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用于光学地内部测量管道的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于光学地内部测量通过轧制制成的无缝的管道或由变形成半壳的金属板或成型的金属板或从卷材中展开的金属带制成的纵缝焊接的管道的方法和装置，其包括在管道(3)的内部中发射出激光束(10)的传感器件(9)。在这种方法和装置中应实现无缝的或纵缝焊接的管道的内部测量，利用这种方法和装置可以简单的方式在一个工位中精确地确定并给出管道(3)的椭圆度和直线度。为此提出，使传感器件(9)水平地移动穿过管道(3)，其中，通过以下方式测量管道(3)的内轮廓(15)，即，定位在移动路径端部处的激光跟踪器(12)利用其激光束(13)跟踪在管道(3)的空间中的传感器件(9)的相应的位置并且在直线度方面探测传感器件(9)的偏差。
【专利说明】用于光学地内部测量管道的方法和装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及用于光学地内部测量通过轧制制成的无缝的管道或由变形成半壳(Halbschale)的金属板或成型的金属板或从卷材中展开的金属带制成的纵缝焊接的管道的方法和装置，其包括在管道的内部中发射出激光束的传感器件。

【背景技术】
[0002]为了测量管道的直线度、直径或不圆度，已知使用非接触的测量装置，例如激光测量系统，其从外部利用多个以限定的距离布置的激光器(其分布在管道的长度上，在此使用十个或更多个激光传感器)测量管道。
[0003]为此必须使管道在旋转装置上旋转。由获得的测量值计算出直线度和可能的椭圆度。由于必须布置或需要昂贵地复杂的激光器电池，由此不可实现测量管道内轮廓，并且在纵缝焊接的管道中附加地不可在整个管道长度上测量存在的内部焊缝。
[0004]通过文献DE 10 2011 009 660 B4提供一种用于使扁平产品变形成有槽管或管道预制件的装置和方法，其能够尽可能与待变形的扁平产品的厚度和材料性能无关地实现持续检查并且最终还实现过程自身的自动化。
[0005]在此，光源和至少一个接收器与至少一个内部变形工具相连接并且用于测量有槽管或管道预制件内轮廓。在此优选地使用激光源和激光探测器。
[0006]由此存在这样的装置，其利用精确工作的器件允许精确地检查相应的变形步骤直至最终检查有槽管截面的内轮廓。然后可根据所获得的测量结果优选在线地且自动化地立即检查任意局部的渐渐的变形或整个变形过程，并且必要时进行加工机械的调节参数的再调整。
[0007]利用这种激光辅助的内部测量可监测逐步的变形过程，也就是说，在管道长度上在确定的位置处测量有槽管的内侧，但是仅仅明确在带有内部工具的管道模压机中进行测量，在其中通过扁平产品的径向变形产生有槽管。
[0008]在制造无缝的管道时，其中，通过芯轴和/或轧制杆轧制初轧坯，或者在制造纵缝焊接的管道时，为此例如将由金属板变形的两个半壳相互焊接在一起，不可使用已知的激光辅助的内部测量。
[0009]因为一方面，在轧制过程期间由于不存在自由空间且当然由于极高的温度不可实现持续的内部测量。另一方面，在接合两个半壳时以及在紧接着对其进行相互焊接时未使用内部变形工具。


【发明内容】

[0010]因此，本发明的目的在于提供一种用于内部测量无缝的或纵缝焊接的管道的开头所述类型的方法和装置，利用该方法和装置可以简单的方式在一个工位中精确地确定且给出管道的椭圆度和直线度。
[0011]根据本发明，该目的利用一种方法由此实现，即，传感器件水平地移动穿过管道，其中，通过以下方式测量管道的内轮廓，即，定位在移动路径端部处的激光跟踪器利用其激光束跟踪在管道的空间中的传感器件的相应的位置并且在直线度方面探测传感器件的偏差。
[0012]传感器件(优选持续地围绕自己的轴线旋转或转动的传感器头)具有激光源和激光探测器，通过其在传感器件在管道之内水平向前和向后运动时逐步地或连续地探测内轮廓，并且由此测量管道的圆度或椭圆度，其中，管道内轮廓可借助于三角测量法或时间进程方法(Laufzeitverfahren)来石角定。
[0013]当配备有激光源和激光探测器的传感器件运动穿过管时，激光跟踪器的激光束自动地跟踪传感器件的相应的当前位置，而利用旋转传感器在两个角度中测量激光跟踪器的取向。激光跟踪器总是识别传感器件在空间中的准确的X、Y、Z位置，并且得知其中心位于何处。
[0014]如果内壁相对于传感器件的距离变化，例如当关于管道的周缘存在椭圆度或关于其纵轴线存在管道的曲率或弯曲或传感器件从其理想的路径偏离时，由激光器件测得这种距离变化，该激光器件通过与激光距离测量组合精确地探测传感器件关于激光跟踪器的固定位置的位置。
[0015]由此通过探测整个截面和纵向形状在一个测量工位中实现管道(尤其大型管道)的完整的3D测量。
[0016]除了精确地测量管道的内部几何轮廓，利用以上说明的方法还可优选地检查纵缝焊接的管道的轮廓和尤其内部焊缝的无裂缝的连续性。
[0017]基于本发明的目的利用一种装置实现，其特征在于，传感器件布置在运动通过管道的输送件上，并且在与输送件的驶入侧相对而置的管端侧处设置有激光跟踪器，其激光束与设置在传感器件上的反射器对应。
[0018]例如构造为滑座或滑架的输送件优选通过作为推动件的推杆(其可通过液压/气动加载的缸或马达来操纵)水平地运动到待测量的管道中，其中，管道位置固定地位于与管道直径互补的支承体上。作为传感器件，根据本发明优选的是旋转的传感器头，可选地多个激光断面传感器。
[0019]在配备有传感器头的输送件的线性进给运动期间，构造成带有激光源和激光探测器的传感器头持续地围绕其自己的轴线旋转，其中，从激光源发出的激光束连续地扫过整个内截面并且必要时扫过管道的存在的焊缝。激光束不断地跟踪反射器的位置。由此实现在管道之内配合地确定传感器头的位置，由此，一方面测量内轮廓相对于传感器头的变化的距离，并且另一方面测量在激光跟踪器和通过输送件在水平方向上向前和向后运动的传感器头或传感器件之间的变化的位置。
[0020]由管道的内轮廓和/或焊缝反向散射的激光束的探测和评估通过接收器实现且优选地利用转换单元实现，由此可绘出内轮廓。
[0021]通过组合借助于传感器件的激光测量和利用激光跟踪器的配合的位置确定实现管道内轮廓的3D测量，其可在屏幕上显示出来。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]由本发明的权利要求和在唯一的附图中示意性地示出的实施例的随后的说明得到本发明的其他的特征和细节，其中:
附图显示了用于内部测量无缝地轧制的或纵缝焊接的管道的测量工位1，其连接在生产线之后。

