直線度定義為限制實(shí)際直線對理想直線變動量的一種形狀公差。目前國內(nèi)外廠家在生產(chǎn)實(shí)踐中對大尺寸鋼管直線度測量的主要方法有:激光準(zhǔn)直法、自準(zhǔn)直儀法、拉線法、三坐標(biāo)測量法、目測法等。上述的方法有其很多優(yōu)點(diǎn)但也有其不足之處不能實(shí)現(xiàn)自動在線實(shí)時檢測也不能實(shí)現(xiàn)非接觸測量對測量結(jié)果造成影響?yīng)ù蟛糠忠蕾嚾斯おz測速度緩慢。鋼管軸線直線度的在線測量技術(shù)目前受到較多關(guān)注的是視覺傳感器標(biāo)定法。此方法基于空間坐標(biāo)原理通過分析鋼管表面發(fā)射光的幾何參數(shù)擬合出其輪廓線進(jìn)而計(jì)算直線度。此方法可以實(shí)現(xiàn)無縫鋼管直線度的實(shí)時測量原理簡單實(shí)用性強(qiáng)。
國外視覺檢測技術(shù)發(fā)展迅速覆蓋的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。20世紀(jì)末以美國、德國、日本為主的國家開始研制各種基于視覺檢測技術(shù)的測量模型用于不同工業(yè)領(lǐng)域的檢測。國外從事視覺檢測系統(tǒng)開發(fā)的廠家很多如加拿大的Dalsa公司、丹麥的JAI/Pulnix公司、加拿大Coreco Imaging公司、加拿大IO Industries公司、美國Cognex公司、美國Navitar公司、美國的光學(xué)測量儀器公司(OGP),瑞士的Photonfocus公司、日本CCS公司、日本Sony公司以及德國西門子公司等。21世紀(jì)初用于零件尺寸測量的視覺檢測設(shè)備逐漸得到推廣和應(yīng)用。國內(nèi)視覺檢測技術(shù)起步較晚始于21世紀(jì)初從最初的代理國外先進(jìn)設(shè)備到現(xiàn)在能自主研發(fā)經(jīng)歷了一個較快的發(fā)展階段。目前存在的問題是儀器的精度和性能還有待進(jìn)一步提高。近幾年國內(nèi)從事視覺檢測技術(shù)開發(fā)的公司不斷增加如北京大恒圖像、深圳賽克數(shù)碼、上海法視特、北京和時利電機(jī)技術(shù)有限公司、深圳視覺龍科科技有限公司及北京機(jī)械科學(xué)院等。近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了一些用于檢測工業(yè)中小尺寸零件的視覺檢測系統(tǒng)但有些測量范圍不適用如北京機(jī)械科學(xué)院研制的孔徑測量儀測量范圍為100um深圳賽克數(shù)碼生產(chǎn)的SK-2010精密零件測量系統(tǒng)測量范圍為3mm9mm。有些儀器專用于齒輪軸承檢測如北京和時利電機(jī)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的SIMATIC VS 710。有些儀器通用性較強(qiáng)但檢測精度不高如美國DVT公司在線全自動檢測系統(tǒng)—SmartImage Sensor日本Keyence公司的CV-700影像測量儀。有些儀器測量結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜而且價格昂貴如臺灣Chien wei科技有限公司生產(chǎn)的CW-107V系列精密影像測量儀以及一些國外產(chǎn)品等。
在這方面天津大學(xué)精密測試技術(shù)及儀器實(shí)驗(yàn)室于2001年提出采用視覺傳感器獲得被測鋼管的截面信息從而獲得該截面的曲率中心坐標(biāo)通過對多視覺傳感器的坐標(biāo)統(tǒng)一可以獲得多個曲率中心坐標(biāo)。由該坐標(biāo)可以擬合出理論空間軸心線通過誤差評定原則即可獲得直線度誤差。
圖1 鋼管直線度測量視覺檢測示意圖
其主要測量原理如圖1所示檢測系統(tǒng)在鋼管上分配了由多個視覺傳感器組成的傳感器組每個傳感器由半導(dǎo)體激光器LD投射出一束光平面與被測鋼管相交得到一條鋼管截面部分圓周的橢圓弧;由CCD攝像機(jī)接收各橢圓弧的圖像并將其轉(zhuǎn)化為電信號;經(jīng)圖像采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進(jìn)入計(jì)算機(jī);通過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法由截面上部分圓周擬合得到截面的尺寸和截面圓心的空間三維坐標(biāo);多個傳感器得到多個截面的尺寸和截面圓心的三維空間坐標(biāo);綜合資料可以得出無縫鋼管的直線度誤差。
該方法具有大量程、非接觸、測量速度快、系統(tǒng)柔性好、精度適中等特點(diǎn)特別適合于產(chǎn)品的幾何參數(shù)檢測與質(zhì)量監(jiān)控領(lǐng)域。但也有其不足之處基于視覺分析技術(shù)對周圍環(huán)境有較高要求由于鋼管和光截面相交線很窄測量結(jié)果的穩(wěn)定性不足為了提高精度必須使用多個發(fā)射/接收裝置進(jìn)行分析成本較高。
2008年蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王宏等人進(jìn)行了“基于虛擬儀器的大直徑焊管的形位誤差檢測系統(tǒng)”的研究。其原理如圖2所示伺服電機(jī)1通過相應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu)帶動被測鋼管旋轉(zhuǎn)傳感器組4安裝在固定板5上固定板5固定在可沿鋼管軸向運(yùn)動的導(dǎo)軌滑塊上使得鋼管在旋轉(zhuǎn)的同時傳感器測量組沿鋼管軸向運(yùn)動以螺旋線方式采集鋼管表面的形位參數(shù)鋼管軸向放置在3個位移傳感器采集鋼管母線數(shù)據(jù)測量母線直線度另外3個測量鋼管圓度通過位移傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)進(jìn)傳行處理得出直線度、圓度誤差。這種測量方法具有成本低、數(shù)據(jù)通信方便等優(yōu)點(diǎn)但是接觸式測量測量比較繁瑣只能針對鋼管母線直線度的測量不能實(shí)現(xiàn)對鋼管軸線直線度的測量由于工廠壞境惡劣所以抗干擾能力差。
圖2 蘭州理工大學(xué)采用的測量方法
同樣的在國外各國也都努力的尋求新的方法去解決這一方面的難題。2006年日本Tohoku大學(xué)提出一種對超精密導(dǎo)軌平行性和直線度測量的三探針測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于測量一對鋼軌的平行度和直線度。測量平行度使用反向法而直線度測量用兩點(diǎn)連續(xù)的方法。實(shí)驗(yàn)用測量數(shù)值算法分析一對職能明確的導(dǎo)軌來驗(yàn)證這個三探針系統(tǒng)。同樣的該系統(tǒng)的測量方法也可以用于對鋼管直線度的測量。系統(tǒng)并行性和直線度測量的安裝程序如圖3所示：
圖3 并行性和直線度測量的安裝程序
常州仁成金屬制品有限公司的鋼管直線度測量 使用的是是：三坐標(biāo)測量法，原文網(wǎng)址：
鋼管直線度的測量方法(鋼管彎曲度的測量方法）
http://www.bviltd.cn/Method-for-measuring-straightness-of-steel-pipe.html
大家 可以參考研究一下，有什么想法 建議 歡迎給我留言。
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