專利名稱：鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置。
技術(shù)背景鉆桿是石油勘探領(lǐng)域的常見(jiàn)器件，其加厚段的內(nèi)輪廓尺寸對(duì)管內(nèi)流體 的流動(dòng)狀態(tài)影響很大。目前加厚段的加工工藝普遍采用熱擠壓成型方法， 分為內(nèi)加厚和外加厚兩個(gè)部分，因而內(nèi)輪廓的具體尺寸參數(shù)存在不確定性 和隨意性。由于鉆桿加厚段的內(nèi)輪廓屬于三維內(nèi)尺寸，內(nèi)徑尺寸為不完全 規(guī)則變化，測(cè)量難度較大，精度不易保證，在線測(cè)量困難，因此缺少有效 和實(shí)用的測(cè)量手段。由于，隨著鉆桿產(chǎn)能的提高，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及用戶的要 求，需要對(duì)內(nèi)外加厚段進(jìn)行控制，以保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足用戶要求，因此為 及時(shí)了解鉆桿的加厚工序質(zhì)量，同時(shí)為了跟蹤、評(píng)估、驗(yàn)證加厚工藝參數(shù)， 在工廠修磨后的工位上對(duì)內(nèi)過(guò)渡帶進(jìn)行測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，以確保鉆桿質(zhì)量?，F(xiàn)有一種鉆桿內(nèi)加厚軌跡測(cè)繪儀，如中國(guó)專利號(hào)02215180.X所公開(kāi)的，該測(cè)繪儀包括探頭、探桿、連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、記錄裝置等部分，探頭(為 接觸式)固定于探桿的一端，該探桿的另一端與連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定聯(lián)接， 所述記錄裝置(常用百分表等)亦與該連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。檢測(cè)時(shí)，人工手持該測(cè)繪儀，使得探頭與鉆桿內(nèi)外表面相接觸，沿鉆 桿軸向方向拉動(dòng)測(cè)繪儀，則記錄裝置可以反映鉆桿的內(nèi)外輪廓參數(shù)變化。 但是，這種方法存在嚴(yán)重的問(wèn)題 一是該測(cè)繪儀實(shí)際上是檢測(cè)鉆桿的壁厚， 因此外加厚輪廓尺寸將影響內(nèi)加厚輪廓尺寸的測(cè)量結(jié)果；二是手持拖動(dòng)測(cè) 繪儀，用目測(cè)方法尋找輪廓變化的拐點(diǎn)位置，精度無(wú)法保障；三是鉆桿粗 糙表面對(duì)接觸式測(cè)頭產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，個(gè)別表面質(zhì)量缺欠(例如毛刺、氧 化皮、鐵屑、灰塵等)的存在將會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量方法及其測(cè)量系統(tǒng)，采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維內(nèi)輪廓自動(dòng)檢測(cè)，滿足鉆桿實(shí)際生產(chǎn)需求；而且，檢測(cè)使用方便， 圖像逼真，數(shù)據(jù)直觀，準(zhǔn)確。為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，包括，測(cè)量臂、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的測(cè)量 臂包括，測(cè)量箱體，其箱壁開(kāi)有供光線透過(guò)的測(cè)量窗；光學(xué)鏡組，設(shè)置于 測(cè)量箱體內(nèi)，對(duì)應(yīng)位于測(cè)量窗，其兩側(cè)均設(shè)反射面，該反射面與軸線呈一 角度；光源體，設(shè)置于光學(xué)鏡組一側(cè)；攝像機(jī)，設(shè)置于光學(xué)鏡組另外一側(cè)， 將采集的數(shù)據(jù)傳送至一控制計(jì)算機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，聯(lián)接于測(cè)量臂；控制計(jì) 算機(jī)構(gòu)，分別電性連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及測(cè)量臂。進(jìn)一步，所述的光源體為半導(dǎo)體激光器。所述的光源體由若干個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體激光器組成，半導(dǎo)體激光器沿鏡 筒的圓周方向均勻分布，并與鏡筒的軸線呈一定角度。因此由這些激光器 發(fā)出的是一組發(fā)散光束，在空間形成一個(gè)錐形區(qū)域。所述的光源體的半導(dǎo)體激光器數(shù)量至少為4只，以更加好地保證測(cè)量 精度。