CN111433557A - 管道尺寸测量*** - Google Patents

Abstract

本文提供了测量***，包括用于接收管道段(112；212)的测微计组件(120；220；320)，该测微计组件包括围绕管道段设置的多个非接触式光学测微计(122A‑B；222A‑B；322A‑B)，用于在沿管道段的圆周的第一多个位置处测量外径(OD)。测量***进一步包括用于从光学测微计组件接收管道段的位移计组件(128；228；328)，该位移计组件包括围绕管道段设置的多个非接触式测量计，该多个非接触式测量计用于在沿管道段的圆周的第二多个位置处测量壁厚。控制器(132；232)接收OD测量和厚度测量，并基于玻璃管道段的折射率、OD测量和厚度测量来确定玻璃管道段的内径和同心度。

Description

管道尺寸测量***

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求于2017年11月30日提交的美国临时专利申请序列No.62/592,787的优先权，本申请基于该临时专利申请的内容并且该临时专利申请的内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开大体涉及尺寸测量***领域，更具体地，涉及确定透明玻璃管道(tubing)的尺寸特性的管道测量***。

背景技术

传统上，玻璃管(tube)可以使用通常被称为“丹纳法(Danner process)”的工艺制造。在丹纳法中，将连续的熔融玻璃流从输送设备分配到芯棒的外表面上，该芯棒放置在绕其纵轴旋转的钢轴上。芯棒相对于水平面倾斜，使得在重力的作用下，由于芯棒的旋转运动，熔融玻璃逐渐呈管的形状。当玻璃沿着芯棒向下流向下游端时，玻璃会逐渐冷却。在下游端离开芯棒后，用拉拔机水平地拉拔(draw)预制管，同时将空气吹过管的内部。在丹纳法中，与芯棒接触的熔融玻璃(即，芯棒与玻璃流的界面处的玻璃)继续形成玻璃管的内表面。

玻璃管也可以由通常被称为“维洛法(Vello process)”的工艺形成。在维洛法中，玻璃管是通过使熔融玻璃围绕已知直径的模具(也被称为“钟形头”或“钟”)流动形成的。使用钟定位设备将钟定位在包含熔融玻璃的玻璃输送槽的开口内。钟定位设备可以用于调整钟在玻璃输送槽的开口内的位置，以使得由此产生的管道具有所需的内径和壁厚(本文也称为“侧线(siding)”)。一旦钟被定位在玻璃输送槽的开口内的所需位置处，钟在开口内的进一步移动可能导致管道侧线变化。可能发生非故意的钟移动，并导致管道在侧线上的变化超过允许的变化。也就是说，所得管道的壁厚不符合规格。此类管道被丢弃，导致制造效率降低和制造成本增加。

为了试图减轻这种管道缺陷，一些现有技术方法通过例如“非接触”测量的方式在紧接形成步骤的下游测量玻璃管的形状缺陷，以便干预正好位于测量步骤上游的形成步骤。此外，在一些现有技术方法中，玻璃管的厚度的确定可以用于获取管内径的间接测量，否则由于难以将测量仪器的传感器元件放入管内而在自动生产线上难以测量。

然而，用于测量透明玻璃管外径(OD)、内径(ID)和壁厚的传统测量技术不够精确。例如，使用手持式卡尺进行的测量，或在上釉前使用照相机捕获切割管道图像的测量，无法精确测量到小于5μm。尽管可以使用单轴非接触式测微计，但这些类型的测微计不太可靠，因为失圆度(out-of-round)(OOR)通常会影响直径读数的准确度。

因此，期望提供一种非接触式尺寸测量***，其确保在透明玻璃管上的多个位置处准确测量OD、ID和壁厚，以提供关于玻璃管的尺寸特性的反馈。

发明内容

在本公开的一个示例中，测量***可以包括测微计组件，用于接收管道段，该测微计组件包括围绕该管道段设置的多个非接触式光学测微计，该多个非接触式光学测微计在沿该管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处测量外径。该测量***可以进一步包括用于从该光学测微计组件接收管道段的位移计组件，该位移计组件包括围绕该管道段设置的多个非接触式测量计，该多个非接触式测量计在沿该管道段的该圆周的第二多个位置中的每一个处测量壁厚。该测量***可以进一步包括至少一个控制器，可与该测微计组件和该位移计组件一起操作，该至少一个控制器接收以下各项中的每一项：在沿该管道段的该圆周的该第一多个位置中的每一个处的该外径的测量，以及在沿该管道段的该圆周的该第二多个位置中的每一个处的该壁厚的测量。

在本公开的另一个示例中，管道尺寸测量***可以包括测微计组件，用于接收玻璃管道段，该测微计组件包括围绕该玻璃管道段设置的多个非接触式光学测微计，并且该多个非接触式光学测微计在沿该玻璃管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处测量外径。该管道尺寸测量***可以进一步包括位移计组件，用于在沿管拉拔线的下游从光学测微计组件接收该玻璃管道段，该位移计组件包括围绕该玻璃管道段设置的、各自耦合到可调整测量计台的多个非接触式测量计，且该多个非接触式测量计在沿该玻璃管道段的该圆周的第二多个位置中的每一个处测量壁厚。该管道尺寸测量***可以进一步包括至少一个控制器，该至少一个控制器可操作以接收在沿该玻璃管道段的该圆周的该第一多个位置中的每一个处的该外径的测量，以及接收在沿该玻璃管道段的该圆周的该第二多个位置中的每一个处的该壁厚的测量。该至少一个控制器进一步可操作以从沿该玻璃管道段的该圆周的该第一多个位置中的每一个处的该外径的该测量并从沿该玻璃管道段的该圆周的该第二多个位置中的每一个处的该壁厚的该测量，来确定该玻璃管道段的内径和同心度；以及生成反馈信号以调整管道形成设备的处理参数，其中，该反馈信号是基于该玻璃管道段的该内径和同心度生成的。

