專利名稱：大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置的制作方法
大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置技術領域 本發(fā)明涉及一種外徑輪廓測量裝置。
背景技術：
大型鑄鍛件中有一類是大型筒節(jié)鍛件，屬于環(huán)形件，包括大型核電筒節(jié)、大型加氫反應器筒節(jié)和煤液化反應器筒節(jié)，這三種筒節(jié)鍛件分屬于核電裝備、石化裝備和煤液化裝備領域所需的關鍵部件。由于現有的碾環(huán)機等環(huán)件軋機規(guī)格有限，無法對核電、 加氫和煤液化等大型筒節(jié)進行軋制，所以國內現在一般采用筒節(jié)自由鍛工藝需要進行鐓粗沖孔、芯棒拔長、馬杠擴孔和擴孔成形幾道工序，加熱5個火次。這給大型筒節(jié)制造帶來諸多不利因素a.加工余量大，材料利用率低；b.毛坯尺寸過大，自由鍛工作量大；c.機加工工作量大；d.生產效率低；e.加熱火次多，產品質量降低；f.綜合成本高。簡而言之，現有的筒節(jié)自由鍛工藝成本高、效率低、難以實現批量化生產，不能滿足國內市場對核電、加氫和煤液化筒節(jié)的大量需求。為此中國一重發(fā)明了筒節(jié)軋制工藝，其工藝流程是下料一加熱 —自由鍛制坯一加熱一軋制一機加工，具有精度高、加工余量少、材料利用率高；產品內部質量好；生產效率高；綜合成本低等優(yōu)點。然而由于測量現場環(huán)境惡劣，不僅溫度高而且灰塵多，軋制過程中的尺寸測量仍然采用傳統(tǒng)的方法——人工接觸式測量方式，沿用大型卡鉗或量桿等原始測量工具，缺乏有效的熱態(tài)測量技術，導致無法測量大鍛件整體信息，局部測量精度也有很大隨機性，工人勞動條件惡劣，測量數據無法數字化，與國際先進水平差距明顯，測量精度低誤差為士30mm，如果軋制尺寸過大會增加冷加工余量，尺寸過小會使筒節(jié)成為廢品，由此造成資源的嚴重浪費，同時增加了生產成本，可見開發(fā)高精度的在線測量裝置對于提升我國筒節(jié)鍛件的制造水平具有非常重要的意義。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種測量精度高、使用壽命長、能夠在高溫和灰塵等惡劣環(huán)境下進行測量的大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置。本發(fā)明主要是自行設計激光掃描儀和激光掃描儀外部設恒溫機構。本發(fā)明主要包括兩個恒溫機構、兩臺激光掃描儀、數據采集卡和計算機外徑輪廓顯示器。其中恒溫機構有一個殼體，其最好為夾層，夾層內填充有隔熱作用的石棉。該殼體上面設有通孔，即壓縮空氣接口 ；該殼體下面設有通孔，即通光孔，該通光孔上設防止灰塵進入的耐高溫玻璃板。上述外殼上設有通風小孔。在上述殼體內設有分別固定在殼體內壁上的兩個夾板，在上述兩夾板所夾的空間內設有激光掃描儀，其鏡頭與上述殼體通光孔相對。該激光掃描儀由激光器、旋轉棱鏡、伺服驅動裝置和CCD傳感器構成。它們設在一個殼體內，其下殼體上設有兩個通孔，每個通孔上均設有防塵玻璃，其即為激光掃描儀鏡頭。該激光掃描儀設有與電源相連的接口，其可通過導線與設在夾板上的內部電源相連，或穿過殼體與外界電源相連。該激光掃描儀的數據接口通過網線和數據采集卡的一個接口相連，該數據采集卡通過PCI總線與計算機相連，計算機安裝在操作室。本發(fā)明的工作過程是(1)激光掃描儀的工作過程激光器發(fā)出一束激光打在旋轉棱鏡上，旋轉棱鏡在伺服驅動裝置的作用下以一定的速度旋轉，這樣激光束被分散成一條一條的激光線經一個通光孔照到被測筒節(jié)的表面，經過漫反射，一部分光線經另一個通光孔被CCD傳感器接收，利用激光三角原理測得激光器到被測筒節(jié)表面的距離，從而實現被測筒節(jié)的掃描；(2)測量裝置的工作過程兩臺激光掃描儀分別掃描筒節(jié)鍛件的表面，得到掃描儀到鍛件表面的距離信息，然后通過網線將距離信息數據接入到數據采集卡的接口，再由美國NI公司生產的PCI-6259數據采集卡將采集到的數據信號通過PCI總線轉送到計算機中，利用VB(Visual Basic)軟件實現對信號的分析處理，最終顯示筒節(jié)軋機的外徑輪廓，同時給出其尺寸大小。本發(fā)明 與現有技術相比具有如下優(yōu)點
1、本發(fā)明的激光掃描儀可以實現對被測筒節(jié)鍛件的垂直方向的快速掃描，掃描范圍為 0 80° 。2、本發(fā)明的恒溫機構可以保證激光器周圍的溫度控制在-2(T+5(TC范圍內，保證其在惡劣環(huán)境-2(T+90°C的范圍下正常工作。3、測量精度高，誤差為士 10mm，測量范圍廣9m。4、結構簡單、測量速度快、使用壽命長。