光源體這些激光器沿鏡筒的圓周方向均勾分布，并與鏡筒的軸線呈一 定角度。又，本實(shí)用新型所述的光學(xué)鏡組是一對(duì)多面錐棱鏡。 所述的棱鏡的反射面數(shù)量與激光器的數(shù)量相同。另外，本實(shí)用新型所述的測(cè)量臂測(cè)量箱體內(nèi)部設(shè)置有輔助電加熱系統(tǒng)。所述的測(cè)量臂測(cè)量箱體前端設(shè)置若千個(gè)可以檢測(cè)測(cè)量臂與鉆桿直線 的相對(duì)位置關(guān)系，避免碰撞的接近傳感器。本實(shí)用新型所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直線導(dǎo)軌、滾動(dòng)絲杠、精密光柵和控 制驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，測(cè)量臂的軸向位置由精密光柵測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿三 維內(nèi)輪廓的快速測(cè)量。所述的控制計(jì)算機(jī)構(gòu)包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器組成的主 從式測(cè)控系統(tǒng)，分別與光源體的激光器、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等電性連接；由工業(yè)控 制計(jì)算機(jī)向可編程控制器發(fā)出控制命令和系統(tǒng)參數(shù)，同時(shí)負(fù)責(zé)光斑圖像的采集和處理。光學(xué)鏡組是一對(duì)多面錐棱鏡，棱鏡的反射面數(shù)量與激光器的數(shù)量相 同，反射面與軸線呈一定角度。由激光器發(fā)射的一組光束首先投射到光學(xué) 鏡組左側(cè)反射面上，經(jīng)過(guò)反射后，激光束透過(guò)測(cè)量窗，在被測(cè)鉆桿內(nèi)表面 沿圓周方向形成一組環(huán)形分布的多個(gè)光斑。這些光斑由右側(cè)的多面錐棱鏡成像到攝像機(jī)的CCD上，滿足測(cè)量要求。測(cè)量臂測(cè)量箱體內(nèi)部設(shè)置有輔助電加熱系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到周圍環(huán)境 溫度過(guò)低時(shí)，將自動(dòng)啟動(dòng)輔助電加熱系統(tǒng)工作，從而防止工作內(nèi)環(huán)境溫度 過(guò)低，影響測(cè)量精度，同時(shí)可以防止潮濕霉變的發(fā)生，避免凝霧的產(chǎn)生， 保障檢測(cè)系統(tǒng)正常和可靠工作，可以勝任室外低溫環(huán)境。測(cè)量臂前端設(shè)置若干接近傳感器，可以檢測(cè)測(cè)量臂與鉆桿直線的相對(duì) 位置關(guān)系，避免碰撞。測(cè)量臂外殼開(kāi)設(shè)測(cè)量窗，既可以滿足測(cè)量要求，又 可以起到防塵和保護(hù)的雙重作用，提高測(cè)量系統(tǒng)的安全性和可靠性。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直線導(dǎo)軌、滾動(dòng)絲杠、精密光柵和控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成， 可以驅(qū)動(dòng)測(cè)量臂沿被測(cè)鉆桿軸線往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)量臂的軸向位置由精密 光柵測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿三維內(nèi)輪廓的快速測(cè)量。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以通過(guò)垂直電機(jī)和光柵實(shí)現(xiàn)測(cè)量臂垂直位置的自動(dòng)調(diào)整， 以適應(yīng)不同規(guī)格的鉆桿的測(cè)量要求?？刂乒袷怯晒I(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器PLC組成的主從式測(cè)控 系統(tǒng)，由工控機(jī)向PLC發(fā)出控制命令和系統(tǒng)參數(shù)，同時(shí)負(fù)責(zé)光斑圖像的采 集和處理，而測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量過(guò)程全部是在PLC的控制下完成，包括測(cè)量 臂的驅(qū)動(dòng)與定位、激光器的開(kāi)關(guān)、測(cè)量臂的防撞監(jiān)測(cè)、輔助電加熱系統(tǒng)的 啟動(dòng)等，系統(tǒng)工作可靠、穩(wěn)定。控制柜具有聲光報(bào)警與提示功能，當(dāng)測(cè)量結(jié)果不合格，或者測(cè)量系統(tǒng) 出現(xiàn)異常情況而停止時(shí)，控制柜將通過(guò)指示燈和喇叭進(jìn)行聲光報(bào)警與提 示，系統(tǒng)工作更加安全、可靠。