在本公开的又一个示例中，一种用于测量管道段的属性的方法可以包括：提供沿管拉拔部与位移计组件相邻的测微计组件，该测微计组件包括围绕玻璃管道段设置的多个非接触式光学测微计，且该位移计组件包括围绕该玻璃管道段设置的多个非接触式测量计。该方法可以进一步包括使用该多个非接触式光学测微计在沿该玻璃管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处测量外径。该方法可以进一步包括使用该多个非接触式测量计在沿该玻璃管道段的该圆周的第二多个位置中的每一个处测量壁厚。该方法可以进一步包括基于该玻璃管道段的折射率、在沿该玻璃管道段的该圆周的该第一多个位置中的每一个处的该外径的测量、以及在沿该玻璃管道段的该圆周的该第二多个位置中的每一个处的该壁厚的测量来确定该玻璃管道段的内径和同心度。

附图说明

本公开的非限制性实施例通过具有参考附图的示例来描述，附图可以不按比例绘制。在附图中，所示的每个相同或几乎相同的部件通常由单个数字表示。为了清楚起见，不是每个附图中的每个部件都被标记，也不是每个实施例中的每个部件都被示出，这些不需要说明来允许本领域普通技术人员理解本发明。在附图中：

图1是根据本公开的实施例的管处理***的框图；

图2是根据本公开的实施例的管道尺寸测量***的框图；

图3是根据本公开的实施例的管道段的立体视图；

图4-5描绘了根据本公开的实施例的测微计组件的操作；

图6描绘了根据本公开的实施例的位移计组件的操作；

图7描绘了根据本公开的实施例的测微计组件和位移计组件的操作；

图8-10描绘了根据本公开的实施例的测量***的立体视图；

图11-12描绘了根据本公开的实施例的图8-10的测量***的测微计组件的立体视图；

图13描绘了根据本公开的实施例的位移计组件的立体视图；

图14-15描绘了根据本公开的实施例的图13的位移计组件的多个测量计的立体视图；以及

图16是根据本公开的实施例的用于测量管道段的属性的处理流程。

具体实施方式

本文中所使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不旨在限制超出所附权利要求的范围。此外，本公开不限于本文描述的特定实施例。除非另有限定，否则本文中所使用的所有技术术语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的相同含义。

本公开涉及测量***，包括用于接收管道段的测微计组件，该测微计组件包括围绕管道段设置的多个非接触式光学测微计，用于在沿管道段的圆周的第一多个位置处测量外径。测量***可以进一步包括用于从光学测微计组件接收管道段的位移计组件，该位移计组件包括围绕管道段设置的多个非接触式测量计，该多个非接触式测量计用于在沿管道段的圆周的第二多个位置处测量壁厚。控制器接收OD测量和厚度测量，并基于玻璃管道段的折射率、OD测量和厚度测量来确定玻璃管道段的内径和同心度。

本文中的各种实施例允许透明玻璃的非接触式测量，包括在管正被拉拔或管已被切割后离线时围绕管的圆周以90度增量测量的能力。本公开的测量***可以是多个监视部件的组合，这些监视部件一起输出用于在管制作过程中的布置和过程反馈的所有尺寸特性。该测量***进一步具有将所有测量虚拟地对齐到沿管的一个纵向位置的能力。例如，由于物理空间限制，在物理上不可能使每个测量***的所有部件在相同纵向位置处，因此将测量数据对齐到相同圆周环，就好像所有仪器都在相同物理位置一样。

在一些实施例中，来自测量***的多个测量位置围绕管道段旋转地间隔。通过这种方式，可以在彼此成角度地距离的更多点上测量玻璃的厚度，然后获取在圆周方向上管厚度的变化，从而检测潜在的形状缺陷，诸如管道段的内表面和外表面之间同心度的缺乏。

替代地，或者组合地，该多个测量位置可以沿着管道段彼此纵向地间隔。由此，可以在彼此纵向地间隔的更多点上测量管道段的厚度，从而增加测量位置的数量，并检测诸如锥度、平均壁厚、失圆度等属性。在管道段沿管拉拔部纵向地前进的情况下，本公开的实施例可以获取管道段的厚度和OD随时间在圆周方向和纵向方向上的变化。

基于该尺寸测量，可以向管道形成设备提供输出以用于控制管道段的生产。例如，基于检测到的壁厚值，可以校正管道段的成形步骤。在提供浇铸孔的玻璃管道的连续生产，在该浇铸孔内布置管道成形元件的情况下，该输出可以提供该管道成形元件的位置的反馈控制。

现在转到图1，将更详细地描述根据本公开的实施例的管处理***100。如图所示，管处理***100在管道段112上操作，该管道段112沿管拉拔部(tube draw)114的一个或多个部分拉拔。该管道段112可以是沿从管道形成设备116朝向管切割器118和(可选地)条形码施加器119的方向连续拉拔的细长玻璃管。在一些实施例中，可以在不旋转的情况下拉拔该管道段112。为了本文的解释，管道形成设备116可以被视为沿管拉拔部114的“上游”，而管切割器118可以被视为沿着管拉拔部114的“下游”。

