Индуктивно-оптическое устройство для контроля геометрических параметров элементов трубопровода Советский патент 1991 года по МПК G01B7/287 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля геометрических параметров элементов трубопровода большого диаметра, в частности формы поперечных сечений элементов трубопровода у торцов и отклонений от перпендикулярнорти каждого из торцов относительно продольной оси трубопровода.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей индуктивно-оптического устройства для контроля геометрических парамеров элемента трубопровода большого диаметра за счет того, что контроль формы поперечных сечений этого элемента осуществляется в плоскостях строго перпендикулярных продольной оси этого элемента, а по расстояниям вдоль образующих от этих плоскостей до торцов элемента трубопровода обеспечивается также и контроль неперпендикулярности этих торцов,

На фиг. 1 показано схематично размещение элементов конструкции устройства на контролируемом элементе трубопровода; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. I с повернутым на 90° измерительным щупом; на фиг. 3 - механизм записи формы поверхности торца элемента трубопровода.

Индуктивно-оптическое устройство для контроля геометрических параметров элемента 1 трубопровода большого диаметра содержит две опорные стойки 2. Нижним концом каждая стойка опирается на внутреннюю поверхность элемента трубопровода и тремя распорками 3, опирающимися в диаметрально противоположных точках, закрепляются в измеряемом изделии. Стойки и распорные элементы выполнены регулируемой длины. Центральная часть каждой стойки имеет встроенную цилиндрическую втулку 4, в которой установлен двусторонний поворотный телескопический щуп 5. На плечах щупа имеются линейные шкалы 5, предназначенные для отсчета удлинения плеч щупа. На стойке, в месте установки щупа, размещена круговая шкала 7, предназначенная для отсчета его угла поворота. Четыре пары индуктивных датчиков зазора расположены следующим образом. Две пары индуктивных датчиков 8 и 9, к каждой из которых подключены первый компаратор 10, закреплены на противоположных концах обоих телескопических щупов. Вблизи оснований стоек неподвижно закреплены две других пары индуктивных датчиков 11 и 12. К каждому датчику 11 подключен одним входом второй компаратор 13, а к каждому датчику 12 - третий компаратор 14. Вторые входы компараторов 13 и 14 подключены к

датчикам 9 и 8 соответственно. Номинальные величины индуктивностей каждой пары датчиков 8, 9, 11 и 12 выбирают одинаковыми. На одном из концов каждого телескопического щупа закреплен соответствующий блок записи. Каждая из двух шаровых опор, соединяющих телескопический щуп с концом стойки, содержит условно-подвижный относительно стойки элемент 15 и условно0 неподвижный относительно стойки элемент 16. На оси элемента 16 шаровой опоры размещается оптическое средство для задания положения опорной прямой, например зрительная труба 17 автоколлимационного тео5 долита 2Т2А, взаимозаменяемо с маркой 18, имеющей переходник 19. Зрительная труба и марка установлены во втулке 4 так, что визирная ось зрительной трубы и центр марки совпадают в осями цилиндрических

0 втулок. Плоскость марки соопадает с плоскостью записи формы сечения и проходит через центр шаровой опоры. Втулка 4 установлена в отверстии шаровой опоры. Блок записи поверхности торца контролируемо5 го элемента трубопровода выполнен в виде самоустанавливающегося вращающегося цилиндра 20. На конце щупа 5 закреплен обкатной ролик 22, предназначенный для обкатыванир контролируемого торца эле0 мента трубопровода. Ось 23 ролика выполнена Г-образной и ее конец 24, выходящий на другую сторону конца щупа, подпружинен пружиной 25. На Г-образной оси укреплен записывакгщий механизм в виде

5 подпружиненного пера 26, постоянно касающегося боковой поверхности самоуста- навливэющегося цилиндра 21, на котором закреплена бумага для записи.

Устройство работает следующим обра0 зом.

Форму поперечных сечений элемента трубопровода 1 определяют у его торцов посредством построения конхоид сечений, например А-А и А -А , которые отображают

5 контур сечения в уменьшенном масштабе. Стойку 2 устанавливают в каждом из сечений вблизи контролируемого торца элемента трубопровода и прижимают нижним концом к его внутренней поверхности этого

0 элемента. С помощью трех распорок 3 устройство укрепляют в контролируемом элементе, Щуп 5 устанавливают в горизонтальном положении и длину стойки 2 и распорок 3 регулируют так, чтобы ось

5 вращения щупа 5 располагалась как можно ближе к центру сечения. Так как стенки контролируемого элемента ферромагнитные или электропроводные, величина индуктивности обмоток датчиков 8, 9, 11 и 12 зависит от их расстояния до Ьтенок.

