一种大口径多波波纹管形状尺寸快速精确检测装置及方法与流程

1.本发明涉及波纹管测量技术领域，具体为一种大口径多波波纹管形状尺寸快速精确检测装置及方法。


背景技术：

2.波纹管作为功能性弹性原件，其尺寸对其刚度的影响极为重要，尺寸偏差大，不仅仅对现场装配施工造成一定难度，还会造成其刚度可能达不到设计要求，不仅仅影响波纹管在工况下安全稳定的运行，还影响整个系统的运行。波纹管刚度偏大，则系统其他部位无法拉动或压缩波纹管进行位移，其位移无法吸收，则系统的力越大，可能导致运行系统的崩溃；而刚度偏小，则波纹管无法承压，也达不到使用要求。因此，精准测量波纹管的尺寸偏差对测定波纹管的刚度特性极为重要。而波纹管由于结构的特殊性，尤其是大口径、多波的设计，使得波纹管内凹的波纹段较多，使得视觉死角以及检测死角的位置较多，使用一般的测量方法，无法检测到内凹波纹段内部的形状以及尺寸，造成测量难度大，测量效率慢，影响波纹管的精确测量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大口径多波波纹管形状尺寸快速精确检测装置及方法，通过多次调整检测角度的方式，使检测范围覆盖到波纹管的内凹波纹段的内部，极大程度上消除多波波纹管的检测死角，实现对多波波纹管的精确测量，以准确得到此尺寸下波纹管的刚度特性，使多波波纹管得到合理运用。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种大口径多波波纹管形状尺寸快速精确检测装置，包括一侧开口的检测箱体，还包括装夹行走机构、内腔检测机构和外壁检测机构，所述内腔检测机构和外壁检测机构均设置在所述检测箱体内，所述内腔检侧机构包括检测组件和水平设置的中空检测管，所述中空检测管的一端固设于所述检测箱体的内壁，所述检测组件包括多个第一光电传感器，多个所述第一光电传感器沿着所述中空检测管的周向均布，所述第一光电传感器铰接设置在所述中空检测管的外壁，所述第一光电传感器的偏转轴线垂直于所述中空检测管的轴线；所述外壁检测机构设置有多个，多个所述外壁检测机构绕着所述中空检测管的周向间隔布置，所述外壁检测机构包括横梁和第二光电传感器，所述横梁与所述中空检测管平行设置，所述第二光电传感器铰接在所述横梁上，所述第二光电传感器的偏转轴线垂直于所述中空检测管的轴线，所述装夹行走机构用于装载波纹管沿着所述中空检测管的轴向移动。
5.采用上述技术方案的效果为，装夹行走机构带动待测量波纹管沿着中空检测管的轴向行径，使波纹管走完第一光电传感器和第二光电传感器覆盖的范围，检测的过程中，多次调整第一光电传感器和第二光电传感器的偏转角度，每次调整完第一光电传感器的测量角度后，需移动中空检测管，保证每次检测都能使波纹管走完第一光电传感器和第二光电
传感器的覆盖范围，通过调整检测角度的方式，使检测范围覆盖到波纹管的内凹波纹段的内部，极大程度上消除多波波纹管的检测死角，实现对多波波纹管的精确测量，以准确得到此尺寸下波纹管的刚度特性，使多波波纹管得到合理运用。
6.在一些实施例中，所述检测组件设置有多个，多个所述检测组件沿着所述中空检测管的轴向间隔设置，每个所述第一光电传感器对应设置有偏转机构，所述偏转机构包括铰接球、连杆和伸缩杆，所述铰接球铰接在所述中空检测管上，所述连杆的一端与所述铰接球固定连接，另一端安装所述第一光电传感器，所述中空检测管内同轴设置有滑移杆，所述滑移杆沿着所述中空检测管的轴向移动，所述伸缩杆的一端铰接在所述铰接球上，另一端铰接在所述滑移杆上。
7.在一些实施例中，所述中空检测管内同轴设置有固定管，所述固定管的一端连接所述检测箱体，另一端滑动穿设有活动管，所述活动管连接所述滑移杆的一端，所述固定管内设置有第一丝杠，所述第一丝杠与所述固定管转动连接，所述活动管与所述第一丝杠螺纹连接，所述第一丝杠的一端穿出所述检测箱体传动连接第一电机。
8.在一些实施例中，所述伸缩杆包括第一杆件和第二杆件，所述第一杆件的一端铰接在所述铰接球上，另一端滑动穿设有所述第二杆件，所述第二杆件远离第一杆件的一端铰接在所述滑移杆上。