在一些实施例中，条形码施加器119作为管处理***的部分被提供以将条形码施加到管道段112，诸如通过激光蚀刻或通过沿着管道段112的外表面施加标签。如图所示，条形码施加器119可以沿着管拉拔部114从测量***115下游定位，并且从管切割器118上游定位。在其他实施例中，例如，在执行切割后将条形码施加到管道段112的情况下，条形码施加器119可以位于管切割器118的下游。

管处理***100可以进一步包括测量***115的测微计组件120，测微计组件120被配置为沿着管拉拔部114从管道形成设备116接收管道段112。在一些实施例中，测微计组件120可以包括围绕管道段112设置的多个非接触式光学测微计(以下称为“测微计”)122A-B，用于在沿管道段112的圆周的第一多个位置中的每一个处测量外径(OD)。如下文将更详细地描述的，该多个测微计122A-B可以各自是相对于彼此偏移的高速(例如，16000个样品/秒)双轴光学测微计，以便在沿着沿着管道段112的相同圆周环的四(4)个位置处(例如，间隔45度)测量OD。

测量***115可以进一步包括位移计组件(DGA)128，用于在沿管拉拔部114的下游从光学测微计组件120接收管道段112。位移计组件128可以包括围绕管道段112设置的多个非接触式测量计(gauge)(以下称为“测量计”)，用于在沿管道段112的圆周的第二多个位置中的每一个处测量壁厚。如下文将更详细地描述的，该多个测量计可以各自是激光三角测量计，可操作用于在围绕管的四(4)个点处(例如，间隔90度)测量壁厚。该多个测量计的此类配置允许在围绕管道段112彼此旋转地间隔的四个位置处的壁厚的测量，以确定可能的形状缺陷，特别是管道段112的内表面和外表面之间的非同心度。在其他实施例中，可以沿圆周增加测量点的数量以提高测量精度，从而提高生产的随后反馈控制步骤的可靠性。

管处理***100可以进一步包括与测量***115可通信地耦合的控制***135。在一些实施例中，控制***135可以包括一个或多个控制器132、134，该一个或多个控制器132、134分别连接到测微计组件120和位移计组件128，用于接收表示在沿着管道段112的圆周的第一多个位置中的每一个处的OD的测量的信号，以及接收表示在沿管道段112的圆周的第二多个位置中的每一个处的壁厚的测量的信号。在一些实施例中，提供第一控制器132以接收OD测量，而提供第二控制器134以接收壁厚测量。尽管未示出，但管处理***100可以进一步包括一个或多个存储设备，诸如高速数据库，以存储和检取OD测量和壁厚测量。

在其他实施例中，单个控制器可以接收和处理由测量***115观察到的所有尺寸测量。连接到第一控制器132和第二控制器134的可以是用户界面(UI)136，用户界面(UI)136可以将来自测量***115的反馈显示给操作者。UI 136可以包括各种其他***输入和输出设备，诸如扬声器、打印机、键盘等。在各种实施例中，UI 136、第一控制器132和第二控制器134可以被定位成紧邻测量***115，或者可以彼此远程地定位。

应当理解，第一控制器132和第二控制器134可以各自包括能够接收、处理和发送与管道段112的尺寸测量特性或属性相关的信息的任何电子设备。电子设备的示例可以包括但不限于计算机、个人计算机(PC)、台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、上网本计算机、手持计算机、平板计算机、服务器、服务器阵列或服务器场、web服务器、网络服务器、因特网服务器、工作站、主框架计算机、超级计算机、网络设备、web设备、分布式计算***、多处理器***、基于处理器的***、无线接入点、基站、用户站、无线网络控制器、路由器、集线器、网关、网桥、交换机、机器或它们的组合。本文中的实施例不限于该上下文。

第一控制器132和第二控制器134可以执行用于管道段112的尺寸测量特性或属性的确定的处理操作或逻辑。第一控制器132和第二控制器134可以各自包括各种硬件元件、软件元件或二者的组合。硬件元件的示例可以包括设备、逻辑设备、部件、处理器、微处理器、电路、处理器电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储单元、逻辑门、寄存器、半导体设备、芯片、微芯片、芯片组等。软件元件的示例可以包括软件部件、程序、应用、计算机程序、应用程序、***程序、软件开发程序、机器程序、操作***软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、函数、方法、过程、软件接口、应用程序接口(API)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号或它们的任意组合。确定是否使用硬件元件和/或软件元件来实现实施例可以根据任意数量的因素而不同，这些因素诸如所需的计算速率、功率等级、热容限、处理循环预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度以及其他设计或性能约束，如给定实现方式所需。

现在转到图2-图3，将更详细地描述根据本公开的实施例的管道尺寸测量***205。如图所示，管道尺寸测量***205可以包括与控制***235的第一控制器232和第二控制器234连接的测量***215，以及UI 236。在一些实施例中，测微计组件220可以沿着管拉拔部(图1)邻近位移计组件228设置，使得第一测微计222A和第二测微计222B围绕管道段212设置。多个测量计238也可以在第一光学测微计222A和第二光学测微计222B的下游围绕管道段212设置。