【具体实施方式】
[0023]测量工位I包括两个支承体2，其容纳部与固定地位于其上的待测量的管道3的外径相匹配。
[0024]在管道3的右端侧4处存在输送滑架5，其可通过由马达6驱动的推杆7在水平方向上移动。在输送滑座5上布置有激光测量装置8，其在此具有围绕自己的轴线旋转的传感器头9。旋转的传感器头9优选地与激光二极管一起工作，该激光二极管发射出激光光点或激光光束10。此外，在传感器头9中集成有在此未示出的接收器。
[0025]在管道3的左端侧11处静态地布置有在高度上可调整的激光跟踪器12，其通过跟踪干涉仪发射出激光束13，该激光束13由布置在传感器头9处的反射器14反射回到激光跟踪器12，如通过箭头16指出的那样。
[0026]为了光学地且无接触地测量管道3的内轮廓15，配备有激光测量装置8的输送滑架5通过由马达6驱动的推杆7在水平方向上运动到管道3中。与此伴随地，传感器头9围绕其自己的轴线旋转，其中，例如为了扫描纵缝焊接的管道的内部焊缝，由激光二极管发出的激光光束10连续地或逐步地扫过内轮廓15。通过内壁和因此内轮廓15反射的激光光点或激光光束10由在传感器头9中的位置探测器接收和测量。
[0027]然后例如在光学的图像绘制单元上可绘出所接收和测量的激光光点或激光光束10，由此实现了示出管道3的内轮廓15。
[0028]为了不断地跟踪旋转的传感器头9和进行其在管道3之内的配合的位置确定，设置有与传感器头9在固定的位置中线性地相对而置的激光跟踪器12，其激光束13跟踪传感器头9的反射器14，从而在直线度方面探测传感器头9的偏差。
[0029]通过不断地目标跟踪(跟踪)传感器头9和探测传感器头9持续地相对于激光跟踪器12的距离可在光学的图像绘制单元上实现三维地测量和显示管道3，得出关于管道3的直线度或曲率以及圆度或椭圆度的说明。
[0030]参考标号列表 I测量工位
2支承体 3管道 4右端侧
5输送件/输送滑架或这种类型的运输工具 6马达
7推动件/推杆 8激光测量装置 9传感器件/传感器头 10激光光束 11左端侧12激光跟踪器13激光束14反射器15内轮廓16箭头。
【权利要求】
1.一种用于光学地内部测量通过轧制制成的无缝的管道或由变形成半壳的金属板或成型的金属板或从卷材中展开的金属带制成的纵缝焊接的管道的方法，其包括在所述管道(3)的内部中发射出激光束(10)的传感器件(9)， 其特征在于， 使所述传感器件(9)水平地移动穿过所述管道(3)，其中，通过以下方式测量所述管道(3)的内轮廓(15)，S卩，定位在移动路径端部处的激光跟踪器(12)利用其激光束(13)跟踪在所述管道(3)的空间中的传感器件(9)的相应的位置并且在直线度方面探测所述传感器件(9)的偏差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在纵缝焊接的管道(3)中借助于可移动的所述传感器件(9)同时测量内部焊缝的轮廓。
3.一种用于光学地内部测量通过轧制制成的无缝的管道或由变形成半壳的金属板或成型的金属板或从卷材中展开的金属带制成的纵缝焊接的管道的装置，其包括在所述管道(3)的内部中发射出激光束(10)的传感器件(9)、尤其用于执行根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述传感器件(9)布置在运动穿过所述管道(3)的输送件(5)上，并且在与所述输送件(5)的驶入侧(4)相对而置的管端侧(11)处设置有激光跟踪器(12)，其激光射束(13)与设置在所述传感器件(9)上的反射器(14)对应。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述传感器件(9)是可旋转的传感器头。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述输送件(5)可通过受驱动的推动件(7)移动。
【文档编号】G01B11/12GK104520028SQ201380042547
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2012年8月10日
【发明者】克劳豪森 M., 诺伊格鲍尔 R., 科尔贝 M., 托皮特 M., 佩施 N., 舒尔策 A., 福赫森 J., 奥伯韦兰 H. 申请人:Sms 米尔股份有限公司