9.在一些实施例中，所述装夹行走机构包括行走底座、剪叉式升降结构和安装顶板，所述剪叉式升降结构底部的一端与所述行走底座铰接，所述剪叉式升降结构底部的另一端与所述行走底座滑动连接，所述剪叉式升降结构顶部的一端与所述安装顶板铰接，所述剪叉式升降结构顶部的另一端与所述安装顶板滑动连接，所述安装顶板上沿所述中空检测管的轴向依次设置有固定机座和滑动机座。
10.在一些实施例中，所述固定机座和滑动机座上均转动设置有两组摩擦轮，两组所述摩擦轮沿垂直于所述中空检测管的方向间隔设置，所述摩擦轮的轮轴与摩擦轮电机的输出轴传动连接，所述摩擦轮位于波纹管的内凹波纹内，所述摩擦轮的侧壁嵌设有压力传感器。
11.在一些实施例中，所述安装顶板的顶部开设有丝杠槽，所述丝杠槽内设置有第二丝杠，所述第二丝杠通过轴承与所述安装顶板转动连接，所述第二丝杠上螺纹适配有滑座，所述滑座与所述丝杠槽滑动适配，所述滑动机座固定连接在所述滑座，所述安装顶板上安装有丝杠电机，所述第二丝杠的一端通过联轴器与所述丝杠电机的输出轴传动连接。
12.在一些实施例中，所述横梁的侧壁滑动设置有横杆，所述第二光电传感器通过中间杆与所述横杆连接，所述中间杆包括第三杆件和第四杆件，所述第三杆件的一端与所述横杆铰接，另一端滑动穿设有第四杆件，所述第四杆件通过销轴与所述横梁铰接，所述第二光电传感器安装在所述第四杆件远离所述第三杆件的一端。
13.在一些实施例中，所述横杆的一端活动穿出所述检测箱体连接在驱动盘上，所述检测箱体的外侧安装有气缸，所述气缸的伸缩轴连接所述驱动盘。
14.一种大口径多波波纹管形状尺寸快速精确检测方法，包括以下步骤：s1、波纹管初步安装；根据待检测波纹管的长度预调固定机座与滑动机座之间的间距，将波纹管的两端头分别安装在固定机座与滑动机座上，并使摩擦轮嵌入波纹管的内凹波纹内；
s2、波纹管精准安装；移动滑动机座，将波纹管自然拉直，通过摩擦轮上的压力传感器检测拉直力，避免对波纹管造成额外的拉力使波纹管呈绷直状态；s3、波纹管检测高度调节；通过剪叉式升降结构的伸展与收缩带动安装顶板升降，使外壁检测机构位于波纹管的外侧进行检测，内腔检测机构位于波纹管的内腔进行检测；s4、波纹管移动检测；装夹行走机构带动待检测波纹管从检测箱体的开口进入检测箱体内进行形状与尺寸的检测；多次改变第一光电传感器与第二光电传感器的偏转角度，对波纹管内凹的波纹段进行检测，然后转动波纹管再次进行检测，以实现多波波纹管的全覆盖式检测；还可通过剪叉式升降结构改变波纹管的高度位置，使第一光电传感器和第二光电传感器靠近或远离波纹管内凹的波纹段，以消除检测死角；s5、移出波纹管；s6、利用平均法得出检测值；将检测同一点位的多个第一光电传感器检测的数值求平均值得到波纹管内腔的形状与尺寸，检测同一点位的多个第二光电传感器检测的数值求平均值得到波纹管内腔的形状与尺寸。
15.本发明的有益效果是：1、调整第一光电传感器和第二光电传感器的测量角度，扩大测量范围，且波纹管的测量高度可调，用于调节测量间距，使第一光电传感器与第二光电传感器的测量范围覆盖到波纹管的内凹波纹段的内部，极大程度上消除多波波纹管的检测死角，实现对多波波纹管的精确测量，以准确得到此尺寸下波纹管的刚度特性，使多波波纹管得到合理运用。
16.2、波纹管能在装夹行走机构上旋转，从而通过转动波纹管实现波纹管周向的覆盖测量，达到全覆盖的效果，其次，通过周向的多个第一光电传感器和多个第二光电传感器测得多个测量值，检测同一点位的多个第一光电传感器检测的数值求平均值得到波纹管内腔的形状与尺寸，检测同一点位的多个第二光电传感器检测的数值求平均值得到波纹管内腔的形状与尺寸，从而通过求平均值的方法降低测量误差，提高测量精度。
附图说明
