管道内径光电检测技术研究

　　随着现代科学技术的发展,自动控制技术的应用更加广泛,在测量控制领域,不仅测量的对象显著增加,对测量的要求也越来越趋向于自动化、小型化和集成化。本文提出一种利用光电检测技术,对大口径管道内径进行无损、半自动检测技术。此设备的主要适用范围为口径Φ200mm-Φ350mm的各种型号的管类产品。其误差小于0·01mm,利用计算机自动处理测量数据,显示测量结果。

　　1　检测设备的工作原理

　　此设备应用相对测量原理。设备工作前,先把测头送入同被检管道内径名义尺寸相同的标准校正环内,此时可设定标准尺寸。然后让设备驱动装置6推动测头进入被检管道内(见图1),测头壳体内的光栅测微传感器4的四个触头同管道内壁接触,将内径相对标准尺寸的变动量转变为电信号,由电缆通过数据采集卡送入计算机直接进行处理、显示和打印。精密定心装置2用于保证测头轴线与被测管道内圆柱面轴线的一致性。

　　2　检测设备的组成

　　该设备主要由精密定心装置、光栅传感器测头、驱动装置、计算机控制系统等构成。

　　2·1　精密定心装置

　　精密定心装置(如图2),由二个椭圆环与两组支撑轮组成,并与光栅传感器测头一起固定在联接筒上。椭圆环与固定座轴线的夹角在拉簧的作用下可改变,以便于对不同内径管道进行检测。精密定心装置的主要作用是保证测微传感器触头轴线与被测管道轴线垂直相交。

　　2·2　光栅传感器测头

　　光栅传感器测头(如图3 ),由四套GCQ测微传感器、电磁铁、杠杆和壳体等组成。电磁铁和杠杆机构可控制测微传感器触头的伸缩。

　　2·3　驱动装置

　　驱动装置(见图4)由齿轮齿条传动结构组成,与光电耦合器一起固定在安装座上,安装座固定在被测件上。检测时,由电机带动齿轮转动,齿条向前移动,推动检测设备在管道内向前移动。

　　2·4　计算机控制系统

　　计算机控制系统内部装有控制检测过程的程序,系统通过数据接口卡与光栅测头联接。测量过程中,可控制光栅传感器测头的行进深度和行进速度。当光栅传感器测头向前移动到要求的深度时,则停止前进,同时光栅触头伸出与被测管道内壁接触,测得数据通过数据传输线和接口卡送入计算机,由计算机对数据进行处理、显示,绘制曲线并打印结果。

　　3　检测设备精度分析

　　由仪器的工作原理和实验分析可知,影响检测设备的测量精度的主要因素可以分为以下几类:

　　(1)光栅测微传感器产生的误差。因光栅刻划造成的传感器误差可控制在a1=0·002mm以内。