大直径钢管直线度在线测量

成员：张弓，徐吉成，柏旸

如课程设计题目中所说，大直径钢管直线度测量一直是困扰现代化工业生产的一个重要的技术难题。这次课程设计开始时我们为了避免方向性错误寻找了许多相关文章，包括外文文章，但是都没有涉及这个问题的内容。最终，我们决定采取完全由自己设计的方案来解决。由于没有任何一定的理论和实践知识支持，谬误在所难免。希望老师能帮忙指出和改正。

一．概论：

这次的大直径钢管直线度在线测量，我们采取的是称为"投影法"的方法。钢管的在线生产方式有多种，但是成型后大部分都是沿着母线方向射出的，所以这次的设计将利用这一点，在钢管射出时的上下左右两个方向加装电磁波发射和接收装置。利用电磁波被钢管挡住后接受其接收到的"投影"，来实时监测钢管在水平和竖直两个方向上的轮廓。并根据这些数据对钢管的直线度进行近似分析。

二．重点：

1．选取什么类型的电磁波作为发射波？

可以想见，如果选取的波在生产空间里本身就大量存在，那么这种方法的意义就不大了。所以比如说自然光波，50Hz的输电频率电磁波等都不适合使用在这种情况。第二，发射的电磁波不能和钢管发生电磁耦合，首先由于钢管是大直径的，所以电磁波的衍射基本可以忽略不计。要关心的就是电磁波是否会在钢管上产生涡流等电磁现象，进而影响整个检测的稳定性。第三，两组接收器之间的电磁波不能互相干扰。但是一般情况下不会发生这种情况。第四，这种电磁波远不能对人体有伤害，否则无法在生产区内安装。

目前准备采取红外光波段的电磁波做波源，但是这个意见在小组内还没有达成统一。

2．接收器如何设计？

如果采取纯光学接收器，如摄像头等，那么进一步的分析将会比较困难，整个仪器的成本也就会提高。所以在这个时候采取直接把电磁波转化为电信号是比较可取的办法。目前的计划是在接收器上安装一排光敏电阻，如果钢管在其轮廓线内，那么将有若干个光敏元件接受不到光，余下的能接收到光。只要钢管的投影和轮廓线不符合，那么必然受光和无光的元件会发生变化。一排安装的光敏元件数量决定了仪器的分辨率。这种设计可以用于在线实时监测，对投影轮廓的变化能迅速做出反应。但是不能真正量化的给出直线度的数据。

3．信号放大部分

这一部分其实是比较常规的，在其他几个部分设计完成之后，可以参照各个数据进行经验设计，这里就不赘述了。

4．信号处理部分

这一部分实际上也是比较让人难以确定的。在我们的设计中，我们在水平和竖直平面上各有一组接受/发射装置。从原理上讲，只有两个方向上的轮廓数据是无法确定物体外形的，更

不用说直线度了。但是从这个角度来说，不管把接收发射装置增加到几组外形都是无法确定的。我们最后在设计难度和准确度之间经过权衡，决定还是采用两组接受发射装置采集数据，通过对水平轮廓和竖直轮廓的分析拟和，来大致求出大直径钢管量化后的直线度。之所以这样做，是对钢管的特性分析后做出的结论。目前无缝钢管都采用一体射出的生产方法，在每一个截面上即使不是圆形也是椭圆形，这就给你和分析提供了很大便利。只要知道两个轴的长度，就能够比较准确地估计出这一段的形状，进而计算出它轴线的直线度。

在数据计算方面我们已经作了进一步分析，但是在计算的电路实现方面还没有开始深入。

检测技术课程设计（2007）