17.图1为本发明一种大口径多波波纹管形状尺寸快速精确检测装置的立体图；图2为本发明中内腔检测机构的立体图；图3为本发明中内腔检测机构的内部结构示意图；图4为图3中a处放大图；图5为图3中b处放大图；图6为本发明中外壁检测机构的结构示意图；图7为图6中c处放大图；图8为本发明一种大口径多波波纹管形状尺寸快速精确检测装置的正视图；图中，1-检测箱体，2-装夹行走机构，3-内腔检测机构，4-外壁检测机构，5-中空检测管，6-第一光电传感器，7-横梁，8-第二光电传感器，9-铰接球，10-连杆，11-伸缩杆，12-滑移杆，13-固定管，14-活动管，15-第一丝杠，16-第一电机，17-第一杆件，18-第二杆件，19-行走底座，20-剪叉式升降结构，21-安装顶板，22-固定机座，23-滑动机座，24-摩擦轮，25-摩擦轮电机，26-丝杠槽，27-第二丝杠，28-滑座，29-丝杠电机，30-横杆，31-第三杆件，32-第四杆件，33-驱动盘，34-气缸。
具体实施方式
18.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
19.实施例一、如图1至图8所示，一种大口径多波波纹管形状尺寸快速精确检测装置，包括一侧开口的检测箱体1，提供适合测量的黑暗环境，避免外界混乱的光源对测量造成影响，检测箱体1内另设光源，以满足测量需求，保证采集质量，检测箱体1内还包括装夹行走机构2、内腔检测机构3和外壁检测机构4，内腔检测机构3和外壁检测机构4均设置在检测箱体1内，如图2所示，内腔检侧机构3包括检测组件和水平设置的中空检测管5，中空检测管5的一端固设于检测箱体1的内壁，检测组件设置有多个，多个检测组件沿着中空检测管5的轴向均布，多个检测组件覆盖波纹管的轴向进行测量，检测组件包括多个第一光电传感器6，多个第一光电传感器6沿着中空检测管5的周向均布，同一检测组件的多个第一光电传感器6对波纹管的周向进行测量，第一光电传感器6铰接设置在中空检测管5的外壁，第一光电传感器6的偏转轴线垂直于中空检测管5的轴线，第一光电传感器6的测量角度能调节，使第一光电传感器的测量光线呈不同的倾斜角度射向波纹管的内壁，从而使第一光电传感器6的测量光线能进入波纹管的内凹波纹段进行形状模拟与尺寸测量，极大程度上提高了测量精度，能准确的得到此形状尺寸下波纹管的刚度特征，使波纹管的实际运用更加精确，能够更加合理的运用；外壁检测机构4设置有多个，多个外壁检测机构4绕着中空检测管5的周向间隔布置，通过多个外壁检测机构4对波纹管周向的不同位置进行检测，实现周向覆盖；如图6和图7所示，外壁检测机构4包括横梁7和第二光电传感器8，横梁7与中空检测管5平行设置，第二光电传感器8铰接在横梁7上，第二光电传感器8的偏转轴线垂直于中空检测管5的轴线，其中，每个外壁检测机构4中第二光电传感器8设置有多个，多个第二光电传感器8沿着横梁7的长度方向均布，多个第二光电传感器8对波纹管轴向的不同位置进行检测，实现波纹管的轴向覆盖，其次，第二光电传感器8的测量角度可调节，使第二光电传感器8发射的测量光线能进入波纹管外壁的内凹波纹段内，从而更加精确的模拟出多波波纹管的外部形状及尺寸，通过对比第一光电传感器6的测量尺寸与第二光电传感器8的测量尺寸，还能得到波纹管的径向厚度，从而能有效反应波纹管的刚度特性；即沿着中空检测管5的轴向均布，装夹行走机构2用于装载波纹管沿着中空检测管5的轴向移动，装夹行走机构2带动待测量波纹管沿着中空检测管5的轴向行径，使波纹管走完第一光电传感器6和第二光电传感器8覆盖的范围，检测的过程中，多次调整第一光电传感器6和第二光电传感器8的偏转角度，每次调整完第一光电传感器6的测量角度后，需移动中空检测管5，保证每次检测都能使波纹管走完第一光电传感器6和第二光电传感器8的覆盖范围，通过调整检测角度的方式，使检测范围覆盖到波纹管的内凹波纹段的内部，极大程度上消除多波波纹管的检测死角，实现对多波波纹管的精确测量，以准确得到此尺寸下波纹管的刚度特性，使多波波纹管得到合理运用。
20.实施例二、在实施例一的基础上，参照图2至图5所示，针对第一光电传感器6的偏转设计为，检测组件设置有多个，多个检测组件沿着中空检测管5的轴向间隔设置，每个第一光电传感器6对应设置有偏转机构，偏转机构包括铰接球9、连杆10和伸缩杆11，如图4所示，伸缩杆11包括第一杆件17和第二杆件18，第一杆件17的一端铰接在铰接球9上，另一端滑动穿设有第二杆件18，第二杆件18远离第一杆件17的一端铰接在滑移杆12上，铰接球9铰