Датчики 11 и 12 находятся на фиксированном расстоянии от стенки, поэтому их индуктивности постоянны в процессе измерений. Регулируя длину плеч щупа устанавливают датчики 8 и 9 на таком расстоянии от контролируемой поверхности, чтобы компараторы 10, 13 и 14 показывали равенство величин индуктивностей датчиков 8, 9, 11 и 12, при этом добиваются равенства отсчетов по шкалам 6. Затем располагают щуп вертикально и повторяют описанные операции. Двумя положениями телескопического щупа, отстоящими один от другого на 90Р, задается система координат для построения конхоид. Ось вращения щупа совпадает с началом системы координат. Поворачивают щуп на одинаковые углы, равные, например 15°, отсчитывая их по круговой шкале 7. При каждой установке перемещают подвижные части концов щупа с датчиками 8 и 9, добиваясь того, чтобы компараторы 13 и 14 показывали равенство индуктивностей датчиков, при этом фиксируют изменение отсчетов по шкалам 6. Согласно отсчетам по шкалам известным способом строят конхоиду и находят ее центр тяжести, который совпадает с центром сечения. Если центр сечения не совпадает с осью вращения щупа 5, меняют длину стойки 2 и распорок 3, совмещают ось вращения щупа с центром сечения. Совмещения проверяют повторными измерениями. Плоскость, в которой определяют форму сечения, может быть расположена под углом к продольной оси элемента, однако центр сечения будет располагаться на оси.

Помещают в одном из сечений, например А-А, оптическое средство для задания опорной прямой, например зрительную трубу 17 автоколлимационного теодолита. Зрительную трубу устанавливают во втулке 4 так, что ее визирная ось совпадает с осью втулки. Во втором сечении, например В-В, помещают марку 18 с переходником 19. Центр марки располагается на оси втулки 4. Эти втулки со зрительной трубой 17 и маркой 18 устанавливают в отверстия условно подвижного элемента 15 шаровой опоры и закрепляют. Визирная ось зрительной трубы 17 при этом оказывается совмещенной с центром сечения А-А, а центр марки - с центром сечения А -А . В результате плоскость марки расположена в плоскости записи формы сечения, а центр ее совпадает с центром шарового шарнира.

Совмещают используемую в качестве опорной прямой визирную ось I-I зрительной трубы с центром марки 18. Ориентируют марку 18 перпендикулярно визирной оси автоколлимационным способом. Для этого

на плоскость марки, обращенную к зрительной трубе, накладывают автокол пмэцион- ное зеркало. Зрительная труба работает в автоколлимационном режиме Наклоняют щуп и совместно с ним условно подвижный элемент 15 шаровой опоры поворачивая его вокруг центра шарнира При этом центр

0 марки 18 остается на месте, а л.юсюсть се наклоняется до тех пор,пока плоское ь марки, а следовательно, и плоскость сеиения, в котором производится запись его формы, не станет перпендикулярной визионои оси

5 зрительной трубы. Об этом будет свидетельствовать совмещение перекрестий в поле зрения трубы.

Затем оптическое средство дня задания опорной прямой 17 и марку 18 меняют мес0 тами. Втулку 4 с оптическим средством для задания опорной прямой 17 устанавливают в отверстие условно подвижного т МРнла 15 шарового шарнира в сечении А -А , л втулку 4 с маркой 18 - в сечении л -д При

5 этом визирная ось зрительной трубы оптического средства для задания опорной прямой 17 совмещается с центром сечения А -А , а центр марки 18 - с сечением А-А. При необходимости совмещают визирную

0 ось зрительной труиы с це псом марки Ориентируют плоскость марки 18 и ппоскость записи формы сечения А-А перпендикулярную визирную оси зрительной трубы зптгколли- мационным способом, посредстгхм ч кленг

5 щупа 5 и совместно с ним услорно тилчи чо- го элемента 15, поворачивая по ч ц- нт- ра шарортй опоры

Таким образом, измерителын устройство плоскости, которую описывает при по0 вороте щуп 5 вокруг своей осп, размещается перпендикулярно визирной оси зрительной трубы. Повторно определяют ИСКОМУЮ Форму поперечных сечении в плосюич, перпендикулярных ВИЗИрНОИ ОСИ 3| .1 ГРЛЬНОЙ

