便携式钢管几何参数测量仪的制作方法

本发明属于管道施工测量技术领域，尤其是涉及一种便携式钢管几何参数测量仪。

背景技术：

大口径焊管(直径610mm-1422mm)的直径测量，按测量形式主要可分为接触式测量和非接触式测量两种方法。常用的接触式测量方法有三种:一是机械法测量，二是周长法测量，三是滚轮法测量；非接触式测量方法是以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法，目前已成为管端尺寸测量的主要发展方向。非接触式测量目前有三种主要方法，一是激光扫描测量法，二是激光测距测量方法，三是采用2d激光位移来检测管体直径及圆度。

接触式测量方法精度低，且基本都需要人工操作，很难实现自动化，在实际生产中，效率低，工人劳动强度大。采用激光方式的非接触式测量方法虽然增加了设备成本，但它的测量精度远远高于接触式测量方法，而且能实现自动测量和数据存储，提高了生产效率，降低了工人劳动强度，可以系统的测得大口径焊管管端的直径，椭圆度和轮廓。

大口径焊管管端的直径及椭圆度作为钢管端部重要的参数指标，在保证管道施工进度和质量方面具有重要意义。当两管在野外进行配管焊接施工时，如果对接的两根钢管的直径及椭圆度满足要求，或具有良好的匹配关系，则能够顺利的完成钢管的组对焊接。反之，如果钢管的管端直径和椭圆度超标导致的匹配性差，则在组对过程中容易出现错皮现象，就会造成两管对焊的困难，即使能勉强对焊在一起，但在焊接过程中更易出现缺陷，影响焊接质量和工作效率。且焊后还会产生很大的残余应力，导致焊缝处的机械性能下降，降低了管道在使用过程中的安全性。野外施工的现有手段是人工采用机械工具进行测量，存在着测量精度低，人为干扰大，工作效率低等缺点，

目前国内一些先进的焊管生产企业已经研制成功了焊管生产线上的激光测距检测装置。例如：申请号为201621256341.6，名称为“石油天然气管道对接焊口相位式激光圆度检测仪”的中国专利，该专利虽然也是利用激光测距，并且也连接pc端控制，但是该专利介绍的技术方法不能实现对不同管径对接的优化分析和匹配。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够自动采集管端几何尺寸、实现管端几何尺寸的自动测量和分析、实现管管的最优化组配、且便于携带的便携式钢管几何参数测量仪。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的便携式钢管几何参数测量仪，其特征在于包括测量仪主体，通过无线传输与此测量仪主体相连接的三防一体机，所述的测量仪主体包括支架，支撑此支架的一组可折叠式支撑调节杆，设置在所述支架上的管体，设置在此管体内的旋转电机和蓄电池，设置在所述支架上、且与所述旋转电机的输出端相连接的激光测距传感器，设置在所述支架上的控制系统，

所述的控制系统包括控制盒，设置在此控制盒内的激光传感器控制器、数据采集卡和无线数据发射接收卡，

所述的三防一体机包括接收系统、存储电脑、优化分析系统和显示系统，

所述的优化分析系统可对每根钢管分级分组，并实现多个钢管的优化自动组配。

所述的可折叠式支撑调节杆为可折叠式支撑调节杆ⅰ或可折叠式支撑调节杆ⅱ。

本发明的优点：

本发明的便携式钢管几何参数测量仪是应用于现场管端几何尺寸测量的便携式管端几何尺寸激光自动测量装置，其通过光电技术对焊接钢管的直径和椭圆度进行详细检测，从而优化匹配，顺利完成组对焊接，减少焊后残余应力，稳定焊缝处的机械性能，增加了管道在使用过程中的安全性，同时自动化作业可降低人工作业的人为干扰，大幅度提升工作效率。

附图说明

图1为本发明测量仪主体的结构示意图。

图2为本发明测量仪主体位于待测量钢管内的状态示意图。

图3为本发明钢管分级方法的原理框图。

图4为本发明的组配流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1、2所示，本发明的便携式钢管几何参数测量仪，其特征在于包括测量仪主体，通过无线传输与此测量仪主体相连接的三防一体机，所述的测量仪主体包括支架，支撑此支架的一组可折叠式支撑调节杆1，设置在所述支架上的管体4，设置在此管体4内的旋转电机3和蓄电池，设置在所述支架上、且与所述旋转电机3的输出端相连接的激光测距传感器2，设置在所述支架上的控制系统。便携式钢管几何参数测量仪采用蓄电池供电，方便户外使用。激光测距传感器2安装在旋转电机3上，工作时旋转电机3工作，带动激光测距传感器2做一周旋转运动，激光传感器2对管径进行测量，数据采集控制器按频率一定进行数据采集并上传给计算机，当一周转动完成后，计算机根据得到的测量数据，经过软件运算得到钢管6椭圆度测量值，采用图形和数据显示测量结果。