檢測(cè)時(shí)，光源體發(fā)出一組發(fā)散光束，數(shù)量至少為4束，在空間形成一 個(gè)錐形區(qū)域。這些光束首先投射到光學(xué)鏡組，經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡組反射后，透過(guò) 測(cè)量窗，在被測(cè)鉆桿內(nèi)表面沿圓周方向形成一組環(huán)形分布的多個(gè)光斑，每 個(gè)光斑代表鉆桿內(nèi)輪廓上某個(gè)點(diǎn)。這些光斑通過(guò)光學(xué)鏡組成像后，通過(guò)攝6像機(jī)采樣，獲取該光斑圖像，通過(guò)傳輸電纜送入后面的計(jì)算控制機(jī)構(gòu)中， 通過(guò)圖像處理和數(shù)據(jù)處理，可以獲得這些光斑所在點(diǎn)的空間坐標(biāo)。當(dāng)測(cè)量 臂沿著鉆桿軸線移動(dòng)時(shí)，每個(gè)光斑可以掃描出鉆桿內(nèi)表面的一條母線輪 廓，因此測(cè)量系統(tǒng)可以獲得多個(gè)母線輪廓的離散點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)對(duì)這些三維 云點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)，從而獲得準(zhǔn)確的鉆桿三維內(nèi)輪廓尺寸參數(shù)。 本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型采用結(jié)構(gòu)光和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)1. 實(shí)現(xiàn)了鉆桿內(nèi)輪廓三維尺寸參數(shù)的非接觸自動(dòng)檢測(cè)。2. 解決了傳統(tǒng)方法精度低、易磨損、可靠性差的弊病，壽命長(zhǎng)。3. 全自動(dòng)化，符合生產(chǎn)線的節(jié)拍要求，大大提高檢測(cè)效率和智能化水平。4. 具有可調(diào)節(jié)功能，垂直方向可調(diào)范圍88.9—139.7mm，測(cè)量最大行程 可達(dá)400mm，可根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及用戶要求要求，對(duì)內(nèi)過(guò)渡帶進(jìn)行檢測(cè)。


圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實(shí)用新型測(cè)量臂的示意圖；圖3a是本實(shí)用新型光源體的示意圖；圖3b是圖3a的側(cè)視圖；圖4a是本實(shí)用新型光學(xué)鏡組的示意圖；圖4b是圖4a的側(cè)視圖；圖5為本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，包括，測(cè)量臂 1、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3;測(cè)量臂1伸入鉆桿4內(nèi)，并聯(lián)接于驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)2;控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3分別電性連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2及測(cè)量臂1。參見(jiàn)圖2、圖4a，所述的測(cè)量臂l包括，測(cè)量箱體ll，其箱壁開(kāi)有供 光線透過(guò)的測(cè)量窗111;光學(xué)鏡組12，設(shè)置于測(cè)量箱體11內(nèi)，對(duì)應(yīng)位于 測(cè)量窗111，其兩側(cè)均設(shè)反射面121,該反射面121與軸線呈一角度；詼 光學(xué)鏡組12可以采用一對(duì)多面錐棱鏡。攝像機(jī)14，設(shè)置于光學(xué)鏡組12另外一側(cè)，將采集的數(shù)據(jù)傳送至一控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3;參見(jiàn)圖3a、圖3b，所述的光源體13設(shè)置于光學(xué)鏡組12 —側(cè)，其由 若干個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體激光器組成，半導(dǎo)體激光器沿鏡筒的圓周方向均勻分 布，并與鏡筒的軸線呈一定角度。因此由這些激光器發(fā)出的是一組發(fā)散光 束，在空間形成一個(gè)錐形區(qū)域。所述的光源體13的半導(dǎo)體激光器數(shù)量至少為4只，以更加好地保證 測(cè)量精度。所述的該光學(xué)鏡組12棱鏡的反射面數(shù)量與激光器的數(shù)量相同。 參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型所述的測(cè)量臂測(cè)量箱體11內(nèi)部設(shè)置有輔助電加 熱系統(tǒng)15。