Устройство для измерения среднего диаметра круглых изделий Советский патент 1992 года по МПК G01B21/10 

Предложение относится к измерительной технике и может быть использовано при производстве и контроле качества труб большого диаметра для магистральных трубопроводов, обечаек, колец и других круглых изделий, подвергающихся в процессе их производства или использования дополнительной деформации, а также при раскрое круглых заготовок по объему.

К точности среднего диаметра торцов труб для магистральных трубопроводов предъявляются большие требования, что связано с необходимостью качественной сварки труб между собой. По ГОСТ 10701-76 средний диаметр определяют через периметр, для чего используют различного рода рулетки и механические измерители периметра, которые не удовлетворяют требованиям автоматического производства и контроля труб. Известны бесконтактные измерители диаметра в нескольких направлениях, однако они не позволяют с достаточной точностью измерять средний по сечению диаметр из-за малого количества отсчетов по углу. Известны устройства, непрерывно определяющие диаметр в функции угла с последующим вычислением среднего диаметра за 1/2 оборота датчика вокруг проката. Такие устройства механически очень сложны и реализованы только до диаметров 114 мм, в то время как диаметр труб для магистральных трубопроводов лежит в пределах 426-1620 мм.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения размеров сечеXI

Dcp,

0)

ния круглого проката и труб, содержащее измеритель диаметра, вычислительный блок, индикатор, соединен с выходом вычислительного блока, роликовый механизм поворота и датчик угла поворота, связанный с ним,позволяющее определить средний диаметр трубы при ее повороте на 180°,

Недостатком прототипа является низкая точность измерения среднего диаметра в случае повышенной овальности контролируемых изделий вследствие неточности фиксации момента окончания поворота труб на 180° из-за их проскальзывания на роликовых механизмах поворота, изменения номинального диаметра, других причин. Погрешность измерения среднего диаметра по указанной причине составляет

- У 180° гРо

Ј 180° L 2 где tf)- фактический уклон поворота трубы, за который производится усреднение;

Do - показания измерителя диаметра до начала поворота трубы;

же при повороте на угол гр :

DCp - средний диаметр трубы,

Особенно велика погрешность измерения среднего диаметра заготовок прямо- шовных труб номинального диаметра 1220 и 1420 мм, поступающих на экспандировй- ние (последнюю формообразующую технологическую операцию), поскольку овальность таких заготовок с целью получения качественных продольных швов поддерживается в пределах 60-80 мм. При этом в соответствии с формулой (1), когда труба в исходном угловом положении оказывается расположенной так, что ее диаметр максимален или минимален, погрешность измерения среднего диаметра при ip -180° ±5° достигает ±1,1 мм. Это недопустимо много для управления процессом экспандирова- ния, в результате которого должна быть обеспечена точность диаметра торцоз готовых труб в пределах ± 2 мм.

Целью изобретения является повышение точности измерения среднего диаметра за счет привязки начала интервала усреднения диаметра к такому углово « у положению трубы, при котором ее диаметр ориентировочно равен среднему диаметру (при этом в соответствии с формулой (1) погрешность измерения существенно уменьшается).

Указанная цель достигается тем, чго устройство для измерения размеров сечения круглого проката и труб, содержащее измеритель диаметра, вычислительный блок, индикатор, соединенный с выходом вычислительного блока, роликовый механизм поворота и датчик угла поворота, свя

занный с ним, дополнительно снабжено последовательно соединенными распределителем, блоком памяти и коммутатором, информационный вход распределителя сое5 динен с измерителем диаметра, установочный - с датчиком угла поворота, выход коммутатора соединен с входом вычислительного блока, который выполнен в виде узла усреднения, элемента0памяти и компа10 ратора, вход узла усреднения соединен с первым входом компаратора, первый выход узла усреднения через элемент памяти соединен со вторым входом компаратора, выход компаратора подключен к

15 переключающему входу узла усреднения, вход узла усреднения является входом вычислительного блока, второй выход узла усреднения - выходом вычислительного блока.

20 На фиг. 1 показана блок-схема устройства для измерения среднего диаметра; на фиг.2 - диаграмма его работы.

Устройство содержит измеритель 1 диаметра, роликовый механизм поворота 2,

25 датчик 3 угла поворота, распределитель 4, блок 5 памяти, коммутатор 6, вычислительный блок 7, индикатор 8. В вычислительный блок 7 входят узел 9 усреднения, компаратор 10, элемент 11 памяти. Труба 12 лежит

30 на роликах механизма поворота 2.

Выход измерителя 1 диаметра подключай к информационному входу распределителя 4, Выход датчика 3 угла поворота соединен с установочным входом распреде35 лителя 4. N выходов распределителя 4 соединены с N входами блока 5 памяти. N выходов блока 5 памяти подключены к N входам коммутатора L/. а его выход соединен со входом узла 9 уередне я и первым вхо40 дом компаратора 10. Второй вход компаратора 10 соединен с выходом элемента 12 памяти. Первый выход узла 9 усреднения подключен ко входу элемента 11 памяти, второй его выход - ко входу индикатора 8.

