本發(fā)明屬于管道內(nèi)輪廓圓度檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種石油天然氣管道對(duì)接焊口相位式激光圓度檢測(cè)儀。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有圓度儀以轉(zhuǎn)動(dòng)方式分為轉(zhuǎn)臺(tái)式與轉(zhuǎn)軸式，根據(jù)探頭分為力學(xué)接觸式與非接觸式。轉(zhuǎn)臺(tái)式圓度儀需要工作臺(tái)配合測(cè)量，不能用于車間現(xiàn)場(chǎng)。而車間現(xiàn)場(chǎng)目前使用的是力學(xué)壓力滾輪式測(cè)量?jī)x，該測(cè)量工具為力學(xué)接觸式，需要人工操作，體積大，測(cè)量精度差，測(cè)量范圍有限，測(cè)量結(jié)果需要人工統(tǒng)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提出轉(zhuǎn)軸非接觸式相位式激光圓度儀，其是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：該圓度檢測(cè)儀包括：電機(jī)模塊，包括步進(jìn)電機(jī)以及控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)控制模塊；激光測(cè)距儀，包括相位式激光測(cè)距模塊，以及固設(shè)在激光測(cè)距模塊兩端與激光測(cè)距模塊結(jié)構(gòu)匹配的左、右連接件；所述右連接件與所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，從而帶動(dòng)激光測(cè)距儀轉(zhuǎn)動(dòng)；安裝有APP的PC端，其與步進(jìn)電機(jī)控制模塊通訊連接；該P(yáng)C端還通過(guò)滑環(huán)與相位式激光測(cè)距模塊通訊連接；支架，安裝在所述電機(jī)模塊的下部。

優(yōu)選的，所述步進(jìn)電機(jī)為42系列步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)控制模塊為RS232串口指令驅(qū)動(dòng)器。

優(yōu)選的，所述激光測(cè)距模塊通過(guò)TTL轉(zhuǎn)USB接口與PC端連接，所述步進(jìn)電機(jī)控制模塊通過(guò)RS232轉(zhuǎn)USB接口與PC端連接。

優(yōu)選的，該圓度檢測(cè)儀還包括位于左連接件左方并用于固定滑環(huán)的滑環(huán)殼，該滑環(huán)殼上設(shè)有用于安裝軸承的凹槽，凹槽面中心處設(shè)有一個(gè)用于供數(shù)據(jù)線穿出的中心孔，該中心孔外周設(shè)有呈正三角形分布的三個(gè)滑環(huán)安裝孔，所述滑環(huán)的定子通過(guò)螺釘固定在滑環(huán)殼的左側(cè)；所述左連接件中心設(shè)有數(shù)據(jù)線穿出孔，所述左連接件的左側(cè)設(shè)有圓環(huán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)軸承將左連接件與滑環(huán)殼進(jìn)行連接。

優(yōu)選的，所述滑環(huán)的滑環(huán)軸與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸線重合。

優(yōu)選的，該圓度檢測(cè)儀還包括位于右連接件右方并用于安裝電機(jī)的電機(jī)固定板，該固定板中心處設(shè)有電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿出孔，穿出孔的外周設(shè)有用于固定電機(jī)的固定孔。

優(yōu)選的，所述支架為內(nèi)置水平儀的三腳架。

優(yōu)選的，所述滑環(huán)殼外設(shè)有滑環(huán)保護(hù)殼；所述電機(jī)模塊以及激光測(cè)距儀外部均設(shè)有保護(hù)殼。

優(yōu)選的，所述滑環(huán)的型號(hào)為MMC250。

優(yōu)選的，所述左、右連接件，滑環(huán)殼以及電機(jī)固定板均為6061T6鑄鋁合金塊加工而成。

本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)為：

1. 本實(shí)用新型的圓度檢測(cè)儀為轉(zhuǎn)軸式非接觸式，利用相位式激光檢測(cè)模塊與步進(jìn)電機(jī)的協(xié)同工作，以及PC端的軟件；能夠完成自動(dòng)測(cè)量，圓度誤差分析，極大提高了管道內(nèi)輪廓圓度測(cè)量準(zhǔn)確性及測(cè)量效率。

2.該圓度儀體積小，便于攜帶，并且測(cè)量準(zhǔn)確率高的石油天然氣管道相位式激光圓度儀。

3. 本實(shí)用新型通過(guò)以PC主機(jī)為控制核心，可以完成更為復(fù)雜的后期數(shù)據(jù)處理，測(cè)量結(jié)果顯示更為直觀。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)分解圖；