接在中空检测管5上，连杆10的一端与铰接球9固定连接，另一端安装第一光电传感器6，中空检测管5内同轴设置有滑移杆12，滑移杆12沿着中空检测管5的轴向移动，伸缩杆11的一端铰接在铰接球9上，另一端铰接在滑移杆12上，滑移杆12在移动时，将通过伸缩杆11带动铰接球9偏转，铰接球9偏转将带动连杆10偏转，从而带动连杆10上第一光电传感器6偏转，进而改变第一光电传感器6的测量角度，而伸缩杆11具有伸缩功能，以适应伸缩杆11两端连接处的距离变化，使偏转机构能顺利带动第一光电传感器6偏转，滑移杆12的移动距离不同，其第一光电传感器6的偏转角度也就不同；如图5所示，中空检测管5内同轴设置有固定管13，固定管13的一端连接检测箱体1，另一端滑动穿设有活动管14，活动管14连接滑移杆12的一端，固定管13内设置有第一丝杠15，第一丝杠15与固定管13转动连接，活动管14与第一丝杠15螺纹连接，第一丝杠15的一端穿出检测箱体1传动连接第一电机16，通过第一电机16带动第一丝杠15转动，由于活动管14与固定管13为滑动连接，从而限制了活动管14的旋转自由度，使活动管14沿着第一丝杠15的轴向平移，从而带动滑移杆12沿着中空检测管5的轴向移动，通过第一电机16的正反转，改变滑移杆12的移动方向，从而使第一光电传感器6顺时针偏转或逆时针偏转，提高第一光电传感器6的偏转范围，能极大程度上消除测量死角。
21.实施例三、在实施例二的基础上，如图6和图7所示，第二光电传感器8的偏转设计为，横梁7的侧壁滑动设置有横杆30，第二光电传感器8通过中间杆与横杆30连接，中间杆包括第三杆件31和第四杆件32，第三杆件31的一端与横杆30铰接，另一端滑动穿设有第四杆件32，第四杆件32通过销轴与横梁7铰接，第二光电传感器8安装在第四杆件32远离第三杆件31的一端，套用第一光电传感器8的曲杆结构，第二光电传感器8通过横杆30的移动进行偏转，横杆30的一端活动穿出检测箱体1连接在驱动盘33上，检测箱体1的外侧安装有气缸34，气缸34的伸缩轴连接驱动盘33，通过气缸34带动驱动盘33移动，驱动盘33同时带动多个外壁检测机构中的横杆30移动，实现多个外壁检测机构的同步运行，横杆30运行的过程中将带动中间杆绕着与横梁7的铰接位置进行偏转，从而带动第二光电传感器8偏转改变测量角度，多个第二光电传感器8的偏转同步进行，使得偏转方向及角度一致，使多个第二光电传感器8检测同一点位进行平均值计算，降低测量误差。
22.实施例四、如图1和图8所示，实施例一中的装夹行走机构2需具有升降自由度，还需要能带动波纹管旋转的功能，因此，对装夹行走机构2进行特殊设计，具体为，装夹行走机构2包括行走底座19、剪叉式升降结构20和安装顶板21，剪叉式升降结构20底部的一端与行走底座19铰接，剪叉式升降结构20底部的另一端与行走底座19滑动连接，剪叉式升降结构20顶部的一端与安装顶板21铰接，剪叉式升降结构20顶部的另一端与安装顶板21滑动连接，安装顶板21上沿中空检测管5的轴向依次设置有固定机座22和滑动机座23，剪叉式升降结构20设置有两个，两个剪叉式升降结构20对称设置，具有较好的支撑稳定型，两个剪叉式升降结构20底部的滑动端通过支杆连接，支杆连接伸缩气缸，通过伸缩气缸带动两个剪叉式升降结构20伸展或收缩，实现安装顶板21的高度调节，剪叉式升降结构体积小，伸缩范围大，满足大口径波纹管测量的需要，固定机座22和滑动机座23上均转动设置有两组摩擦轮24，两组摩擦轮24沿垂直于中空检测管5的方向间隔设置，摩擦轮24的轮轴与摩擦轮电机25的输出轴传动连接，摩擦轮24位于波纹管的内凹波纹内，摩擦轮24的侧壁嵌设有压力传感器，摩擦轮24伸入波纹管的内凹波纹段内接触波纹管的外壁，通过波纹管的外凸波纹段对
