【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)及其測量方法。

背景技術(shù)：

目前，鋼管作為一種多功能的經(jīng)濟斷面鋼材，在國民經(jīng)濟各部分中的應(yīng)用愈來愈廣泛。隨著管道現(xiàn)場焊接施工技術(shù)的不斷進步，對鋼管管徑的要求也不斷提高，特別是對管端，其內(nèi)外徑和管端不圓度的要求極為嚴(yán)格。因為當(dāng)兩管在野外或海洋中進行配管焊接施工時，如果鋼管的管端直徑和不圓度符合要求，焊接能順利地完成；反之，會造成兩管對焊困難，即使能勉強對焊在一起，也會產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，致使焊縫處的機械性能下降，降低管道的安全性，特別是對于輸送大量易燃易爆物質(zhì)的油氣輸送管道。由于油氣輸送管道要承受幾十甚至上百個大氣壓的內(nèi)壓，如果焊縫的機械性能不好，極易發(fā)生泄漏、爆炸事故。尤其是深海管線管，管道受洋流、潮汐、海浪的影響，對焊接效果要求更高，而且一旦斷裂會導(dǎo)致原油泄漏，發(fā)生海洋污染事件，產(chǎn)生巨大的生態(tài)污染，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此，在鋼管生產(chǎn)中，鋼管的內(nèi)外徑、壁厚及不圓度在保證管道施工進度和質(zhì)量方面具有重要意義。

由于生產(chǎn)工藝的限制，內(nèi)外徑不合格的鋼管依然存在。為了篩選出合格的鋼管，同時嚴(yán)格監(jiān)控大口徑鋼管的生產(chǎn)質(zhì)量，有必要對鋼管管端的內(nèi)徑、外徑及不圓度進行檢測。然而，現(xiàn)有技術(shù)中管端內(nèi)外徑的測量主要依靠卡尺和千分尺等手工量具，這種測量方式受生產(chǎn)環(huán)境、量具精確度和操作人員因素的影響較大，不僅測量精度低、速度慢、效率低，工人勞動強度大，而且每個截面最多測量四組數(shù)據(jù)，無法充分反映管端不圓度情況。此外，對于工業(yè)管材生產(chǎn)線上的應(yīng)用，其勞動力成本太高，也無法實現(xiàn)智能化和自動化的生產(chǎn)流水線。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可提高檢測效率和精度，減少人為檢測誤差的圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)及其測量方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)包括圖像處理模塊、驅(qū)動裝置、控制模塊、測量裝置及計算模塊，其中，

所述圖像處理模塊用于采集圓環(huán)器件的圖像以獲取圓環(huán)器件的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動裝置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

所述控制模塊用于根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述驅(qū)動裝置；

所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動所述測量裝置運動至測量位置；

所述測量裝置用于采集其與圓環(huán)器件管壁間的間距數(shù)據(jù)；

所述計算模塊用于根據(jù)所述間距數(shù)據(jù)計算得到圓環(huán)器件的管徑值。

優(yōu)選的，所述測量裝置可繞一測量中心線旋轉(zhuǎn)，所述測量中心線與圓環(huán)器件的中心軸線平行，所述間距數(shù)據(jù)為所述測量裝置旋轉(zhuǎn)至不同位置所獲取的其與圓環(huán)器件管壁間的多個間距數(shù)據(jù)，根據(jù)所述多個間距數(shù)據(jù)可獲得多個管徑測量值，所述計算模塊根據(jù)所述多個管徑測量值計算得到圓環(huán)器件的管徑值。

優(yōu)選的，所述計算模塊的數(shù)據(jù)處理算法為：設(shè)所述測量裝置每次旋轉(zhuǎn)的角度為θ，則旋轉(zhuǎn)一周的次數(shù)為n＝2π/θ，每次的管徑測量值為ri，在極坐標(biāo)下：xi(θ)＝ri(θ)*cosθ；yi(θ)＝ri(θ)*sinθ，設(shè)圓環(huán)器件管徑實際的圓心為(x0，y0)，則根據(jù)公式計算出(x0,y0)；根據(jù)公式計算得到圓環(huán)器件的管徑值。

