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用于光學(xué)地內(nèi)部測(cè)量管道的方法和裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于光學(xué)地內(nèi)部測(cè)量通過(guò)軋制制成的無(wú)縫的管道或由變形成半殼的金屬板或成型的金屬板或從卷材中展開(kāi)的金屬帶制成的縱縫焊接的管道的方法和裝置，其包括在管道(3)的內(nèi)部中發(fā)射出激光束(10)的傳感器件(9)。在這種方法和裝置中應(yīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的或縱縫焊接的管道的內(nèi)部測(cè)量，利用這種方法和裝置可以簡(jiǎn)單的方式在一個(gè)工位中精確地確定并給出管道(3)的橢圓度和直線度。為此提出，使傳感器件(9)水平地移動(dòng)穿過(guò)管道(3)，其中，通過(guò)以下方式測(cè)量管道(3)的內(nèi)輪廓(15)，即，定位在移動(dòng)路徑端部處的激光跟蹤器(12)利用其激光束(13)跟蹤在管道(3)的空間中的傳感器件(9)的相應(yīng)的位置并且在直線度方面探測(cè)傳感器件(9)的偏差。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于光學(xué)地內(nèi)部測(cè)量管道的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于光學(xué)地內(nèi)部測(cè)量通過(guò)軋制制成的無(wú)縫的管道或由變形成半殼(Halbschale)的金屬板或成型的金屬板或從卷材中展開(kāi)的金屬帶制成的縱縫焊接的管道的方法和裝置，其包括在管道的內(nèi)部中發(fā)射出激光束的傳感器件。

【背景技術(shù)】
[0002]為了測(cè)量管道的直線度、直徑或不圓度，已知使用非接觸的測(cè)量裝置，例如激光測(cè)量系統(tǒng)，其從外部利用多個(gè)以限定的距離布置的激光器(其分布在管道的長(zhǎng)度上，在此使用十個(gè)或更多個(gè)激光傳感器)測(cè)量管道。
[0003]為此必須使管道在旋轉(zhuǎn)裝置上旋轉(zhuǎn)。由獲得的測(cè)量值計(jì)算出直線度和可能的橢圓度。由于必須布置或需要昂貴地復(fù)雜的激光器電池，由此不可實(shí)現(xiàn)測(cè)量管道內(nèi)輪廓，并且在縱縫焊接的管道中附加地不可在整個(gè)管道長(zhǎng)度上測(cè)量存在的內(nèi)部焊縫。
[0004]通過(guò)文獻(xiàn)DE 10 2011 009 660 B4提供一種用于使扁平產(chǎn)品變形成有槽管或管道預(yù)制件的裝置和方法，其能夠盡可能與待變形的扁平產(chǎn)品的厚度和材料性能無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)持續(xù)檢查并且最終還實(shí)現(xiàn)過(guò)程自身的自動(dòng)化。
[0005]在此，光源和至少一個(gè)接收器與至少一個(gè)內(nèi)部變形工具相連接并且用于測(cè)量有槽管或管道預(yù)制件內(nèi)輪廓。在此優(yōu)選地使用激光源和激光探測(cè)器。
[0006]由此存在這樣的裝置，其利用精確工作的器件允許精確地檢查相應(yīng)的變形步驟直至最終檢查有槽管截面的內(nèi)輪廓。然后可根據(jù)所獲得的測(cè)量結(jié)果優(yōu)選在線地且自動(dòng)化地立即檢查任意局部的漸漸的變形或整個(gè)變形過(guò)程，并且必要時(shí)進(jìn)行加工機(jī)械的調(diào)節(jié)參數(shù)的再調(diào)整。
