямой линии, проведенной по двум точкам из выборки.
В качестве сканера 8 в предлагаемом устройстве предпочтительно использовать LS2D – лазерный триангуляционный 2D датчик (сканер) со встроенной микропроцессорной системой управления.
Сканеры модели LS2D, предназначенные для бесконтактного измерения профиля объекта с рассеивающей поверхностью, ширины, толщины металлопроката, внутренних и внешних диаметров, параметров резьбы, обнаружения локальных дефектов продукции, контроля зазоров, сварных швов, распознавания объектов, построения 3D моделей, а также для использования в различных измерительных системах.