優(yōu)選的，所述測量裝置包括管徑測距探頭、與所述管徑測距探頭連接的探頭支撐臂及受所述驅(qū)動裝置驅(qū)動的運動組件，所述運動組件用于驅(qū)動所述探頭支撐臂帶動所述管徑測距探頭繞所述測量中心線旋轉(zhuǎn)，以使所述管徑測距探頭在旋轉(zhuǎn)至不同位置時采集其與圓環(huán)器件管壁間的間距數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述管徑測距探頭為內(nèi)徑測距探頭，用于測量其與圓環(huán)器件內(nèi)壁的間距數(shù)據(jù)，其中，ri＝所述內(nèi)徑測距探頭與圓環(huán)器件內(nèi)壁的間距+所述內(nèi)徑測距探頭與所述測量中心線之間的間距。

優(yōu)選的，所述管徑測距探頭為外徑測距探頭，用于測量其與圓環(huán)器件外壁的間距數(shù)據(jù)，其中，ri＝外徑測距探頭與所述測量中心線之間的間距-所述外徑測距探頭與圓環(huán)器件外壁的間距。

優(yōu)選的，所述運動組件包括驅(qū)動本體、與所述驅(qū)動本體連接的橫向驅(qū)動部以及與所述探頭支撐臂連接的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部，所述驅(qū)動本體和所述橫向驅(qū)動部的其中一方與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部連接，另一方與所述驅(qū)動裝置連接，其中，所述橫向驅(qū)動部用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部沿所述測量中心線的延伸方向伸縮，所述驅(qū)動本體用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部以帶動所述管徑測距探頭繞所述驅(qū)動本體的軸線旋轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動本體的軸線為所述測量中心線。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部可沿與所述測量中心線垂直的方向自由伸縮，并通過所述探頭支撐臂帶動所述管徑測距探頭沿與所述測量中心線垂直的方向自由伸縮。

優(yōu)選的，所述圖像處理模塊包括圖像采集單元及分別與所述圖像采集單元和所述控制模塊連接的圖像處理單元，所述圖像采集單元包括至少兩個相互垂直設(shè)置以采集圓環(huán)器件圖像的取像裝置，所述圖像處理單元用于處理圓環(huán)器件的圖像以得到圓環(huán)器件的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動裝置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括俯仰角和方位角。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動裝置包括方位角旋轉(zhuǎn)部及與所述方位角旋轉(zhuǎn)部連接的俯仰角旋轉(zhuǎn)部，所述方位角旋轉(zhuǎn)部和所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部的其中一方與所述運動組件連接，其中，所述方位角旋轉(zhuǎn)部驅(qū)動所述運動組件沿方位角旋轉(zhuǎn)，所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部驅(qū)動所述運動組件沿俯仰角旋轉(zhuǎn)，所述方位旋轉(zhuǎn)角度范圍為360度，所述俯仰旋轉(zhuǎn)角度范圍為-15～15度。

本發(fā)明還提供一種上述中任一項所述的圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)的測量方法，所述測量方法包括以下步驟：

圖像處理模塊采集圓環(huán)器件的圖像以獲取圓環(huán)器件的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動裝置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

控制模塊用于根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述驅(qū)動裝置以驅(qū)動測量裝置運動至測量位置；

所述測量裝置采集其與圓環(huán)器件管壁間的間距數(shù)據(jù)；

計算模塊根據(jù)所述間距數(shù)據(jù)計算得到圓環(huán)器件的管徑值。

與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)及其測量方法的有益效果在于：通過所述圖像處理模塊采集所述圓環(huán)器件的圖像以獲取所述圓環(huán)器件的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動裝置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述控制模塊根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述驅(qū)動裝置以驅(qū)動所述測量裝置運動至測量位置，不論待檢測的所述圓環(huán)器件方位角和俯仰角如何，都可以將所述內(nèi)徑測距探頭伸入所述圓環(huán)器件的端口內(nèi)，并使所述測量裝置的所述測量中心線與所述圓環(huán)器件的中心軸線保持平行，不僅能保證準(zhǔn)確測量，而且能實現(xiàn)內(nèi)外徑自動化的測量。同時，還通過算法消除所述測量中心線與所述圓環(huán)器件的中心軸線不重合帶來的誤差以提高整套系統(tǒng)的精度和適用性。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明提供的圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明提供的圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為計算模塊的數(shù)據(jù)處理算法示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的測量方法的步驟流程圖。