[0007]利用這種激光輔助的內(nèi)部測(cè)量可監(jiān)測(cè)逐步的變形過(guò)程，也就是說(shuō)，在管道長(zhǎng)度上在確定的位置處測(cè)量有槽管的內(nèi)側(cè)，但是僅僅明確在帶有內(nèi)部工具的管道模壓機(jī)中進(jìn)行測(cè)量，在其中通過(guò)扁平產(chǎn)品的徑向變形產(chǎn)生有槽管。
[0008]在制造無(wú)縫的管道時(shí)，其中，通過(guò)芯軸和/或軋制桿軋制初軋坯，或者在制造縱縫焊接的管道時(shí)，為此例如將由金屬板變形的兩個(gè)半殼相互焊接在一起，不可使用已知的激光輔助的內(nèi)部測(cè)量。
[0009]因?yàn)橐环矫妫谲堉七^(guò)程期間由于不存在自由空間且當(dāng)然由于極高的溫度不可實(shí)現(xiàn)持續(xù)的內(nèi)部測(cè)量。另一方面，在接合兩個(gè)半殼時(shí)以及在緊接著對(duì)其進(jìn)行相互焊接時(shí)未使用內(nèi)部變形工具。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于內(nèi)部測(cè)量無(wú)縫的或縱縫焊接的管道的開(kāi)頭所述類(lèi)型的方法和裝置，利用該方法和裝置可以簡(jiǎn)單的方式在一個(gè)工位中精確地確定且給出管道的橢圓度和直線度。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，該目的利用一種方法由此實(shí)現(xiàn)，即，傳感器件水平地移動(dòng)穿過(guò)管道，其中，通過(guò)以下方式測(cè)量管道的內(nèi)輪廓，即，定位在移動(dòng)路徑端部處的激光跟蹤器利用其激光束跟蹤在管道的空間中的傳感器件的相應(yīng)的位置并且在直線度方面探測(cè)傳感器件的偏差。
[0012]傳感器件(優(yōu)選持續(xù)地圍繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)的傳感器頭)具有激光源和激光探測(cè)器，通過(guò)其在傳感器件在管道之內(nèi)水平向前和向后運(yùn)動(dòng)時(shí)逐步地或連續(xù)地探測(cè)內(nèi)輪廓，并且由此測(cè)量管道的圓度或橢圓度，其中，管道內(nèi)輪廓可借助于三角測(cè)量法或時(shí)間進(jìn)程方法(Laufzeitverfahren)來(lái)石角定。
[0013]當(dāng)配備有激光源和激光探測(cè)器的傳感器件運(yùn)動(dòng)穿過(guò)管時(shí)，激光跟蹤器的激光束自動(dòng)地跟蹤傳感器件的相應(yīng)的當(dāng)前位置，而利用旋轉(zhuǎn)傳感器在兩個(gè)角度中測(cè)量激光跟蹤器的取向。激光跟蹤器總是識(shí)別傳感器件在空間中的準(zhǔn)確的X、Y、Z位置，并且得知其中心位于何處。
[0014]如果內(nèi)壁相對(duì)于傳感器件的距離變化，例如當(dāng)關(guān)于管道的周緣存在橢圓度或關(guān)于其縱軸線存在管道的曲率或彎曲或傳感器件從其理想的路徑偏離時(shí)，由激光器件測(cè)得這種距離變化，該激光器件通過(guò)與激光距離測(cè)量組合精確地探測(cè)傳感器件關(guān)于激光跟蹤器的固定位置的位置。
[0015]由此通過(guò)探測(cè)整個(gè)截面和縱向形狀在一個(gè)測(cè)量工位中實(shí)現(xiàn)管道(尤其大型管道)的完整的3D測(cè)量。
[0016]除了精確地測(cè)量管道的內(nèi)部幾何輪廓，利用以上說(shuō)明的方法還可優(yōu)選地檢查縱縫焊接的管道的輪廓和尤其內(nèi)部焊縫的無(wú)裂縫的連續(xù)性。
[0017]基于本發(fā)明的目的利用一種裝置實(shí)現(xiàn)，其特征在于，傳感器件布置在運(yùn)動(dòng)通過(guò)管道的輸送件上，并且在與輸送件的駛?cè)雮?cè)相對(duì)而置的管端側(cè)處設(shè)置有激光跟蹤器，其激光束與設(shè)置在傳感器件上的反射器對(duì)應(yīng)。