在使用期间，第一测微计222A和第二测微计222B可以一起在围绕沿管道段212的外表面240延伸的圆周环242的第一多个位置处测量OD。在一些实施例中，这些位置彼此间隔近似45度。随着管道段212沿着管拉拔部向下游继续，该多个测量计238然后可以在也沿着圆周环242的第二多个位置中的每一个处测量壁厚。由于该多个测量计238位于第一测微计222A和第二测微计222B的下游，因此第一多个位置和第二多个位置可以全部在沿管道段212的相同的纵向圆周位置处取。控制***235可以接收管拉拔部的线速度，使得OD和壁厚测量数据可以对齐，就好像传感器在相同的物理位置中一样。

在一些实施例中，该多个测量计238和第一测微计222A和第二测微计222B可以基于沿管拉拔部长度的测量设备中的每一个之间的预定或计算的物理距离来虚拟地对齐。例如，第一测量可以由第一测微计222A记录，并且例如，通过第一控制器232与纵向位置点相关联。基于第一测微计222A和第二测微计222B之间的已知距离以及管道段212的已知线速度，纵向位置点在随后的时间点到达第二测微计222B可以被预测，并且用于将由第二测微计222B记录的第二测量与纵向位置点相关联。类似地，第三测量可以由该多个测量计238记录，并且例如，通过第二控制器234与纵向位置点相关联。基于第二测微计222B和该多个测量计238之间的已知距离以及管道段212的已知线速度，纵向位置点在随后的时间点到达该多个测量计238可以被预测，并且用于将由该多个测量计238记录的第三测量与纵向位置点相关联。结果，第一测量、第二测量和第三测量中的每一个都在管道段212的相同纵向位置点处进行，以“虚拟地对齐”所有单独的测量部件。

为了确定管道段212的各种其他尺寸属性，测量***215的第一测微计222A和第二测微计222B可以一起在围绕沿管道段212的外表面240延伸的第二圆周环243(例如，圆周环242的上游)的多个位置处测量外径和壁厚。在各种实施例中，测量***215与控制***235组合可以例如，根据在围绕圆周环242的四个位置处和在沿着第二圆周环243的四个相对应的位置处测量的壁厚，来确定管道段212的平均壁厚。替代地，可以根据沿圆周环242和第二圆周环243的八(8)个位置上的壁厚的组合来计算平均壁厚。测量***215和控制***235可以进一步确定流量以及侧线，，该流量是基于管拉拔部的线速度确定的(例如，以磅/小时报告的10秒运行平均值)，该侧线可以通过从一个或多个选定测量位置的最大壁厚中减去最小壁厚来计算。测量***215和控制***235可以进一步确定管道段212的失圆度，该失圆度可以在检测到圆周环242或第二圆周环243的直径差时存在。测量***215和控制***235还可以测量沿着管道212的外表面240的锥度，例如，通过确定在测量位置中的每一个处的管道段212的横截面积，并分别从总体最大ID或OD中减去总体最小ID或OD。

第一控制器232和第二控制器234被配置为基于在第一多个位置处的OD测量、在第二多个位置处的壁厚测量，以及可供应给控制***235的管道段212的玻璃的折射率，来确定内表面244的ID和管道段212的同心度。例如，可以从选定位置处的测量的OD中减去相同选定位置处的壁厚，以计算内径。在一些实施例中，当管道段212被拉拔穿过测微计组件220和位移计组件228时，控制***235可以操作用于以多个预定间隔(例如，10ms)确定管道段212的ID和同心度。有利的是，控制***235能够在不旋转管道段212(例如，围绕纵向延伸穿过管道段212的旋转中心轴“AR”)的情况下确定管道段212的ID和同心度。

现在转到图4，将更详细地描述根据本公开的实施例的第一测微计222A(图2)的操作。如图所示，第一测微计222A围绕管道段212定位，以便在两个位置P1和P2处确定OD，这两个位置P1和P2沿圆周环(例如，图3的圆周环242)彼此间隔近似90度。在操作期间，在管道段212被放置在第一测微计222A的中心区域内的情况下，第一辐照光束290和第二辐照光束291(诸如一个或多个LED光束)被引导朝向管道段212的外表面240。管道段212的轮廓生成第一阴影284和第二阴影285，此处第一辐照光束290和第二辐照光束291被管道段212阻挡。光经过管道段212的外表面240的区域与光被遮蔽的区域之间的边界称为边缘。第一测微计222A的第一接收器和第二接收器(未示出)接收第一辐照光束290和第二辐照光束291，以通过测量第一阴影284和第二阴影285中的每一个的边缘之间的距离来分别确定OD1和OD2。

类似地，如图5所示，第二测微计222B(图2)围绕管道段212定位，以便在两个位置P3和P4处确定OD，这两个位置P3和P4沿圆周环242(图3)彼此间隔近似90度。在管道段212被放置在第二测微计222B的中心区域内的情况下，第三辐照光束292和第四辐照光束293(诸如一个或多个LED光束)被引导朝向管道段212的外表面240。管道段212的轮廓生成第三阴影287和第四阴影288，此处第三辐照光束292和第四辐照光束293被阻挡。第二测微计222B的第一接收器和第二接收器(未示出)分别接收第三辐照光束292和第四辐照光束293，并且通过测量第三阴影287和第四阴影288中的每一个的边缘之间的距离来确定OD3和OD4。