【具體實施方式】

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部份實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請結(jié)合參閱圖1和圖2，其中，圖1為本發(fā)明提供的圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，圖2為本發(fā)明提供的圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，管徑可為圓環(huán)器件的內(nèi)徑或/和外徑，為方便說明，以下的描述中，均以內(nèi)外徑同時測量的技術(shù)方案作為具體實施方式進行說明，當(dāng)然，本發(fā)明的測量系統(tǒng)及方法也可只用于圓環(huán)器件內(nèi)徑的測量或僅用于圓環(huán)器件的外徑測量。所述圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)100包括圖像處理模塊1、驅(qū)動裝置2、控制模塊3、測量裝置4及計算模塊5。所述圖像處理模塊1用于采集圓環(huán)器件200的圖像以獲取所述圓環(huán)器件200的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動裝置2的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述驅(qū)動裝置2連接并驅(qū)動所述測量裝置4，所述控制模塊3分別與所述圖像處理模塊1和所述驅(qū)動裝置2通信連接，并用于根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述驅(qū)動裝置2以驅(qū)動所述測量裝置4運動至測量位置，所述測量裝置4用于采集其與所述圓環(huán)器件200的內(nèi)壁和外壁之間的間距數(shù)據(jù)，所述間距數(shù)據(jù)為所述測量裝置4繞一測量中心線旋轉(zhuǎn)至不同位置所獲取的其與所述圓環(huán)器件200的內(nèi)壁和外壁之間的多個間距數(shù)據(jù)，根據(jù)所述多個間距數(shù)據(jù)可獲得多個內(nèi)徑測量值和多個外徑測量值，所述計算模塊5與所述測量裝置4通信連接，并用于根據(jù)所述多個內(nèi)徑測量值和所述多個外徑測量值計算得到所述圓環(huán)器件200的內(nèi)徑值和外徑值。其中，所述圓環(huán)器件200可以是鋼管等圓環(huán)器件，其管徑范圍為：30≤內(nèi)徑＜外徑≤200mm，壁厚為0.1mm～50mm。在本實施例中，所述驅(qū)動裝置2為云臺裝置，且其定位精度小于0.004度。

請同時參閱圖2，所述圖像處理模塊1包括圖像采集單元11及分別與所述圖像采集單元11和所述控制模塊3連接的圖像處理單元13，所述圖像采集單元11包括至少兩個相互垂直設(shè)置以采集所述圓環(huán)器件200圖像的取像裝置(例如，攝像頭)，所述圖像處理單元13用于處理所述圓環(huán)器件200的圖像以得到所述圓環(huán)器件200的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動裝置2的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制模塊3。其中，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括俯仰角和方位角，即所述測量裝置4相對于所述圓環(huán)器件200的位置。

所述測量裝置4包括與所述計算模塊5通信連接的管徑測距探頭、與所述管徑測距探頭連接的探頭支撐臂以及受所述驅(qū)動裝置2驅(qū)動的運動組件45。

所述管徑測距探頭的數(shù)量為兩個，分別為內(nèi)徑測距探頭41和外徑測距探頭43。其中，所述內(nèi)徑測距探頭41采集其與所述圓環(huán)器件200內(nèi)壁之間的間距數(shù)據(jù)，所述外徑測距探頭43采集其與所述圓環(huán)器件200外壁之間的間距數(shù)據(jù)。在本實施例中，所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43均為精密位移傳感器(例如，激光測距傳感器、電渦流位移傳感器等)。

所述探頭支撐臂的數(shù)量為兩個，分別為與所述外徑測距探頭43連接的外徑探頭支撐臂46以及與所述內(nèi)徑測距探頭41連接的內(nèi)徑探頭支撐臂47，且所述外徑探頭支撐臂46和所述內(nèi)徑探頭支撐臂47平行并間隔設(shè)置。

