引言
對內(nèi)徑尺寸的測量，國內(nèi)目前測量的方法多以接觸式測量為主。但接觸式測量由于測量工具磨損、人為因素等原因造成測量誤差較大，不能滿足快速、精確的內(nèi)徑尺寸檢測要求。本文介紹了利用激光原理制成的內(nèi)徑測量儀，實現(xiàn)了內(nèi)徑尺寸的無損、高精度測量。
1、基本測量原理
內(nèi)徑測量采用了激光測距的加法原理，制作時設(shè)置兩個在一條直線上反向測量的激光測頭，測量鋼管的內(nèi)徑尺寸。
圖中激光測頭1和激光測頭2以固定間距A背向布置，且測頭發(fā)射的激光處于圓管的直徑線上。工作時激光測頭1發(fā)射一束激光照射圓管下方的內(nèi)壁，圓管內(nèi)壁的漫反射光再返回到激光測頭1內(nèi)的C-MOS芯片上，通過對C-MOS芯片上光斑的位置分析和計算，可以得到激光測頭1到圓管下方內(nèi)壁的實際距離B1；同理可以得到激光測頭2到觀摩上方內(nèi)壁的距離B2。兩個測頭的間距A加上兩個測頭到被測物上下表面的距離B1、B2即可得到圓管的內(nèi)徑尺寸D。
2、測頭的布置形式
由于受激光測頭的外形尺寸和量程范圍的限制，小規(guī)格鋼管和大規(guī)格鋼管的測頭形式不太相同。小規(guī)格鋼管的兩個測頭需要重疊放置才能伸入鋼管內(nèi)，大規(guī)格鋼管可以將測頭正對布置。兩種布置形式如圖2所示。
3、測頭的測量范圍
根據(jù)鋼管的規(guī)格、壁厚和測頭的量程范圍，內(nèi)徑測量儀由以下幾種規(guī)格的測頭（可定制）：
4、設(shè)備組成
內(nèi)徑測量裝置的整套設(shè)備包括：內(nèi)徑測量儀、主控機柜（內(nèi)裝控制電路、通訊設(shè)備和工控機）、顯示設(shè)備（液晶顯示器）、聲光報警裝置和打印機等。在實際測量過程中需要測量鋼管的兩端內(nèi)徑，雖然一臺工控機可以驅(qū)動兩套測量裝置，但是為了操作方便還是建議直接使用兩臺工控機及其附屬設(shè)備。
5、主軸端部結(jié)構(gòu)及測頭運動方式
如圖4所示，主軸端部裝有導(dǎo)軌和滑塊，滑塊通過"連桿"和"測頭安裝架"與測頭部件連接固定。連桿與主軸成偏心結(jié)構(gòu)，當(dāng)測頭伸入鋼管后在彈簧的作用下測頭安裝架下部的小輪與鋼管內(nèi)壁貼緊。測頭安裝架下部的小輪以測頭激光束為中心嚴格對稱，以保證激光束通過鋼管的中心，使測量值為鋼管的真實內(nèi)徑。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，通過連桿帶動測頭安裝架沿鋼管內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，即可測得鋼管在圓周上的多個內(nèi)徑（通過測量頻率和主軸轉(zhuǎn)速的控制，可以使測得的直徑數(shù)量達到500個以上）。
測頭連接部位為標(biāo)準結(jié)構(gòu)，更換測頭型號只需更換測頭即可。
結(jié)語
內(nèi)徑測量儀具有測量精度髙、測量速度快、工控機實時數(shù)據(jù)處理和控制等特點。實驗結(jié)果表明，該測量方法是可行的。內(nèi)徑測量儀使用方便，操作簡單，便于工作人員上手。
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