所述的測(cè)量臂測(cè)量箱體11前端設(shè)置若干個(gè)可以檢測(cè)測(cè)量臂1與鉆桿4 直線的相對(duì)位置關(guān)系，避免碰撞的接近傳感器16。由于本實(shí)用新型光學(xué)鏡組是一對(duì)多面錐棱鏡，棱鏡的反射面數(shù)量與激 光器的數(shù)量相同，反射面與軸線呈一定角度。由激光器發(fā)射的一組光束首 先投射到光學(xué)鏡組左側(cè)反射面上，經(jīng)過(guò)反射后，激光束透過(guò)測(cè)量窗，在被 測(cè)鉆桿內(nèi)表面沿圓周方向形成一組環(huán)形分布的多個(gè)光斑。這些光斑由右側(cè) 的多面錐棱鏡成像到攝像機(jī)的CCD上，滿足測(cè)量要求。檢測(cè)時(shí)，被測(cè)鉆桿4通過(guò)生產(chǎn)傳輸線送入定位機(jī)構(gòu)5上，并被夾具固 定穩(wěn)妥后，控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3隨后向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2 帶動(dòng)測(cè)量臂1快速向前移動(dòng)并進(jìn)入被測(cè)鉆桿4的內(nèi)部，連續(xù)對(duì)內(nèi)輪廓進(jìn)行 采樣和測(cè)量。測(cè)量結(jié)束后，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2帶動(dòng)測(cè)量臂1快速回退至原先位置， 經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，檢測(cè)結(jié)果將在控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3的顯示器上顯示，同時(shí)存儲(chǔ) 在內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)。上述工作結(jié)束后，控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3向生產(chǎn)線發(fā)出完成信 號(hào)，檢測(cè)工作結(jié)束。檢測(cè)時(shí)，光源體13發(fā)出的一組聚焦光束投射到光學(xué)鏡組12土，經(jīng)過(guò) 反射后透過(guò)測(cè)量窗111照射到被測(cè)鉆桿4的內(nèi)表面，從而在鉆桿4內(nèi)表面 上形成若干個(gè)沿圓周方向環(huán)形分布的激光光斑，每個(gè)光斑代表鉆桿4內(nèi)輪 廓上某個(gè)點(diǎn)。這些光斑的圖像被工業(yè)攝像機(jī)14獲取，通過(guò)電纜傳送到一 控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3進(jìn)行處理，通過(guò)圖像處理可以獲得該光斑所在位置的空間坐標(biāo)，最后通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得鉆桿4內(nèi)輪廓的三維尺寸參數(shù)。當(dāng)測(cè)量臂1沿著鉆桿4軸線移動(dòng)時(shí)，每個(gè)光斑可以掃描出鉆桿4內(nèi)表 面的一條母線輪廓，因此測(cè)量系統(tǒng)可以獲得多個(gè)母線輪廓的離散點(diǎn)坐標(biāo)， 通過(guò)對(duì)這些三維云點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)，從而獲得準(zhǔn)確的鉆桿三維內(nèi)輪廓尺寸參 數(shù)。參見(jiàn)圖5，本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括水平電機(jī)21、滾動(dòng)絲杠22、 直線導(dǎo)軌23、水平光柵24、垂直電機(jī)25、基座26、垂直光柵27等組成， 在控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3的控制下，水平電機(jī)21的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)滾動(dòng)絲杠22后轉(zhuǎn)變 為直線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)測(cè)量臂1沿滾動(dòng)導(dǎo)軌22快速移動(dòng)，對(duì)鉆桿4內(nèi)輪廓 進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量臂1的軸向位置由水平光柵24進(jìn)行測(cè)量，作為整個(gè)測(cè)量 系統(tǒng)的坐標(biāo)基準(zhǔn)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2內(nèi)置的垂直電機(jī)25和垂直光柵27，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量臂 