所述運動組件45用于驅(qū)動所述外徑探頭支撐臂46和所述內(nèi)徑探頭支撐臂47帶動所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43繞所述測量中心線旋轉(zhuǎn)，以使所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43在旋轉(zhuǎn)至不同位置時采集其與所述圓環(huán)器件200的內(nèi)壁和外壁之間的間距數(shù)據(jù)。

所述運動組件45包括與所述外徑探頭支撐臂46和所述內(nèi)徑探頭支撐臂47連接的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部451以及橫向驅(qū)動部453和與所述橫向驅(qū)動部453連接的驅(qū)動本體455，所述驅(qū)動本體455和所述橫向驅(qū)動部453的其中一方與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部451連接，另一方與所述驅(qū)動裝置2連接。在本實施例中，所述驅(qū)動本體455與所述驅(qū)動裝置2連接，所述橫向驅(qū)動部453與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部451連接。在其他實施例中，還可以設(shè)置成所述橫向驅(qū)動部453與所述驅(qū)動裝置2連接，所述驅(qū)動本體455與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部451連接。

其中，所述橫向驅(qū)動部453用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部451沿所述測量中心線的延伸方向伸縮，以使所述內(nèi)徑測距探頭41能進入所述圓環(huán)器件200的中心端口，同時，所述外徑測距探頭43能延伸至所述圓環(huán)器件200的外部上方。其中，所述外徑探頭支撐臂46及所述內(nèi)徑探頭支撐臂47與所述測量中心線平行。

所述驅(qū)動本體455用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部451以帶動所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43繞所述驅(qū)動本體455的軸線o’-o’旋轉(zhuǎn)，即：所述驅(qū)動本體455的軸線o’-o’為所述測量中心線。

在本實施例中，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部451可沿與所述測量中心線垂直的方向自由伸縮，并通過所述內(nèi)徑探頭支撐臂47和所述外徑探頭支撐臂46帶動所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43沿與所述測量中心線垂直的方向自由伸縮，從而調(diào)節(jié)所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43之間的距離及所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43分別與所述測量中心線之間的距離，從而可以滿足不同型號圓環(huán)器件的內(nèi)外徑、壁厚的需要。

所述驅(qū)動裝置2包括方位角旋轉(zhuǎn)部21及與所述方位角旋轉(zhuǎn)部21連接的俯仰角旋轉(zhuǎn)部23，所述方位角旋轉(zhuǎn)部21和所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部23的其中一方與所述運動組件45連接，其中，所述方位角旋轉(zhuǎn)部21驅(qū)動所述運動組件45沿方位角旋轉(zhuǎn)，所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部23驅(qū)動所述運動組件45沿俯仰角旋轉(zhuǎn)，所述方位旋轉(zhuǎn)角度范圍為360度，所述俯仰旋轉(zhuǎn)角度范圍為-15～15度。在本實施例中，所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部23分別與所述方位角旋轉(zhuǎn)部21和所述運動組件45連接。在其他實施例中，還可以設(shè)置成所述方位角旋轉(zhuǎn)部213分別與所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部23和所述運動組件45連接。

所述控制模塊3控制所述方位角旋轉(zhuǎn)部21的方位旋轉(zhuǎn)角度和所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部23的俯仰旋轉(zhuǎn)角度以使得所述測量裝置4運動至測量位置，即：使所述測量裝置4的所述測量中心線與所述圓環(huán)器件200的中心軸線o-o平行，且所述內(nèi)徑測距探頭41能伸入所述圓環(huán)器件200的中心端口的位置。其中，所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)為所述方位角旋轉(zhuǎn)部21的方位旋轉(zhuǎn)角度和所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部23的俯仰旋轉(zhuǎn)角度。由于所述圓環(huán)器件200置于檢測位置時，有可能會出現(xiàn)水平方向橫向傾斜(即所述姿態(tài)數(shù)據(jù)的方位角)或/和垂直方向傾斜(即所述姿態(tài)數(shù)據(jù)的俯仰角)，因此，通過所述圖像處理模塊1采集所述圓環(huán)器件200的圖像以獲取所述圓環(huán)器件200的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動裝置2的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述控制模塊3根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述方位角旋轉(zhuǎn)部21的方位旋轉(zhuǎn)角度和所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部23的俯仰旋轉(zhuǎn)角度以使得所述測量裝置4運動至測量位置，不論待檢測的所述圓環(huán)器件200方位角和俯仰角如何，都可以將所述內(nèi)徑測距探頭41伸入所述圓環(huán)器件200的中心端口內(nèi)，并使所述測量裝置4的所述測量中心線與所述圓環(huán)器件200的中心軸線o-o保持平行。