在一些实施例中，如图6所示，第一测微计222A(图2)和第二测微计222B围绕旋转轴“AR”彼此成角度或旋转，该旋转轴“AR”纵向延伸穿过管道段212的中心。结果，每一个位置P1-P4与直接相邻位置间隔开45度，或近似45度。例如，如图所示，P1与P4成45度角，P4与P2成45度角。类似地，P3与P2成45度角。然后，位置P1-P4处的OD测量可以返回到控制***235的第一控制器232。

现在转到图7，将更详细地描述根据本公开的实施例的管道段212的壁厚的测量。多个测量计238(图2)可以输出激光295-298，激光295-298被引导朝向管道段212的外表面240。从激光295-298发射到透明的管道段212的光从其外表面240和内表面244反射出。分别识别从外表面240和内表面244的反射以测量两者之间的距离，从而提供厚度测量。

在一些实施例中，该多个测量计238可以是激光三角测量计，用于在四(4)个点P5-P8处测量壁厚，该四(4)个点围绕管道段212，例如，间隔90度。在一些情况下，激光295-298可以由圆柱形透镜(未示出)投射并在管道段212上漫反射。该反射光可以在HSE3-CMOS上形成，并且通过检测反射光的位置和形状的变化，测量管道段212的位移和形状。此外，该多个测量计238可以安装在x-y台上，该x-y台自动调整以使激光295-298中的每一个保持在沿管道段212的外表面240的弧的峰处。然后，在位置P5-P8中的每一个处的壁厚测量可以返回到第二控制器234(图2)。

在一些实施例中，该多个测量计238中的每一个将输出信号输送到第二控制器234，该第二控制器234可操作以运行包括离散傅里叶变换(DFT)的预定算法，以确定位置P5-P8中的每一个处的壁厚。该DFT可以指定折射率与所测量的管道段212的壁厚之间的关系，以及激光295-298的波长与入射角之间的关系，该入射角可以与管道段212正交。折射率可以被供应给第二控制器234，并且取决于管道段212的玻璃的成分。在一个示例中，为了确定折射率，使用具有被测管道玻璃的类似折射率的样品平板玻璃校准该多个测量计238。样品平板玻璃和被测管道段212可以具有两(2)个不同的厚度，并且可以使用校准的NIST可追踪机械测微计测量。然后，可以由该多个测量计238测量每块玻璃，并且由第二控制器234计算斜率以确定管道段212的折射率。

然后，可以根据以下等式确定壁厚：

或

式中，λ₀为光源的波长，n为透明玻璃的折射率，s为内表面244与外表面240之间管道段212的壁厚，c₀为光速，Δλ或Δf为管道段212的推进率。

现在转到图8-图10，将更详细地描述根据本公开的实施例的测量***315。测量***315可以与上述测量***115和测量***215相同或相似。如图所示，测量***315可以包括用于接收管道段312的测微计组件320，管道段312可以是透明玻璃或琥珀色玻璃。测微计组件320包括彼此直接相邻定位的第一测微计322A和第二测微计322B，一起提供用于在其中接收管道段312的中央开口347。在一些实施例中，第一测微计322A和第二测微计322B在物理上尽可能地靠近在一起放置，同时仍允许有足够的空间使每个测微计独立地滑出。测微计组件320可以安装在基座平台350顶上，如图所示。在使用期间，可以经由入口辊351向中央开口347供应管道段312，并通过出口辊352从测量***315输送管道段312。入口辊351可以由耦合到基座平台350的第一辊支架353支撑，并且出口辊352可以类似地由耦合到基座平台350的第二辊支架354支撑。可以提供一个或多个上辊346(图9)，以将管道段312压靠在入口辊351和/或出口辊352上，以确保管道段312位于v形槽的底部以减少任何不对准，该不对准导致来自围绕玻璃管道段312设置的多个测量计338A-D的测量丢失。上辊346可以具有基本均匀的圆柱形形状，和/或上辊346可以包括一个或多个v形槽，该一个或多个v形槽被配置为与管道段312接合。

在一些实施例中，上辊346可以由耦合到基座平台350的上辊支架348支撑，上辊支架348是可调整的(例如，向上和向下)以使上辊346更靠近或更远离入口辊351。例如，上辊支架348可以包括耦合到第二节段348B的第一节段348A。在第一节段348A和第二节段348B之间耦合的致动器(例如，轴)341可以缩进和伸出第二节段348B，以相对于第二节段348B调整第一节段348A。在一些实施例中，另一个上辊(未示出)可以位于出口辊352的对面，以在管道段312穿过测量***315后保持管道段312的位置。在一些实施例中，入口辊351和出口辊352用于管定位。例如，入口辊351和出口辊352可以各自包括v形槽，并且提供围绕玻璃管道段312设置的该多个测量计338A-D的管定心。在一些实施例中，支撑该多个测量计338A-D的x-y台(未示出)中的每一个可以通过入口辊351和出口辊352参考该多个测量计338A-D。可以创建“教导”或参考位置并将其存储在控制***中，以便在该多个测量计338A-D中的任何测量计中检测到的移动可以转换为在台上的“x”和/或“y”中的相对应的移动。

如图所示，第一测微计322A安装在第一测微计台355上，而第二测微计322B安装在第二测微计台356上。在一些实施例中，第二测微计台356相对于第一测微计台355以45度或近似45度的角度定向。因此，第二测微计台356也可以相对于与第一测微计台355以及地板(未示出)平行的基座平台350以45度的角度定向。第一测微计台355和第二测微计台356可以通过各自的第一台支架357和第二台支架358耦合到基座平台350。如下文将更详细地描述的，第一测微计台355和第二测微计台356可以分别相对于第一台支架357和第二台支架358可移动。

