一种机电式钢管自动测长系统及误差分析研究

　　钢管长度是钢管的主要规格指标之一, 是成品钢管贸易结算的主要依据, 也是国家标准和ISO9000 质量认证标准中明确要求的产品质量参数。根据GB2102-1988 和API 规范要求, 对于规格外径不小于36 mm 的钢管及截面长不小于150mm 的钢管, 应在每根钢管一端的端部有喷印或滚印产品的长度信息。为了使钢管产品质量达到 API 国际标准要求, 在钢管生产线上要求进行在线测长工作是很有必要的。随着科技和经济的发展, 对钢管长度精度的要求越来越高, 而目前在很多企业仍然是用人工测量钢管长度的办法, 工效低, 误差大, 无法满足技术要求。因此, 对钢管长度自动测量系统进行优化设计和测长控制精度的研究具有较高的实用价值。

　　本文主要介绍了一种机电式钢管测长系统的系统及其测量原理, 并分析了影响长度精度的关键因素、误差的性质、特点以及减小的措施。

　　1 钢管自动测长系统

　　1.1 主要技术指标和功能要求

　　石油管长度范围:6.0～13.5 m; 外径范围:Φ36～340 mm;测长精度:±3mm; 测量能力:150根/h; 钢管测长系统应具有与上级计算机通讯的能力, 测长结果在计算机内进行存储,并能对数据进行查询、报表、打印。

　　1.2 钢管测长装置的工艺布置及系统组成

　　该系统由步进式横移台架将钢管搬移到辅助测长轨道上等待, 如果电气连锁和上位机系统测长条件允许, 星形拔料机将钢管拔送至测长工位测长; 测长完毕, 步进机构将钢管移至下一个工位。测长系统部分主要由V 型阻尼台架、电动式推管机、增量式旋转编码器和若干只光电开关及PLC 等组成

　　1.3 钢管测长原理简介^[1]

　　该测长系统由测整数长和测尾长二部分组成, 测量时先测量钢管的整数长度L0+L1,即6000mm+N×△L(800) mm 部分, 然后测量其尾数长度即小于△L(800)mm 部分。当由星形拨料器把钢管放到位后, 钢管到位检测光电开关将钢管到位信号传递到PLC 和上位机上, 上位机发送控制信号给PLC 控制电动推管机推动钢管由右向左低速移动; 与电动推管机驱动齿条的直线运动同步旋转的编码器发出正比于推杆行程的位移脉冲; PLC 上的参考尾数长度计数器的值清零(见图1)。

　　测整数长: 当钢管右端面( 头端) 到达基准测量位瞬间,PLC 根据被钢管所遮挡的测长光电开关数计算钢管整数长度L0+L1=6000mm+N×800mm; 之后推杆继续推进,编码器继续发出正比于推杆行程的位移脉冲; PLC 上的参考尾数长度计数器开始工作。

　　测尾数长: 当钢管左端面(尾端)被最近的光电开关, 即钢管右端面到测量基准位置时距该钢管左端面最近的一组测长光电开关, 遮挡瞬间, 推杆停止运动; 上位机读PLC 参考尾数计数器计数代表的位移长度L3, 并根据位置关系计算出尾数长度L2=800mm-L3; 推杆高速返回。测长完毕: 钢管长度L=(L0+L1)+(800mm-L3), 测量数据存入上位机数据库, 供上位机根据需要进一步进行处理。