請參閱圖3，為計算模塊5的數(shù)據(jù)處理算法示意圖。其中，虛線十字焦點為所述圓環(huán)器件200的實際圓心(即：實際圓心為所述圓環(huán)器件200的中心軸線o-o上的一點)，實線十字焦點為實際測量的中心(即：實際測量的中心為所述測量中心線上的一點)。所述計算模塊5的數(shù)據(jù)處理算法為：設(shè)所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43每次旋轉(zhuǎn)的角度為θ,則旋轉(zhuǎn)一周的次數(shù)為n＝2π/θ,每次的內(nèi)徑或外徑的半徑測量值為ri，ri＝所述內(nèi)徑測距探頭41與所述圓環(huán)器件200內(nèi)壁的間距+所述內(nèi)徑測距探頭41與所述測量中心線的間距或者所述外徑測距探頭43與所述測量中心線的間距-所述外徑測距探頭43與所述圓環(huán)器件200外壁的間距，所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43分別與所述測量中心線的間距，即是所述內(nèi)徑探頭支撐臂47及所述外徑探頭支撐臂46分別與所述驅(qū)動本體455的軸線o’-o’的間距，這是直接可測的，在極坐標(biāo)下：xi(θ)＝ri(θ)*cosθ；yi(θ)＝ri(θ)*sinθ，設(shè)圓環(huán)器件內(nèi)徑實際的圓心為(x0，y0)，則根據(jù)公式計算出(x0,y0)；根據(jù)公式計算得到所述圓環(huán)器件200的內(nèi)徑值和外徑值，并將此計算值作為所述圓環(huán)器件200實際的最終內(nèi)外徑測量值。其中，所述圓環(huán)器件200的內(nèi)徑與圓環(huán)器件的外徑的差值為壁厚，根據(jù)每次的內(nèi)徑或外徑的測量值ri和所述圓環(huán)器件200實際的最終內(nèi)外徑測量值可以反映所述圓環(huán)器件200管端的不圓度情況。通過該算法可以消除所述測量中心線與所述圓環(huán)器件200的中心軸線o-o不重合帶來的誤差，從而提高整套系統(tǒng)的精度和適用性；同時，由于所述圓環(huán)器件200的每一截面可以測量多組數(shù)據(jù)，從而有利于充分反映所述圓環(huán)器件200管端的不圓度情況。

在本實施例中，為了提高所述圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)100的適用性。所述圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)100還包括驅(qū)動所述驅(qū)動裝置2做升降運動的升降臺6、支撐所述升降臺6的底座7及設(shè)于所述底座7上的行走裝置8。

請參閱圖4，為本發(fā)明提供的圓環(huán)器件管徑測量方法的步驟流程圖。本發(fā)明還提供一種利用所述圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)100的測量方法，所述測量方法包括以下步驟：

步驟s1、圖像處理模塊1采集目標(biāo)圓環(huán)器件200的圖像以獲取圓環(huán)器件200的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動裝置2的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

具體的，至少兩個相互垂直設(shè)置的所述取像裝置11采集所述圓環(huán)器件200的圖像并發(fā)送至所述圖像處理單元13，所述圖像處理單元13處理所述圓環(huán)器件200的圖像以得到所述圓環(huán)器件200的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動裝置2的坐標(biāo)數(shù)據(jù)后發(fā)送至所述控制模塊3。其中，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括俯仰角和方位角，即所述測量裝置4相對于所述圓環(huán)器件200的位置。

步驟s2、控制模塊3根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制驅(qū)動裝置2以驅(qū)動測量裝置4運動至測量位置。