1的垂直高度和位置，從而適應(yīng)不同規(guī)格的鉆桿4的測(cè)量要求；本實(shí)用新型控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器PLC 組成的主從式測(cè)控系統(tǒng)，分別與光源體3的激光器、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2等電性連 接；由工控機(jī)向PLC發(fā)出控制命令和系統(tǒng)參數(shù)，同時(shí)負(fù)責(zé)光斑圖像的采集 和處理，即攝像機(jī)14將采集的數(shù)據(jù)傳送至控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3，并由控制計(jì)算 機(jī)構(gòu)3計(jì)算處理；而測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量過(guò)程全部是在PLC的控制下完成，包 括測(cè)量臂1的驅(qū)動(dòng)與定位、光源體3的激光器的開(kāi)關(guān)、測(cè)量臂1的防撞監(jiān) 測(cè)、輔助電加熱系統(tǒng)的啟動(dòng)等，系統(tǒng)工作可靠、穩(wěn)定。由光源體13發(fā)出一組發(fā)散光束，數(shù)量至少為4束，可為8束、16束 或32束不等，在空間形成一個(gè)錐形區(qū)域。這些光束首先投射到光學(xué)鏡組2 上，經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡組12反射后，透過(guò)測(cè)量窗l(fā)ll，在被測(cè)鉆桿內(nèi)表面沿圓周 方向形成一組環(huán)形分布的多個(gè)光斑，每個(gè)光斑代表鉆桿4內(nèi)輪廓上某個(gè)點(diǎn)。 這些光斑通過(guò)光學(xué)鏡組12成像后，通過(guò)工業(yè)攝像機(jī)14采樣，獲取該光斑 圖像，通過(guò)傳輸電纜送入后面的控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3中，通過(guò)圖像處理和數(shù)據(jù) 處理，可以獲得這些光斑所在點(diǎn)的空間坐標(biāo)。當(dāng)測(cè)量臂1沿著鉆桿4軸線移動(dòng)時(shí)，每個(gè)光斑可以掃描出鉆桿4內(nèi)表 面的一條母線輪廓，因此測(cè)量系統(tǒng)可以獲得多個(gè)母線輪廓的離散點(diǎn)坐標(biāo)， 通過(guò)對(duì)這些三維云點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)，從而獲得準(zhǔn)確的鉆桿三維內(nèi)輪廓尺寸參數(shù)。參見(jiàn)圖3a、圖3b，光源體13是由一個(gè)鏡筒131和若千個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo) 體激光器132組成。這些激光器132沿鏡筒131的圓周方向均勻分布，并 與鏡筒131的軸線呈一定角度。因此由這些激光器132發(fā)出的是一組發(fā)散 光束，在空間形成一個(gè)錐形區(qū)域。為了保證測(cè)量精度，數(shù)量至少為4束可 以是4束、8束、16束、32束、64束等， 一般為4的倍數(shù)。參見(jiàn)圖4a、圖4b，其是測(cè)量臂的光學(xué)鏡組原理示意圖。光學(xué)鏡組12是一對(duì)多面錐棱鏡，棱鏡的反射面數(shù)量與激光器的數(shù)量 相同，反射面與軸線呈一定角度。由激光器發(fā)射的一組光束首先投射到光 學(xué)鏡組左側(cè)反射面上，經(jīng)過(guò)反射后，激光束透過(guò)測(cè)量窗，在被測(cè)鉆桿內(nèi)表 面沿圓周方向形成一組環(huán)形分布的多個(gè)光斑。這些光斑由右側(cè)的多面錐棱 鏡成像到攝像機(jī)的CCD上，滿足測(cè)量要求。另外，控制計(jì)算機(jī)構(gòu)3還具有聲光報(bào)警與提示功能，當(dāng)測(cè)量結(jié)果不合 格，.或者測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況而停止時(shí)，控制柜將通過(guò)指示燈和喇叭進(jìn) 行生保報(bào)警與提示，系統(tǒng)工作更加安全、可靠。本實(shí)用新型可適用于各種管類零件的非接觸尺寸參數(shù)測(cè)量，既可以測(cè) 量金屬管件，也可以測(cè)量非金屬管件，具有廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求1.鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，包括，測(cè)量臂，其包括，測(cè)量箱體，其箱壁開(kāi)有供光線透過(guò)的測(cè)量窗；光學(xué)鏡組，設(shè)置于測(cè)量箱體內(nèi)，對(duì)應(yīng)位于測(cè)量窗，其兩側(cè)均設(shè)反射面，該反射面與軸線呈一角度；光源體，設(shè)置于光學(xué)鏡組一側(cè)；攝像機(jī)，設(shè)置于光學(xué)鏡組另外一側(cè)，將采集的數(shù)據(jù)傳送至一控制計(jì)算機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，聯(lián)接于測(cè)量臂；控制計(jì)算機(jī)構(gòu)，分別電性連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及測(cè)量臂。