[0018]例如構(gòu)造為滑座或滑架的輸送件優(yōu)選通過(guò)作為推動(dòng)件的推桿(其可通過(guò)液壓/氣動(dòng)加載的缸或馬達(dá)來(lái)操縱)水平地運(yùn)動(dòng)到待測(cè)量的管道中，其中，管道位置固定地位于與管道直徑互補(bǔ)的支承體上。作為傳感器件，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的是旋轉(zhuǎn)的傳感器頭，可選地多個(gè)激光斷面?zhèn)鞲衅鳌?br> [0019]在配備有傳感器頭的輸送件的線性進(jìn)給運(yùn)動(dòng)期間，構(gòu)造成帶有激光源和激光探測(cè)器的傳感器頭持續(xù)地圍繞其自己的軸線旋轉(zhuǎn)，其中，從激光源發(fā)出的激光束連續(xù)地掃過(guò)整個(gè)內(nèi)截面并且必要時(shí)掃過(guò)管道的存在的焊縫。激光束不斷地跟蹤反射器的位置。由此實(shí)現(xiàn)在管道之內(nèi)配合地確定傳感器頭的位置，由此，一方面測(cè)量?jī)?nèi)輪廓相對(duì)于傳感器頭的變化的距離，并且另一方面測(cè)量在激光跟蹤器和通過(guò)輸送件在水平方向上向前和向后運(yùn)動(dòng)的傳感器頭或傳感器件之間的變化的位置。
[0020]由管道的內(nèi)輪廓和/或焊縫反向散射的激光束的探測(cè)和評(píng)估通過(guò)接收器實(shí)現(xiàn)且優(yōu)選地利用轉(zhuǎn)換單元實(shí)現(xiàn)，由此可繪出內(nèi)輪廓。
[0021]通過(guò)組合借助于傳感器件的激光測(cè)量和利用激光跟蹤器的配合的位置確定實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)輪廓的3D測(cè)量，其可在屏幕上顯示出來(lái)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]由本發(fā)明的權(quán)利要求和在唯一的附圖中示意性地示出的實(shí)施例的隨后的說(shuō)明得到本發(fā)明的其他的特征和細(xì)節(jié)，其中:
附圖顯示了用于內(nèi)部測(cè)量無(wú)縫地軋制的或縱縫焊接的管道的測(cè)量工位1，其連接在生產(chǎn)線之后。

【具體實(shí)施方式】
[0023]測(cè)量工位I包括兩個(gè)支承體2，其容納部與固定地位于其上的待測(cè)量的管道3的外徑相匹配。
[0024]在管道3的右端側(cè)4處存在輸送滑架5，其可通過(guò)由馬達(dá)6驅(qū)動(dòng)的推桿7在水平方向上移動(dòng)。在輸送滑座5上布置有激光測(cè)量裝置8，其在此具有圍繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)的傳感器頭9。旋轉(zhuǎn)的傳感器頭9優(yōu)選地與激光二極管一起工作，該激光二極管發(fā)射出激光光點(diǎn)或激光光束10。此外，在傳感器頭9中集成有在此未示出的接收器。
[0025]在管道3的左端側(cè)11處?kù)o態(tài)地布置有在高度上可調(diào)整的激光跟蹤器12，其通過(guò)跟蹤干涉儀發(fā)射出激光束13，該激光束13由布置在傳感器頭9處的反射器14反射回到激光跟蹤器12，如通過(guò)箭頭16指出的那樣。
[0026]為了光學(xué)地且無(wú)接觸地測(cè)量管道3的內(nèi)輪廓15，配備有激光測(cè)量裝置8的輸送滑架5通過(guò)由馬達(dá)6驅(qū)動(dòng)的推桿7在水平方向上運(yùn)動(dòng)到管道3中。與此伴隨地，傳感器頭9圍繞其自己的軸線旋轉(zhuǎn)，其中，例如為了掃描縱縫焊接的管道的內(nèi)部焊縫，由激光二極管發(fā)出的激光光束10連續(xù)地或逐步地掃過(guò)內(nèi)輪廓15。通過(guò)內(nèi)壁和因此內(nèi)輪廓15反射的激光光點(diǎn)或激光光束10由在傳感器頭9中的位置探測(cè)器接收和測(cè)量。