具體的，所述控制模塊3控制所述方位角旋轉(zhuǎn)部21的方位旋轉(zhuǎn)角度和所述俯仰角旋轉(zhuǎn)部23的俯仰旋轉(zhuǎn)角度，以使得所述內(nèi)徑探頭支撐臂47及所述外徑探頭支撐臂46與所述圓環(huán)器件200的中心軸線o-o平行，且所述內(nèi)徑測距探頭41能伸入所述圓環(huán)器件200的中心端口的位置。

步驟s3、所述測量裝置4采集其與圓環(huán)器件200管壁間的間距數(shù)據(jù)。

步驟s3-1、所述橫向驅(qū)動部453驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部451沿所述測量中心線的延伸方向伸縮，以使所述內(nèi)徑測距探頭41進入所述圓環(huán)器件200的中心端口，同時，所述外徑測距探頭43延伸至所述圓環(huán)器件200的外部上方。

步驟s3-2、所述驅(qū)動本體455驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部451帶動所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43繞所述驅(qū)動本體455的軸線o’-o’旋轉(zhuǎn)，所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43在不同旋轉(zhuǎn)角度多次采集數(shù)據(jù)。

步驟s4、計算模塊5根據(jù)所述間距數(shù)據(jù)計算得到圓環(huán)器件200的管徑值。

請參閱圖3，為計算模塊5的數(shù)據(jù)處理算法示意圖。其中，虛線十字焦點為所述圓環(huán)器件200的實際圓心(即：實際圓心為所述圓環(huán)器件200的中心軸線o-o上的一點)，實線十字焦點為實際測量的中心(即：實際測量的中心為所述測量中心線上的一點)。所述計算模塊5的數(shù)據(jù)處理算法為：設(shè)所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43每次旋轉(zhuǎn)的角度為θ,則旋轉(zhuǎn)一周的次數(shù)為n＝2π/θ,每次的內(nèi)徑或外徑的半徑測量值為ri，ri＝所述內(nèi)徑測距探頭41與所述圓環(huán)器件200內(nèi)壁的間距+所述內(nèi)徑測距探頭41與所述測量中心線的間距或者所述外徑測距探頭43與所述測量中心線的間距-所述外徑測距探頭43與所述圓環(huán)器件200外壁的間距，所述內(nèi)徑測距探頭41和所述外徑測距探頭43分別與所述測量中心線的間距，即是所述內(nèi)徑探頭支撐臂47及所述外徑探頭支撐臂46分別與所述驅(qū)動本體455的軸線o’-o’的間距，這是直接可測的，在極坐標(biāo)下：xi(θ)＝ri(θ)*cosθ；yi(θ)＝ri(θ)*sinθ，設(shè)圓環(huán)器件內(nèi)徑實際的圓心為(x0，y0)，則根據(jù)公式計算出(x0,y0)；根據(jù)公式計算得到所述圓環(huán)器件200的內(nèi)徑值和外徑值，并將此計算值作為所述圓環(huán)器件200實際的最終內(nèi)外徑測量值。

本發(fā)明提供的圓環(huán)器件的管徑測量系統(tǒng)及其測量方法的有益效果在于：通過所述圖像處理模塊1采集所述圓環(huán)器件200的圖像以獲取所述圓環(huán)器件200的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動裝置2的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述控制模塊3根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述驅(qū)動裝置2以驅(qū)動所述測量裝置4運動至測量位置，不論待檢測的所述圓環(huán)器件200方位角和俯仰角如何，都可以將所述內(nèi)徑測距探頭41伸入所述圓環(huán)器件200的端口內(nèi)，并使所述測量裝置4的所述測量中心線與所述圓環(huán)器件200的中心軸線o-o保持平行，不僅能保證準(zhǔn)確測量，而且能實現(xiàn)內(nèi)外徑自動化的測量。同時，還通過算法消除所述測量中心線與所述圓環(huán)器件200的中心軸線o-o不重合帶來的誤差以提高整套系統(tǒng)的精度和適用性。

以上所述的僅是本發(fā)明的實施方式，在此應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進，包括通過機械設(shè)計和更換精密位移傳感器等方式得到更大的內(nèi)外徑測量范圍、壁厚的測量范、內(nèi)外徑的測量精度。但這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。