2. 如權(quán)利要求1所述的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，所述的 光源體為半導(dǎo)體激光器。
3. 如權(quán)利要求2所述的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，所述的 光源體的半導(dǎo)體激光器沿鏡筒的圓周方向均勻分布，并與鏡筒的軸線 呈一定角度。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，所 述的光源體的半導(dǎo)體激光器數(shù)量至少為4只。
5. 如權(quán)利要求1所述的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，所述的 光學(xué)鏡組是一對(duì)多面錐棱鏡。
6. 如權(quán)利要求5所述的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，所述的 棱鏡的反射面數(shù)量與激光器的數(shù)量相同。
7. 如權(quán)利要求1所述的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，所述的 測(cè)量臂測(cè)量箱體內(nèi)部設(shè)置有輔助電加熱系統(tǒng)。
8. 如權(quán)利要求1或7所述的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，所 述的測(cè)量臂測(cè)量箱體前端設(shè)置若干個(gè)可以檢測(cè)測(cè)量臂與鉆桿直線的相 對(duì)位置關(guān)系、避免碰撞的接近傳感器。
9. 如權(quán)利要求1所述的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，所述的 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直線導(dǎo)軌、滾動(dòng)絲杠、精密光柵和控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成， 測(cè)量臂的軸向位置由精密光柵測(cè)量。
10.如權(quán)利要求1所述的鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是，所述的 控制計(jì)算機(jī)構(gòu)包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器組成的主從式測(cè)控 系統(tǒng)，分別與光源體的激光器、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等電性連接。
專利摘要鉆桿內(nèi)加厚段自動(dòng)測(cè)量裝置，用于測(cè)量鉆桿三維內(nèi)輪廓尺寸參數(shù)，其包括測(cè)量臂、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；測(cè)量臂包括測(cè)量箱體，其箱壁開(kāi)有測(cè)量窗；光學(xué)鏡組設(shè)于測(cè)量箱體內(nèi)，對(duì)應(yīng)測(cè)量窗；光源體設(shè)于光學(xué)鏡組一側(cè)；攝像機(jī)設(shè)于光學(xué)鏡組另一側(cè)，將采集的數(shù)據(jù)傳送至控制計(jì)算機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接于測(cè)量臂。檢測(cè)時(shí)，光源體發(fā)出一組發(fā)散光束，經(jīng)光學(xué)鏡組反射，透過(guò)測(cè)量窗在被測(cè)鉆桿內(nèi)表面沿圓周方向形成一組環(huán)形分布的多個(gè)光斑，每個(gè)光斑代表鉆桿內(nèi)輪廓上某個(gè)點(diǎn)，這些光斑再通過(guò)光學(xué)鏡組成像后由攝像機(jī)采樣，通過(guò)圖像數(shù)據(jù)處理，獲得光斑所在點(diǎn)的空間坐標(biāo)。當(dāng)測(cè)量臂沿著鉆桿軸線移動(dòng)時(shí)，每個(gè)光斑掃描出鉆桿內(nèi)表面的一條母線輪廓，從而獲得準(zhǔn)確的鉆桿三維內(nèi)輪廓尺寸參數(shù)。
文檔編號(hào)G01B11/02GK201149481SQ20072007501
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者偉 于, 吉偉英, 毅 沈, 偉 王 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司;上海市機(jī)電局技術(shù)監(jiān)督所科技服務(wù)部