[发明专利]一种特殊钢管端部圆度自动检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测装置及检测方法，具体涉及一种特殊钢管端部圆度自动检测装置及其检测方法，属于金属型材制造技术领域。

背景技术

随着我国经济持续快速的增长，石油天然气资源在国民经济中所处的战略地位日渐突现，除了积极从国际原油市场上筹措石油天然气资源外，我国也加大了对国内石油天然气资源的开采和勘探。油气井钻杆、钻铤和套管是石油天然气钻探装备中的关键部件，钻杆和套管是一种特殊的无缝钢管。目前，钻井深度已达10000米以上，钻井时需要上百上千根钻杆、套管连接起来，连接方式都是通过螺纹进行连接，这对油气井钻杆和套管端部螺纹加工提出了极高的要求，若钻杆、套管两端不直或端部不圆，则往往使两端螺纹加工质量受到影响，从而造成连接强度受到影响。

经检索发现：薛婷、杨学友等学者在天津大学学报2003年03期上发表文章，介绍了钢管直线度测量视觉传感器的优化设计与标定，其方法是：采用分别在无缝钢管的两端1m内各布置5个激光视觉传感器，分段同时测量的方案。由半导体激光器LD发出一束光平面，与无缝钢管相截后，在钢管外圆表面形成一条椭圆弧，由CCD摄像机接收各椭圆弧的图像，经计算机实时图像处理求得各椭圆弧中心在世界坐标系中的坐标；在计算机控制下，使液压传动机构带动钢管与一端的定位开关相接触，定位开关即向计算机发出测量脉冲信号，经过1min左右的延时，待钢管稳定后，由计算机控制该端5个视觉传感器，快速采集5个光平面与钢管相截时的椭圆弧图像；尔后，计算机控制液压传动机构带动钢管移动到另一端，并采集该端5个传感器的测量信号；最后计算机对10幅图像进行处理，并经前述算法，求出钢管的直线度误差。该方法是通过CCD拍摄5个激光器发出的光平面在钢管表面形成的椭圆弧图像，然后通过图像处理分析来确定所测测量段的直线度。

该方法的不足是：仅提出了一种对钢管两端在静止状态下对直线度进行检测的方法，未能解决对钢管两端的圆度进行检测的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种特殊钢管端部圆度的自动检测装置，其能够对钢管两端的圆度进行检测，同时具有高速、可靠、自动化程度高的优点，本发明还旨在提供一种利用该装置实现钢管两端圆度自动化检测的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种特殊钢管端部圆度自动检测装置，其包括检测装置立柱、定位挡块、钢管旋转驱动轮、第一悬挂轮、悬挂板、第二悬挂轮、钢丝绳、平衡重块、检测装置上下移动驱动机构、钢管角位移检测机构和钢管端部圆度检测机构，其中，悬挂板固定在检测装置立柱的顶部，钢丝绳绕挂于悬挂板两端的第一悬挂轮和第二悬挂轮上，一端连接平衡重块且另一端连接检测装置上下移动驱动机构，钢管端部圆度检测机构和钢管角位移检测机构连接于检测装置上下移动驱动机构上，并且通过钢丝绳和平衡重块进行重力平衡，检测装置上下移动驱动机构固定在检测装置立柱的顶部且驱动钢管端部圆度检测机构和钢管角位移检测机构上下移动，定位挡块和钢管旋转驱动轮设置于钢管端部圆度检测机构和钢管角位移检测机构下方的检测装置立柱上。

所述的检测装置上下移动驱动机构包括：伺服电机、第一同步带轮、第一同步带、第二同步带轮、滚珠丝杆副、直线导轨副和支撑板，其中，伺服电机固定安装在检测装置立柱的顶部，并且通过第一同步带轮、第一同步带和第二同步带轮驱动滚珠丝杆副旋转，支撑板悬挂连接于所述钢丝绳的一端，并且同时与滚珠丝杆副和直线导轨副连接，从而受伺服电机驱动沿直线导轨副上下移动。

所述的钢管角位移检测机构包括：第一位移传感器、V形定位支撑块、第一压力弹簧、编码器、编码器连接轴、摩擦滚轮和支撑滚轮，其中，V形定位支撑块用两根螺栓活动悬挂安装在所述支撑板上且随支撑板作上下移动，第一位移传感器固定安装在支撑板上，并且位于V形定位支撑块上方以检测V形定位支撑块的位移，编码器连接轴连同安装在其左右两端的编码器和摩擦滚轮活动安装在V形定位支撑块中且能够上下移动，第一压力弹簧压抵于编码器连接轴的上部使之始终处在V形定位支撑块的下端，支撑滚轮转动安装在V形定位支撑块的下部。