如上各圖，1-步進(jìn)電機(jī)；2-步進(jìn)電機(jī)控制模塊；3-激光測(cè)距模塊；4-左連接件；5-右連接件；6-滑環(huán)；7-支架；8-滑環(huán)殼；9-電機(jī)固定板；11-轉(zhuǎn)動(dòng)軸；81-凹槽；82-中心孔；83-滑環(huán)安裝孔；91-轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿出孔；92-電機(jī)固定孔；100-軸承；200-激光測(cè)距儀；300-電機(jī)模塊；400-保護(hù)殼；500-PC端；600-數(shù)據(jù)線；700-固定螺栓。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

參考圖1-2，本實(shí)用新型提出一種石油天然氣管道對(duì)接焊口相位式激光圓度檢測(cè)儀，該儀器包括：電機(jī)模塊300，激光測(cè)距儀200，滑環(huán)6，安裝有APP的PC端以及設(shè)置在電機(jī)模塊300下方的支架7。

其中，所述電機(jī)模塊300，包括步進(jìn)電機(jī)1以及控制步進(jìn)電機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)控制模塊2。所述激光測(cè)距儀200，包括相位式激光測(cè)距模塊3，以及固設(shè)在激光測(cè)距模塊3兩端的左連接件4以及右連接件5，右連接件5與步進(jìn)電機(jī)1的轉(zhuǎn)動(dòng)軸11連接，從而帶動(dòng)激光測(cè)距儀轉(zhuǎn)動(dòng)；PC端，其與步進(jìn)電機(jī)控制模塊1通訊連接；該P(yáng)C端通過(guò)滑環(huán)6與激光測(cè)距模塊3通訊連接；支架7，安裝在所述電機(jī)模塊300的下部。

本實(shí)用新型通過(guò)步進(jìn)電機(jī)1帶動(dòng)激光測(cè)距模塊，實(shí)現(xiàn)激光測(cè)距模塊旋轉(zhuǎn)一周，將采集到的數(shù)據(jù)反饋給PC端，通過(guò)PC端APP運(yùn)算得到相應(yīng)的所需數(shù)據(jù)結(jié)果。

由于電機(jī)在帶動(dòng)測(cè)距儀轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，測(cè)距儀的數(shù)據(jù)線也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，為了避免數(shù)據(jù)線打結(jié)，保證數(shù)據(jù)傳輸，本實(shí)用新型在PC端與測(cè)距儀之間設(shè)置了滑環(huán)6，為了進(jìn)一步防止數(shù)據(jù)線在測(cè)距儀轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中打結(jié)，滑環(huán)6的滑環(huán)軸與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸同軸，因此，本實(shí)用新型滑環(huán)與電機(jī)分別固定在激光測(cè)距模塊的兩端。

為了保證該儀器的小體積，保證左右連接件與激光測(cè)距模塊3的緊密結(jié)合，本實(shí)用新型的左、右連接件的相對(duì)側(cè)與激光測(cè)距模塊3兩端配合的部位可根據(jù)激光測(cè)距模塊上的螺紋孔以及凹凸結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配，使得測(cè)距模塊嵌入兩連接件中，達(dá)到固定和保護(hù)的目的。

為了固定滑環(huán)6，該圓度檢測(cè)儀還包括位于左連接件4左方的滑環(huán)殼8，該滑環(huán)殼8上設(shè)有用于安裝軸承100的凹槽81，凹槽面中心處設(shè)有一個(gè)用于供數(shù)據(jù)線穿出的中心孔82，該中心孔82外周設(shè)有呈正三角形分布的三個(gè)滑環(huán)安裝孔83。安裝滑環(huán)6時(shí)，滑環(huán)6的定子端固定在滑環(huán)殼8左側(cè)，滑環(huán)6的轉(zhuǎn)子端數(shù)據(jù)線一端連接激光測(cè)距模塊，為其提供電源與數(shù)據(jù)傳輸，另一端與PC的串口連接。所述左連接件4中心設(shè)有數(shù)據(jù)線穿出孔，所述左連接件的左側(cè)設(shè)有圓環(huán)結(jié)構(gòu)41，通過(guò)軸承將左連接件與滑環(huán)殼進(jìn)行連接，其中軸承的外圈安裝在凹槽處，圓環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)置在軸承內(nèi)圈。

為了減小圓度儀的體積，同時(shí)保證電機(jī)的扭矩，本實(shí)用新型的步進(jìn)電機(jī)為42系列步進(jìn)電機(jī)，為了提高電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的精度，同時(shí)使得步進(jìn)電機(jī)可以通過(guò)串口通訊進(jìn)行控制，本實(shí)用新型采用微型模塊化RS232串口指令驅(qū)動(dòng)器，激光測(cè)距模塊通過(guò)TTL轉(zhuǎn)USB接口與PC端連接，所述步進(jìn)電機(jī)控制模塊通過(guò)RS232轉(zhuǎn)USB接口與PC端連接。