测量***315可以进一步包括位移计组件328，用于在沿管拉拔部114的下游从光学测微计组件320接收玻璃管道段312。如图所示，位移计组件328可以包括围绕玻璃管道段312设置的多个测量计338A-D。该多个测量计338A-D可以在沿玻璃管道段12的圆周的不同位置处测量壁厚，如下文将更详细地描述的。该多个测量计338A-D可以直接机械地耦合到安装到第二测微计台356的托架360上。在一些实施例中，第二测微计322B也可以直接机械地耦合到托架360，例如，在该多个测量计338A-D的相对侧上。

现在转到图11-图12，将更详细地描述根据本公开的实施例的测微计组件320。如图所示，测微计组件320包括与第二测微计322B直接相邻定位的第一测微计322A。该第一测微计322A和第二测微计322B可以各自是相对于彼此偏移的高速(例如，16000个样品/秒)双轴光学测微计，以便在沿着围绕管道段(未示出)的相同圆周环的四(4)个位置处测量OD。第一测微计322A可以通过侧托架361耦合到第一测微计台355，侧托架361从第一测微计台355的第一滑板359垂直地延伸。在一些实施例中，第一测微计台355可以包括第一平台362，该第一平台362包含沿第一测微计台355的长度(例如，在x方向)延伸的一系列交替轨道363和槽364。第一滑板359被配置为与第一平台362的轨道363和槽364配合地接合，从而允许第一滑板359相对于第一平台362沿x方向滑动。第一测微计322A可以包括沿至少一侧的开口399，以允许第一测微计322A在管道段处于适当位置时滑入和滑出位置。

类似地，第二测微计322B可以通过从第二滑板365延伸的托架360耦合到第二测微计台356。第二测微计322B可以直接物理地耦合到托架360的第一侧(即，上游侧)366。在一些实施例中，托架360可以包括从第二滑板365延伸的一组支撑架370来提供稳定性和刚度。如图所示，第二测微计台356可以包括第二平台367，该第二平台367包含沿第一测微计台355的长度延伸的一系列交替轨道368和槽369。第二滑板365被配置为与第二平台367的轨道368和槽369配合地接合，从而允许第二滑板365相对于第二平台367滑动。第二测微计322B可以包括沿至少一侧的开口，以允许第二测微计322B在管道段处于适当位置时滑入和滑出位置。如图所示，第二平台367以相对于第一平台355的角度(例如，45度)定向。

现在转到图13，将更详细地描述根据本公开的实施例的位移计组件328。如图所示，该多个测量计338A-D可以直接机械地耦合到托架360的第二侧(即，下游侧)371。在一些实施例中，托架360包括切口372，使得位移计组件328可以在不干扰拉拔线上的管道的情况下围绕管道段移动。如图所示，测量计338A-D中每一个可以绕管道段等距隔开，例如，间隔开90度。

该多个测量计338A-D可以分别耦合到多个可调整测量计台374A-D。在一些实施例中，该多个测量计338A-D中的每一个具有50mm焦点，并且该多个可调整测量计台374A-D中的每一个是X-Y线性台。可调整测量计台374A-D可以用于基于来自第一测微计322A和第二测微计322B的反馈来定位光束。例如，第一测微计322A和第二测微计322B在零度和90度处对齐，并且测量管道段的位置。当管直径(产品)变化发生时，这允许使用可调整测量计台374A-D随后对该多个测量计338A-D进行自对准；不需要操作员输入。

如图所示，可调整测量计台374A-D包括耦合到y-台376A-D的各个x-台375A-D。x-台375A-D允许该多个测量计338A-D沿x方向移动，而y-台376A-D允许该多个测量计338A-D沿y方向移动。在一些实施例中，x-台375A-D和y-台376A-D可以由一个或多个电动机345独立地操作，电动机345可以从控制***(例如，控制***135和/或控制***235)接收移动信号/命令。

现在转到图14-图15，将更详细地描述根据本公开的实施例的该多个测量计338A-D。如图所示，该多个测量计338A-D中的每一个可以包括部分地封闭在头罩378内的激光三角测量计头377。激光三角测量计头377可以直接机械地耦合到头罩378的壁379，例如，使用延伸穿过壁379的一个或多个紧固件380。头罩378耦合到y-台376的第一测量计滑板382。在一些实施例中，y-台376可以包括y-平台383，该y-平台383包含沿y方向延伸的一系列槽384。第一测量计滑板382被配置为与y-平台383的槽384配合地接合，从而允许第一测量计滑板382、以及因此头罩378和激光三角测量计头377沿y方向滑动。

y-台376可以进一步耦合到x-台375。在一些实施例中，x-台375可以包括x-平台386，x-平台386包含沿x方向延伸的一系列槽387。第二测量计滑板388被配置为与x-平台386的槽387配合地接合，从而允许第二测量计滑板388、以及因此头罩378、激光三角测量计头377以及y-平台383都沿x方向滑动。

激光三角测量计头377测量管道段的壁厚。在一些实施例中，激光三角测量计头377对于与玻璃管道一起使用是最佳的。例如，与仅使用一个边缘检测来测量位移相反，可以发现管道段的外表面的两(2)个边缘。激光三角测量计头377可以包括0.05mm×2mm的光束宽度，其中宽光束(2mm)垂直于玻璃管边缘，即法线激光光斑三角测量计。在使用期间，x-y台375、376可自动调节激光三角测量计头377的位置，以使其激光保持在沿玻璃管道段的圆周的弧的峰处。在一些实施例中，x-y定位是基于由测微计组件测量的在沿玻璃管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处的OD的测量来调节的。