[0027]然后例如在光學(xué)的圖像繪制單元上可繪出所接收和測(cè)量的激光光點(diǎn)或激光光束10，由此實(shí)現(xiàn)了示出管道3的內(nèi)輪廓15。
[0028]為了不斷地跟蹤旋轉(zhuǎn)的傳感器頭9和進(jìn)行其在管道3之內(nèi)的配合的位置確定，設(shè)置有與傳感器頭9在固定的位置中線性地相對(duì)而置的激光跟蹤器12，其激光束13跟蹤傳感器頭9的反射器14，從而在直線度方面探測(cè)傳感器頭9的偏差。
[0029]通過(guò)不斷地目標(biāo)跟蹤(跟蹤)傳感器頭9和探測(cè)傳感器頭9持續(xù)地相對(duì)于激光跟蹤器12的距離可在光學(xué)的圖像繪制單元上實(shí)現(xiàn)三維地測(cè)量和顯示管道3，得出關(guān)于管道3的直線度或曲率以及圓度或橢圓度的說(shuō)明。
[0030]參考標(biāo)號(hào)列表 I測(cè)量工位
2支承體 3管道 4右端側(cè)
5輸送件/輸送滑架或這種類(lèi)型的運(yùn)輸工具 6馬達(dá)
7推動(dòng)件/推桿 8激光測(cè)量裝置 9傳感器件/傳感器頭 10激光光束 11左端側(cè)12激光跟蹤器13激光束14反射器15內(nèi)輪廓16箭頭。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光學(xué)地內(nèi)部測(cè)量通過(guò)軋制制成的無(wú)縫的管道或由變形成半殼的金屬板或成型的金屬板或從卷材中展開(kāi)的金屬帶制成的縱縫焊接的管道的方法，其包括在所述管道(3)的內(nèi)部中發(fā)射出激光束(10)的傳感器件(9)， 其特征在于， 使所述傳感器件(9)水平地移動(dòng)穿過(guò)所述管道(3)，其中，通過(guò)以下方式測(cè)量所述管道(3)的內(nèi)輪廓(15)，S卩，定位在移動(dòng)路徑端部處的激光跟蹤器(12)利用其激光束(13)跟蹤在所述管道(3)的空間中的傳感器件(9)的相應(yīng)的位置并且在直線度方面探測(cè)所述傳感器件(9)的偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在縱縫焊接的管道(3)中借助于可移動(dòng)的所述傳感器件(9)同時(shí)測(cè)量?jī)?nèi)部焊縫的輪廓。
3.一種用于光學(xué)地內(nèi)部測(cè)量通過(guò)軋制制成的無(wú)縫的管道或由變形成半殼的金屬板或成型的金屬板或從卷材中展開(kāi)的金屬帶制成的縱縫焊接的管道的裝置，其包括在所述管道(3)的內(nèi)部中發(fā)射出激光束(10)的傳感器件(9)、尤其用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述傳感器件(9)布置在運(yùn)動(dòng)穿過(guò)所述管道(3)的輸送件(5)上，并且在與所述輸送件(5)的駛?cè)雮?cè)(4)相對(duì)而置的管端側(cè)(11)處設(shè)置有激光跟蹤器(12)，其激光射束(13)與設(shè)置在所述傳感器件(9)上的反射器(14)對(duì)應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述傳感器件(9)是可旋轉(zhuǎn)的傳感器頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述輸送件(5)可通過(guò)受驅(qū)動(dòng)的推動(dòng)件(7)移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01B11/12GK104520028SQ201380042547
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月10日
【發(fā)明者】克勞豪森 M., 諾伊格鮑爾 R., 科爾貝 M., 托皮特 M., 佩施 N., 舒爾策 A., 福赫森 J., 奧伯韋蘭 H. 申請(qǐng)人:Sms 米爾股份有限公司