摩擦轮24进行限位，防止脱落的情况，摩擦轮24采用橡胶轮，具有较大的摩擦轮，避免打滑的情况，使得摩擦轮24能稳定的带动波纹管转动，其次，将摩擦轮24伸入波纹管的内凹波纹段内，能通过压力传感器检测波纹管的拉直情况，具体为，为保证波纹管的测量精度，使波纹管呈自然的拉直状态，保证测量的准确，通过滑动机座23的移动将波纹管拉直，但不使波纹管受拉力而形变，通过压力传感器来检测是否拉直到位，防止拉直过度改变了波纹管的实际尺寸，为避免对波纹管拉伸过度，滑动机座23采用精度更高的丝杠传动副，具体为，安装顶板21的顶部开设有丝杠槽26，丝杠槽26内设置有第二丝杠27，第二丝杠27通过轴承与安装顶板21转动连接，第二丝杠27上螺纹适配有滑座28，滑座28与丝杠槽26滑动适配，滑动机座23固定连接在滑座28，安装顶板21上安装有丝杠电机29，第二丝杠27的一端通过联轴器与丝杠电机29的输出轴传动连接，由丝杠电机29带动第二丝杠27转动，由于滑座28滑动适配在丝杠槽26内，从而限制了滑座28的旋转自由度，使滑座28沿第二丝杠27的轴向平移，从而带动其上的滑动机座23移动，进而将波纹管拉伸至自然伸直状态；具体实施时，在检测箱体的内底部设置引导底板，引导底板上平行布置有两条导轨，而行走底座19底部的行走轮采用钢轮，钢轮滚动适配在导轨上，从而对装夹行走机构2的行走方向进行限位，使装夹行走机构2能精确的沿着中空检测管5的轴向移动。
23.综上所述，利用一种大口径多波波纹管形状尺寸快速精确检测装置进行波纹管的形状尺寸检测的方法，包括以下步骤：s1、波纹管初步安装；根据待检测波纹管的长度预调固定机座22与滑动机座23之间的间距，将波纹管的两端头分别安装在固定机座22与滑动机座23上，并使摩擦轮24嵌入波纹管的内凹波纹内；s2、波纹管精准安装；移动滑动机座23，将波纹管自然拉直，通过摩擦轮24上的压力传感器检测拉直力，避免对波纹管造成额外的拉力使波纹管呈绷直状态；s3、波纹管检测高度调节；通过剪叉式升降结构20的伸展与收缩带动安装顶板21升降，使外壁检测机构4位于波纹管的外侧进行检测，内腔检测机构3位于波纹管的内腔进行检测，初步调节时，根据波纹管的口径以及中空检测管5的高度设置，使波纹管的轴线与中空检测管5的轴线大致位于同一水平面上；s4、波纹管移动检测；装夹行走机构带动待检测波纹管从检测箱体1的开口进入检测箱体1内进行形状与尺寸的检测；初次检测时，第一光电传感器6和第二光电传感器8均垂直于波纹管发射检测光线进行形状模拟与尺寸检测，从而初步得到波纹管的初步轮廓，然后多次改变第一光电传感器6与第二光电传感器8的偏转角度，对波纹管内凹的波纹段进行检测，再次测量时，都需通过装夹行走机构带动波纹管沿中空检测管5的轴向移动，使波纹管的轴向区域得以覆盖，上述测量完成后，转动波纹管再次重复上述检测，实现波纹管周向的覆盖测量，大大提高波纹管的覆盖面积，提高测量的精确性；当第一光电传感器6和第二光电传感器8的偏转角度调节后还是有部分位置处于测量死角时，还可通过剪叉式升降结构20改变波纹管的高度位置，使第一光电传感器6和第二光电传感器8靠近或远离波纹管内凹的波纹段，以消除检测死角，改变波纹管的检测高度后，在第一光电传感器6与第二光电传感器8的测量尺寸上需计算上波纹管的升降数值；s5、移出波纹管；s6、利用平均法得出检测值；将检测同一点位的多个第一光电传感器6检测的数值
求平均值得到波纹管内腔的形状与尺寸，检测同一点位的多个第二光电传感器8检测的数值求平均值得到波纹管内腔的形状与尺寸。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端
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顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；以及本领域普通技术人员可知，本发明所要达到的有益效果仅仅是在特定情况下与现有技术中目前的实施方案相比达到更好的有益效果，而不是要在行业中直接达到最优秀使用效果。
25.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。