现在转到图16，将更详细地描述根据本公开的实施例的用于测量管道段的属性的方法300。如图所示，在框301处，方法300可以包括提供沿管拉拔部与位移计组件相邻的测微计组件，该测微计组件包括围绕玻璃管道段设置的多个非接触式光学测微计。位移计组件可以进一步包括围绕玻璃管道段设置的多个非接触式测量计。

在框303处，方法300可以包括使用该多个非接触式光学测微计在沿玻璃管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处测量外径。在一些示例中，第一非接触式光学测微计可以耦合到第一测微计台，且第二非接触式光学测微计可以耦合到第二测微计台，其中第一非接触式光学测微计和第二非接触式光学测微计彼此直接相邻定位，并且其中第二测微计台相对于第一测微计台以近似45度的角度定向。

在框305处，方法300可以包括使用该多个非接触式测量计在沿玻璃管道段的圆周的第二多个位置中的每一个处测量壁厚。在一些示例中，该多个非接触式测量计中的每一个可以围绕玻璃管道段的圆周彼此间隔近似90度布置。在一些示例中，该多个非接触式测量计中的至少一个可以耦合到可调整测量计台。在一些示例中，方法300可以包括自动调节可调整测量计台的位置，以使该多个非接触式测量计中的每一个的激光保持在沿玻璃管道段的圆周的弧的峰处，其中该位置是基于在沿玻璃管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处的外径的测量来调节的。

在框307处，方法300可以包括基于玻璃管道段的折射率、在沿玻璃管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处的外径的测量、以及在沿玻璃管道段的圆周的第二多个位置中的每一个处的壁厚的测量来确定玻璃管道段的内径和同心度。在一些示例中，玻璃管道段沿管拉拔部被拉拔穿过测微计组件和位移计组件。在一些示例中，当玻璃管道段被拉拔穿过测微计组件和位移计组件时，可以在多个预定间隔处确定玻璃段的内径和同心度。在一些示例中，控制器可以确定玻璃管道段的一组尺寸属性，该组尺寸属性包括以下中的至少一个：平均壁厚、流量、侧线、失圆度和沿外表面的锥度，其中流量基于管拉拔部的线速度来确定。

在框309处，方法300可以包括由控制器生成反馈信号以调整管道形成设备的处理参数，其中反馈信号可以基于以下中的至少一个生成：玻璃管道段的内径、玻璃管道段的同心度、以及玻璃管道段的该组尺寸属性。

可以理解，可以使用一个或多个处理器部件或控制器(诸如第一控制器132和232和第二控制器134和234)来执行方法300，以用于执行框301、303、305、307和309中的一个或多个。尽管方法300可以描绘特定的逻辑流程，但是可以理解，逻辑流程仅提供了可以如何实现本文描述的一般功能的示例。此外，除非另有说明，否则给定的逻辑流程不一定必须以所呈现的顺序来执行。此外，给定的逻辑流程可以通过硬件元件、由处理器执行的软件元件或其任何组合来实现。例如，逻辑流程可以由处理器部件来实现，该处理器部件执行存储在诸如存储介质之类的制造品上的指令。存储介质可以包括任何非瞬态计算机可读介质或机器可读介质，诸如光学存储、磁性存储或半导体存储。存储介质可以存储各种类型的计算机可执行指令，诸如用于实现一个或多个公开的逻辑流程的指令。计算机可读或机器可读存储介质的示例可以包括能够存储电子数据的任何有形介质，包括易失性存储器或非易失性存储器、可移除存储器或不可移除存储器、可擦除存储器或不可擦除存储器、可写存储器或可重写存储器等。计算机可执行指令的示例可以包括任何合适类型的代码，如源代码、编译代码、翻译码、可执行代码、静态代码、动态代码、面向对象代码、可视代码等。实施例不限于该上下文。

总之，通过本发明的实施例实现了至少以下技术优势。首先，该测量***允许不接触管道段的玻璃，并且能够在管正被拉拔或以管道形式离线时，测量围绕管的圆周的90度增量。多个测量有助于确定透明玻璃管上4个不同位置处的外径、内径和壁厚。根据这些测量，控制***可以对外径和内径的同心度生成反馈，其中测量***和控制***的精确度小于5μm，其中重复性为3μm。

其次，本公开的实施例允许在相互成角度地距离的多个位置处测量外径和壁厚，而无需旋转管道段。现有技术的测量***通常需要管道段的一个或多个旋转来测量壁厚。

第三，测量***可以将所有测量虚拟地对齐到沿管的一个纵向位置。由于物理空间限制，在物理上不可能使每个测量***的所有部件在相同纵向位置处，因此有利地将测量数据对齐到相同圆周环，就好像所有仪器都在相同物理位置一样。

本文阐述了许多具体细节，以提供对实施例的彻底理解。然而，本领域技术人员将理解，实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。

在其他实例中，未详细描述众所周知的操作、部件和电路，以避免混淆实施例。可以理解，本文公开的特定结构和功能细节可以是表示性的，并且不一定限制实施例的范围。

本文所使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”或“包括(includes)”和/或“包括(including)”在本文中使用时，指定所述特征、区域、步骤元素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。

