[实用新型]钻杆内加厚段自动测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量领域，特别涉及钻杆内加厚段自动测量装置。

背景技术

钻杆是石油勘探领域的常见器件，其加厚段的内轮廓尺寸对管内流体的流动状态影响很大。目前加厚段的加工工艺普遍采用热挤压成型方法，分为内加厚和外加厚两个部分，因而内轮廓的具体尺寸参数存在不确定性和随意性。由于钻杆加厚段的内轮廓属于三维内尺寸，内径尺寸为不完全规则变化，测量难度较大，精度不易保证，在线测量困难，因此缺少有效和实用的测量手段。由于，随着钻杆产能的提高，根据标准以及用户的要求，需要对内外加厚段进行控制，以保证产品质量满足用户要求，因此为及时了解钻杆的加厚工序质量，同时为了跟踪、评估、验证加厚工艺参数，在工厂修磨后的工位上对内过渡带进行测量和统计，以确保钻杆质量。

现有一种钻杆内加厚轨迹测绘仪，如中国专利号02215180.X所公开的，该测绘仪包括探头、探杆、连杆传动机构、记录装置等部分，探头(为接触式)固定于探杆的一端，该探杆的另一端与连杆传动机构固定联接，所述记录装置(常用百分表等)亦与该连杆传动机构相连。

检测时，人工手持该测绘仪，使得探头与钻杆内外表面相接触，沿钻杆轴向方向拉动测绘仪，则记录装置可以反映钻杆的内外轮廓参数变化。但是，这种方法存在严重的问题：一是该测绘仪实际上是检测钻杆的壁厚，因此外加厚轮廓尺寸将影响内加厚轮廓尺寸的测量结果；二是手持拖动测绘仪，用目测方法寻找轮廓变化的拐点位置，精度无法保障；三是钻杆粗糙表面对接触式测头产生严重的磨损，个别表面质量缺欠(例如毛刺、氧化皮、铁屑、灰尘等)的存在将会影响测量结果的准确性。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述不足，提出一种钻杆内加厚段自动测量方法及其测量系统，采用结构光技术和计算机视觉技术，实现三维内轮廓自动检测，满足钻杆实际生产需求；而且，检测使用方便，图像逼真，数据直观，准确。

为实现这样的目的，本实用新型的技术方案是，

钻杆内加厚段自动测量装置，包括，测量臂、驱动机构；所述的测量臂包括，测量箱体，其箱壁开有供光线透过的测量窗；光学镜组，设置于测量箱体内，对应位于测量窗，其两侧均设反射面，该反射面与轴线呈一角度；光源体，设置于光学镜组一侧；摄像机，设置于光学镜组另外一侧，将采集的数据传送至一控制计算机构；驱动机构，联接于测量臂；控制计算机构，分别电性连接驱动机构及测量臂。

进一步，所述的光源体为半导体激光器。

所述的光源体由若干个独立的半导体激光器组成，半导体激光器沿镜筒的圆周方向均匀分布，并与镜筒的轴线呈一定角度。因此由这些激光器发出的是一组发散光束，在空间形成一个锥形区域。

所述的光源体的半导体激光器数量至少为4只，以更加好地保证测量精度。

光源体这些激光器沿镜筒的圆周方向均匀分布，并与镜筒的轴线呈一定角度。

又，本实用新型所述的光学镜组是一对多面锥棱镜。

所述的棱镜的反射面数量与激光器的数量相同。

另外，本实用新型所述的测量臂测量箱体内部设置有辅助电加热系统。

所述的测量臂测量箱体前端设置若干个可以检测测量臂与钻杆直线的相对位置关系，避免碰撞的接近传感器。

本实用新型所述的驱动机构包括直线导轨、滚动丝杠、精密光栅和控制驱动电机组成，测量臂的轴向位置由精密光栅测量，从而实现对钻杆三维内轮廓的快速测量。

所述的控制计算机构包括工业控制计算机和可编程控制器组成的主从式测控系统，分别与光源体的激光器、驱动机构等电性连接；由工业控制计算机向可编程控制器发出控制命令和系统参数，同时负责光斑图像的采集和处理。

光学镜组是一对多面锥棱镜，棱镜的反射面数量与激光器的数量相同，反射面与轴线呈一定角度。由激光器发射的一组光束首先投射到光学镜组左侧反射面上，经过反射后，激光束透过测量窗，在被测钻杆内表面沿圆周方向形成一组环形分布的多个光斑。这些光斑由右侧的多面锥棱镜成像到摄像机的CCD上，满足测量要求。

测量臂测量箱体内部设置有辅助电加热系统，当系统检测到周围环境温度过低时，将自动启动辅助电加热系统工作，从而防止工作内环境温度过低，影响测量精度，同时可以防止潮湿霉变的发生，避免凝雾的产生，保障检测系统正常和可靠工作，可以胜任室外低温环境。