5 трубы. Для этого скрепляют условно подвижный элемент 15 шарового шарнира с условно неподвижным элементом i6 При повороте щупа они вращаются вместе вокруг оси условно неподвижного эп ментя 1 р

0 т.е. оси вращения щупа 5. Поско1чк - сти записи формы сечений перпендн ляр- ны визирной оси зрительной , имеется возможность определения величины нопср- пендикулярности торцов элемента тр/боп5 ровода. Определяют расстоя-ие по . образующим от каждой из найденных плоскостей до соответствующего торца Для этого на боковой поверхности самс станав- ливающего цилиндра 20 закрепляют бумагу для записи. Конец подпружиненною пера 26 касается бумаги, а роли, 22 катает ч поверхности торца. Щуп 5 при этом рлсполагается вертикально, чтобы механизм записи находился внизу у стойки 2. Самоустанавливающийся цилиндр 20 утяжелен по образующей, поэтому при вращении щупа 5 он будет поворачиваться вокруг своей оси, па- раллельной оси вращения щупа. Во время вращения щупа 5 положение цилиндра 20 относительно элемента трубопровода будет оставаться неизменным. Ролик 22 контактирует с поверхностью торца, вращаясь вок- руг оси 23. При неперпендикулярности торца визирной оси зрительной трубы Г-об- разная ось 23 с роликом 22 будет совершать возвратно-поступательное движение за счет действия пружины 25 на ее конец 24. Перемещение оси 23, а вместе с ней и подпружиненного пера 26 соответствует величине неперпендикулярности торца. Вращающееся относительно самоустанавливающегося цилиндра 21 подпружиненное перо 26 отобразит на бумаге, закрепленной на боковой поверхности цилиндра, расстояние по образующей от плоскости, перпендикулярной визирной оси зрительной трубы, до соответствующего торца. По значениям расстояний судят о степени перпендикулярности торца относительно визирной оси зрительной трубы.

Формула изобретения

Индуктивно-оптическое устройство для контроля геометрических параметров элементов трубопровода, содержащее две опорные стойки, предназначенные для размещения в плоскостях соответствующих торцов элемента трубопровода и имеющие каждая в центральной части встроенную цилиндрическую втулку, установленные во втулках соответствующие поворотные телескопические щупы, четыре пары индуктивных датчиков зазора, две пары из которых закреплены на противоположных концах каждого щупа, а две другие неподвижно закреплены у оснований соответствующих стоек, зрительную трубу и марку, предназначенные для установки на продольной оси контролируемого элемента, и закрепленные на одном из концов каждого телескопического щупа соответствующие блоки записи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей путем определения также и формы торцовых поверхностей элемента трубопровода, оно снабжено двумя шаровыми опорами, каждая из которых соединяет телескопический щуп с цилиндрической втулкой соответствующей стойки, каждый из блоков записи выполнен в виде самоустанавливающегося вращающегося цилиндра, ось вращения которого параллельна оси телескопического щупа, и обкатного ролика, закрепленного на конце щупа и предназначенного для обкатывания контролируемого торца элемента трубопровода, а зрительная труба и марка установлены с возможностью взаимной перестановки на осях соответствующих цилиндрических втулок опорных стоек.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение точности и расширение функциональных возможностей индуктивно-оптического устройства для контроля геометрических параметров элементов трубопровода большого диаметра за счет того, что оно позволяет осуществлять не только контроль поперечных сечений элементов этого трубопровода в плоскостях, строго перпендикулярных продольной оси этих элементов, но также и контроль неперпендикулярности их торцов. Это устройство содержит четыре пары индуктивных датчиков зазора, устанавливаемых попарно симмерично у торцов контролируемого элемента 1 трубопровода в двух его сечениях. Два датчика в каждом сечении расположены на фиксированных расстояниях от стенки контролируемого трубопровода, а два других, установленных на концах телескопических щупов 5, могут располагаться на различных расстояниях от стенки, которые отсчитываются по линейным шкалам 6 и позволяют определить форму сечения и положение его центра. С помощью оптических средств - зрительной трубы 17 и марки 18, устанавливаемых взаимозаменяемо на продольной оси элемента трубопровода, находят положение плоскостей, перпендикулярных этой оси, в которых и определяют форму поперечного сечения. По величине расстояния вдоль образующей контролируемого элемента от этих плоскостей до торцов этого элемента определяют степень неперпендикулярности этих торцов с помощью блоков записей, выполненных в виде самоустанавливающегося цилиндра и обкатного ролика, закрепленного на конце телескопического щупа.3 ил. Ј VJ О ю ( ю

8

Фиг I

Фиг 3