45 Выход компаратора 10 подключен к переключающему входу узла 9 усреднения, Ось датчика 3 угла поворота соединена с осью ролика механизма поворота 3. Величина N равна количеству импульсов, вырабэтывае50 мых датчиком 3 угла поворота при повороте трубы на 360° в номинальных условиях, и должна быть четным числом.

Устройство для измерения среднего диаметра работает следующим образом.

55 В исходном положении распределитель 4 соединяет выход измерителя 1 диаметра с первой ячейкой блока 5 памяти. После включения роликового механизма труба 12 начинает поворачиваться, датчик 3 угла поворота начинает вырабатывать импульсы,

вызывающие переключение распределителя 4, и в ячейки блока 5 памяти записываются последовательно фактические диаметры DI трубы, измеренные измерителем 1 диаметра (рис.2). После поворота трубы ориентировочно на 360° во всех N ячейках блока 5 памяти записаны значения диаметра в функции угла поворота.

Далее производится анализ полученных данных DI. На первом этапе производится определение среднего значения диаметра по всем N измерениям в результате передачи их из блока памяти через коммутатор 6 в узел 9 усреднения

Оср(М)- | D,(2)

Поскольку фактический угол поворота трубы за N измерений отличается от 360° вследствие проскальзывания трубы на роликах, отличия ее диаметра от номинального и других причин, то полученная величина DCp (N) отличается от действительной DCp. Из графика на фиг.2 видно, что погрешность (N)-Dcp тем больше, чем больше фактический угол поворота трубы за N измерений отличается ют 360° и чем больше значение диаметра в точке начала (конца) интервала усреднения отличается от действительного вследствие овальности трубы и ее случайного начального углового положения на механизме поворота. Полученное значение DCp(N) образуется на первом (правом на фиг.1) выходе узла 9 усреднения, запоминается в элементе 11 памяти, подается на второй вход компаратора 10 и является для него пороговым,

На втором этапе анализа результатов измерения коммутатор 6 последовательно выдает значения диаметров из блока 5 памяти на первый вход компаратора 10, начиная с DL Как только значение диаметра DK пересечет пороговый уровень DCp (N), с выхода компаратора 10 на переключающий вход узла 9 усреднения подается стартовый сигнал (фиг.2б), и начинается усреднение поступающих с выхода коммутатора 6 данных. Усреднение производится по N/2 результатам измерения диаметра (фиг.2в), т.е. ориентировочно за 180°, что обеспечивается внутренним счетчиком узла 9. Полученный результат

о i К + N/2

DCp(N/2)

,S, Di

(3)

образуется на втором (левом на фиг.1) выходе узла 9 усреднения и отображается индикатором 8. При необходимости на индикаторе можно отображать также величину лОСр(М/2) - периметр.

Поскольку усреднение на втором этапе начинается и заканчивается при значениях диаметра DK и Ок+м/2, близких к среднему, то погрешность измерения периметра

вследствие отличия фактического угла поворота трубы от номинального значения 180° будет существенно меньше, чем при произвольном положении начала интервала усреднения, ориентировочно во столько раз,

во сколько половина значения овальности будет больше погрешности измерения среднего диаметра в устройстве-прототипе. Для приведенных выше данных уменьшение соответствующей составляющей погрешности

составляет около 30 раз.

Из изложенного следует, что предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерения среднего диаметра, что повысит качество труб для магистральных

трубопроводов, других круглых изделий, а также уменьшит разброс при раскрое по объему.

Формула изобретения

Устройство для измерения среднего диаметра круглых изделий, содержащее измеритель диаметра, вычислительный блок, индикатор, соединенный с выходом вычислительного блока, роликовый механизм поворота и датчик угла поворота, связанный с ним, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными распределителем, блоком памяти и коммутатором,

информационный вход распределителя соединен с измерителем диаметра, установочный - с датчиком угла поворота, выход коммутатора соединен с входом вычислительного блока, который выполнен в виде

узла усреднения, элемента памяти и компаратора, вход узла усреднения соединен с первым входом компаратора, первый выход узла усреднения через элемент памяти соединен с вторым входом компаратора, выход

компаратора подключен к переключающему входу узла усреднения, вход блока усреднения является входом вычислительного блока, второй выход блока усреднения - выходом вычислительного блока.

-Q с

ь

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности. Устройство для измерения среднего диаметра состоит из измерителя диаметра, роликового механизма поворота, датчика угла поворота, распределителя, блока памяти, коммутатора, вычислительного блока и индикатора. В процессе поворота трубы на один оборот запоминаются показания измерителя диаметра, вычисляется предварительное среднее DCp(N), а затем для уменьшения погрешности от неточности фиксации момента окончания поворота трубы на 180° производится повторное усреднение данных за половину поворота трубы DCp(N/2), но при этом начало интервала усреднения привязывается к такому угловому положению трубы, когда ее измеренный диаметр равен ранее вычисленному предварительному среднему. 2 ил.

I I III , I , ... I ,..., I M I 1 I I I I I I I i If .

IkV старт

К

A

Фиг. 2.

v