圖1為本發(fā)明使用狀態(tài)主視示意簡圖。圖2為本發(fā)明恒溫機構立體示意簡圖。圖3為本發(fā)明恒溫機構縱向剖面示意簡圖。圖4為本發(fā)明恒溫機構橫向剖面示意簡圖。圖5為本發(fā)明激光掃描儀立體示意簡圖。圖6為本發(fā)明部件連接的方框圖。
具體實施方式
在圖1所示的大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置的示意圖中，在廠房的頂棚1固定有兩個恒溫機構的殼體2，被測筒節(jié)3內外設4個軋輥4a、4b、4c、 4d，在四個軋輥的作用下筒節(jié)處于轉動狀態(tài)。在圖2、圖3和圖4所示的大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置的示意圖中，恒溫機構有一個由304L防高溫反光材料制成的殼體5，其為夾層，夾層內填充有隔熱作用的石棉6。該殼體上面設有通孔，即壓縮空氣接口 7 ；該殼體下面設有通孔，即通光孔，該通光孔上設耐高溫玻璃板8。上述外殼前面和后面各設5個通風小孔。在上述殼體內設有兩端分別固定在殼體內側壁上的兩個開口相對的槽鋼形夾板 9，在上述兩夾板所夾的空間內設有激光掃描儀10，其鏡頭與上述殼體通光孔相對。該激光掃描儀設有與電源相連的接口 11，其通過導線與設在夾板上方的內部電源12相連。該激光掃描儀的數據接口通過網線和數據采集卡的一個接口 13相連，該數據采集卡通過PCI總線與計算機相連，計算機安裝在操作室。在圖5所示的大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置的示意圖中，激光掃描儀由激光器14、CCD傳感器15、伺服驅動裝置16和旋轉棱鏡17組成，它們固定在一個殼體內，其下殼體上設有兩個通孔，每個通孔上均設有防塵玻璃18，其即為激光掃描儀鏡頭。激光掃描儀發(fā)出光線通過防高溫玻璃達到被測筒節(jié)上，得到掃描儀到被測筒節(jié)表面的距離信息，數據采集卡的一個接口通過網線的形式和激光掃描儀的接口相連，然后數據采集卡采集激光掃描儀和掃描被測筒節(jié)得到的數據，該數據采集卡通過PCI 總線與計算機相連，通過計算機的處理在顯示器上顯示筒節(jié)的外徑輪廓，給出其尺寸大小， 如圖6所示。
權利要求
1.一種大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置，其包括有激光掃描儀、數據采集卡和計算機外徑輪廓顯示器，其特征在于在激光掃描儀外部設恒溫機構，該恒溫機構有一個殼體，該殼體上面設有壓縮空氣接口 ；該殼體下面設有通光孔，該通光孔上設耐高溫玻璃板， 上述外殼上設有通風小孔，在上述殼體內設有分別固定在殼體內壁上的兩個夾板，在上述兩夾板所夾的空間內設有激光掃描儀，其鏡頭與通光孔相對，該激光掃描儀設有與電源相連的接口，該激光掃描儀的數據接口通過網線和數據采集卡的一個接口相連，該數據采集卡通過PCI總線與計算機相連。
2.根據權利要求1所述的大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置，其特征在于激光掃描儀由激光器、旋轉棱鏡、伺服驅動裝置和CCD傳感器構成，它們設在一個殼體內，其下殼體上設有兩個通孔，每個通孔上均設有防塵玻璃，其即為激光掃描儀鏡頭。
3.根據權利要求1所述的大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置，其特征在于在上述殼體內設有兩端分別固定在殼體內側壁上的兩個開口相對的槽鋼形夾板。
4.根據權利要求1和3所述的大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置，其特征在于恒溫機構殼體為夾層，夾層內填充有石棉。
全文摘要
一種大型筒節(jié)軋機外徑輪廓在線測量裝置，其包括有激光掃描儀、數據采集卡和計算機外徑輪廓顯示器，在上述激光掃描儀外部設有恒溫機構，該恒溫機構有一個殼體，該殼體上面設有壓縮空氣接口，該殼體下面設有通光孔，該通光孔上設耐高溫玻璃板，上述外殼上設有通風小孔，在上述殼體內設有分別固定在殼體內壁上的兩個夾板，在上述兩夾板所夾的空間內設有激光掃描儀，其鏡頭與通光孔相對，該激光掃描儀設有與電源相連的接口，該激光掃描儀的數據接口通過網線和數據采集卡的一個接口相連，該數據采集卡通過PCI總線與計算機相連。本發(fā)明能夠適應測量現場溫度高的環(huán)境，可以在溫度為-20~+90℃的范圍正常工作，測量速度快，測量尺寸精度高，誤差為±10mm，在線測量最大直徑達9米，使用壽命長。
文檔編號B21B38/04GK102319842SQ20111014239
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2011年5月30日
發(fā)明者付獻斌, 劉剛, 劉浩然, 張玉存 申請人:燕山大學