所述的控制系统包括控制盒5，设置在此控制盒5内的激光传感器控制器、数据采集卡和无线数据发射接收卡。

所述的三防一体机包括接收系统、存储电脑、优化分析系统和显示系统。

所述的优化分析系统可对每根钢管分级分组，并实现多个钢管的优化自动组配。

所述的可折叠式支撑调节杆1为可折叠式支撑调节杆ⅰ或可折叠式支撑调节杆ⅱ。可折叠式支撑调节杆ⅰ和可折叠式支撑调节杆ⅱ为两组不同长度大小的可折叠式支撑调节杆组，实际应用时，可根据管径大小进行选择采用可折叠式支撑调节杆ⅰ或可折叠式支撑调节杆ⅱ。外径小于φ864mm时使用长度较短的可折叠式支撑调节杆ⅰ，外径大于φ864mm时使用长度较长的可折叠式支撑调节杆ⅱ。工作时，根据需要测量钢管6管径参数，调节可折叠式支撑调节杆1到相应尺寸，将便携式钢管几何参数测量仪置于钢管6内腔，且保证仪器的激光传感器2置于所测钢管6的中心，再按照测量步骤即可完成测量工作。

本发明的便携式钢管几何参数测量仪开创了施工现场大口径钢管管端几何尺寸测量的先河。制定的根据钢管6管端尺寸对钢管6进行分级评价的方法为管端几何尺寸组对匹配进行了有效界定。编制的可根据钢管6尺寸等级进行整条管线钢管匹配的计算机软件，大幅提高了工作效率。

本发明利用光电原理和对应软件，测量出管道的直径和椭圆度，通过无线数据传输，存储并显示在三防一体机中，实现测量过程自动运行，测量数据自动采集、上传和运算,并显示测量结果。

在进行测量使用时先调整好可折叠式支撑调节杆1，再将安装好可折叠式支撑调节杆1的测量仪器放置在需要测量的钢管6之中，激光光标距管端10mm-100mm位置。将无线接收天线插入三防一体机的usb插孔。打开控制盒面板电源开关确认激光传感器2发出激光正常。随后在电脑软件中修正参数即可开始测量。当激光传感器2旋转一周(370°左右)，系统自动完成数据采集、上传、运算和结果显示，并将测量结果存储。

如图3和4所示，在三防一体机中的优化分析系统包括钢管分级软件和钢管组对软件，根据每根钢管6的分级分组状况，实现多个钢管6的最优化自动组配。

管端尺寸分级原则如下：

根据测量得到的管端椭圆度尺寸，确定出最大值和最小值的差值，然后将此差值四等分，如果数值小于1mm，则得到管端尺寸的四个等级；如果等分数值大于1mm，则重新等分差值，在确保等分值小于1mm的情况下确定相应的等级数量。钢管分级方法如图3所示。

钢管的组对是依据分级得到的钢管等级和管端尺寸等级，同组别的钢管优先组配，这样可以确保优质组配的数量。之后按照组别和管端等级进行最优最配，完成整条管线的组配。组配流程图见图4。

实施例

1、支架调整

(1)、当被测钢管6外径小于φ864mm时使用可折叠式支撑调节杆ⅰ，大于φ864mm时使用长可折叠式支撑调节杆ⅱ；

(2)、使用前，先根据被测钢管6外径选择合适的可折叠式支撑调节杆1，根据待测管子的外径和壁厚确定适当的调节点后锁紧。支架旋接在仪器上后刚好将仪器置于所测钢管6的中心；

2、将安装好可折叠式支撑调节杆1的测量仪器放置在需要测量的钢管6之中，激光光标距管端10mm-100mm；

3、将无线接收天线插入三防一体机的usb插孔内；

4、打开控制系统的电源开关，并启动三防一体机，确认激光传感器2发出激光正常后，进行数据采集；

5、当激光传感器2旋转一周(370°左右)，系统自动完成数据采集、上传、运算和结果显示，并将测量结果存储在c:/datam设定的文件名中。

至此，完成了钢管6一个端口的几何尺寸测量。

本发明的便携式钢管几何参数测量仪是应用于现场管端几何尺寸测量的便携式管端几何尺寸激光自动测量装置，其通过光电技术对焊接钢管6的直径和椭圆度进行详细检测，从而优化匹配，顺利完成组对焊接，减少焊后残余应力，稳定焊缝处的机械性能，增加了管道在使用过程中的安全性，同时自动化作业可降低人工作业的人为干扰，大幅度提升工作效率。