為了固定電機(jī)，該圓度檢測(cè)儀還包括位于右連接件5右方并用于安裝電機(jī)的電機(jī)固定板9，該固定板9中心處設(shè)有電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿出孔91，穿出孔的外圍設(shè)有用于固定電機(jī)的固定孔92。

當(dāng)然電機(jī)固定板與右連接件的連接可與滑環(huán)殼與左連接件連接的方式相同，即右連接件的右側(cè)也設(shè)有圓環(huán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)軸承將右連接件與電機(jī)固定板連接。通過(guò)設(shè)置軸承保證穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了保護(hù)該儀器，本實(shí)用新型的滑環(huán)殼8外設(shè)有滑環(huán)保護(hù)殼400；滑環(huán)保護(hù)殼的左側(cè)設(shè)有數(shù)據(jù)線穿出孔，以便數(shù)據(jù)線與PC端連接。所述電機(jī)模塊以及激光測(cè)距儀外部均設(shè)有保護(hù)殼400。本實(shí)用新型所述左、右連接件，滑環(huán)殼以及電機(jī)固定板均為6061T6鑄鋁合金塊加工而成，該材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐磨耐腐蝕，不易變形。

此外，本實(shí)用新型的支架為內(nèi)置水平儀的三腳架，通過(guò)固定螺栓固定在電機(jī)模塊底部。支架的作用是將測(cè)量部分定位于待測(cè)管道軸向圓心位置，因此支架尺寸由待測(cè)管道尺寸而定。

此外，本實(shí)用新型的儀器外殼及連接部分零件由3D打印直接制作而成。本實(shí)施例中的滑環(huán)型號(hào)為MMC250，本實(shí)用新型的微型模塊化RS232串口指令驅(qū)動(dòng)器即UIM24104微型一體化步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)。

以圖1和圖2的各零件排布方向來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例中各部件的尺寸。本實(shí)用新型外置保護(hù)殼的測(cè)量部分（即除去支架部分）的整體尺寸（寬*高*長(zhǎng)）為55mm*60mm*140mm，整個(gè)儀器輕便小巧，方便攜帶。

本實(shí)施例中的滑環(huán)尺寸為：12.5mm（長(zhǎng)度）*25mm（直徑）。本實(shí)用新型的UIM24104微型一體化步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)尺寸為42.3mm（寬）*42.3mm（高）*16.5mm（長(zhǎng)）；軸承37mm（外徑）*25mm（內(nèi)徑）*7mm（厚度）；滑環(huán)支撐件50mm（寬）*50mm（高）*12mm（長(zhǎng)），激光測(cè)距模塊：45mm（高度）*40mm（寬度）*20mm（長(zhǎng)度）。電機(jī)支撐件：50mm（寬）*50mm（高）*12mm（長(zhǎng)）。42步進(jìn)電機(jī)：42mm（寬）*42mm（高）*50mm（長(zhǎng)）。UIM24104微型一體化步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)：42.3mm（寬）*42.3mm（高）*16.5mm（長(zhǎng)）。

儀器外殼及連接部分零件由3D打印直接制作而成。電機(jī)外殼：55mm（寬）*60mm（高）*80mm（長(zhǎng)）?；h(huán)外殼：55mm（寬）*55mm（高）*30mm（長(zhǎng)）。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，內(nèi)徑150mm以上的管道均可使用該儀器進(jìn)行測(cè)量。

本儀器的操作過(guò)程如下：儀器連接好后放入待測(cè)管道內(nèi)。打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)PC端的APP軟件。設(shè)置軟件串口，電機(jī)轉(zhuǎn)速，數(shù)據(jù)采集數(shù)。填寫(xiě)待測(cè)管道編號(hào)及文件保存路徑。點(diǎn)擊自動(dòng)測(cè)量按鈕，相位式激光測(cè)距儀照射管道內(nèi)壁，測(cè)得內(nèi)壁到轉(zhuǎn)軸的距離，電機(jī)依據(jù)設(shè)置的一周采點(diǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)固定距離，然后進(jìn)入下一次采點(diǎn)。同時(shí)軟件上有實(shí)時(shí)作圖功能，可以看到儀器在測(cè)量過(guò)程中實(shí)時(shí)做圖與測(cè)量探頭的對(duì)應(yīng)。數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，點(diǎn)擊測(cè)量停止按鈕，點(diǎn)擊誤差分析按鈕，即可得到以最小二乘圓法計(jì)算得到的圓度誤差，最小二乘圓圓心坐標(biāo)，最小二乘圓半徑，最大半徑值，最小半徑值，最大突出量，最大凹陷量等信息。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。