为了方便和清晰起见，这里将使用诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”、“横向”和“纵向”之类的术语来描述各种部件及其组成部分的相对布置和取向。所述术语将包括具体提到的词、其派生词以及具有类似含义的词。

此外，在以下描述和/或权利要求中，术语“在……上”、“上覆”、“设置在……上”和“上方”可以用于以下描述和权利要求中。“在……上”、“上覆”、“设置在……上”和“上方”可以用于指示两个或多个元件彼此直接物理接触。然而，“在……上”、“上覆”、“设置在……上”和“上方”也可以意味着两个或多个元件彼此不直接接触。例如，“上方”可以意味着一个元件位于另一个元件的上方但彼此不接触，并且可能在这两个元件之间有另一个或多个元件。此外，术语“和/或”可以指“和”，也可以指“或”，也可指“排他性的或”，也可以指“一个”，也可以指“一些，但不是全部”，也可以指“两者都不”，和/或可以指“两者都”，尽管所要求保护的主题的范围在这方面不受限制。

可以使用表述“耦合”和“连接”及其派生词来描述一些实施例。这些术语并不必旨在作为彼此的同义词。例如，一些实施例可使用术语“连接”和/或“耦合”来描述，以指示两个或更多个要素彼此直接物理接触或电气接触。然而，术语“耦合”还可以指两个或更多个要素彼此未直接接触，但仍然彼此进行合作或交互。

除非另有特别说明，否则可以理解诸如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”等术语是指计算机或计算***或类似电子计算设备的动作和/或过程，其将计算***的寄存器和/或存储器中表示为物理量(例如，电子)的数据操纵和/或转换为类似地表示为计算***的存储器、寄存器或其他此类信息存储、传输或显示设备中的物理量的其他数据。实施例不限于该上下文。

应当注意，本文所描述的方法不必以所描述的顺序或以任何特定的顺序执行。此外，可以以串行或并行方式执行关于本文所标识的方法描述的各种活动。

虽然在本文中已经说明了并描述了特定实施例，但是，应该理解，经计算以实现相同目的的任何其他的布置可替换示出的特定实施例。本公开意在涵盖不同实施例的任何和所有的修改或变化。应当理解，上述描述是以说明性的方式作出的，而不是限制性的。以上实施例与本文未具体描述的其他实施例的结合在观察以上描述后对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，各种实施例的范围包括使用上述组成、结构和方法的任何其他应用。

尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本发明主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。更确切而言，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。

Claims (20)

1.一种测量***，包括：

测微计组件，适于接收管道段，所述测微计组件包括围绕所述管道段设置的多个非接触式光学测微计，所述多个非接触式光学测微计被配置为在沿所述管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处测量外径；

位移计组件，适于从所述测微计组件接收所述管道段，所述位移计组件包括围绕所述管道段设置的多个非接触式测量计，所述多个非接触式测量计被配置为在沿所述管道段的所述圆周的第二多个位置中的每一个处测量壁厚；以及

至少一个控制器，能与所述测微计组件和所述位移计组件一起操作，所述至少一个控制器接收以下各项中的每一项：在沿所述管道段的所述圆周的所述第一多个位置中的每一个处的所述外径的测量，以及在沿所述管道段的所述圆周的所述第二多个位置中的每一个处的所述壁厚的测量。

2.如权利要求1所述的测量***，所述多个非接触式光学测微计包括：

第一非接触式光学测微计，耦合到第一测微计台；以及

第二非接触式光学测微计，耦合到第二测微计台，其中所述第二测微计台相对于第一测微计台以近似45度的角度定向。

3.如权利要求2所述的测量***，所述测微计组件进一步包括从所述第二测微计台延伸的托架，其中所述第二非接触式光学测微计耦合到所述托架的第一侧，并且其中所述位移计组件耦合到所述托架的第二侧。

4.如权利要求2所述的测量***，其特征在于，所述第一非接触式光学测微计和所述第二非接触式光学测微计沿着所述管拉拔部彼此直接相邻地定位。

5.如权利要求1所述的测量***，其特征在于，沿所述管道段的所述圆周的所述第一多个位置彼此相隔近似45度。

6.如权利要求1所述的测量***，其特征在于，沿所述管道段的所述圆周的所述第二多个位置彼此相隔近似90度。

7.如权利要求1所述的测量***，所述多个非接触式测量计包括各自耦合到可调整测量计台的四个非接触式测量计。

8.如权利要求1所述的测量***，其特征在于，所述管道段包括透明玻璃管，所述透明玻璃管具有限定内径的内表面和限定所述外径的外表面。

9.如权利要求1所述的测量***，进一步包括条形码施加器，所述条形码施加器适于将条形码施加到所述管道段，所述条形码施加器沿管拉拔部位于所述位移计组件的下游。

10.一种管道尺寸测量***，包括：

测微计组件，适于接收玻璃管道段，所述测微计组件包括围绕所述玻璃管道段设置的多个非接触式光学测微计，且所述多个非接触式光学测微计被配置为在沿所述玻璃管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处测量外径；

位移计组件，适于在沿管拉拔部的下游从所述测微计组件接收所述玻璃管道段，所述位移计组件包括围绕所述玻璃管道段设置的、各自耦合到可调整测量计台的多个非接触式测量计，且所述多个非接触式测量计被配置为在沿所述玻璃管道段的所述圆周的第二多个位置中的每一个处测量壁厚；以及

至少一个控制器，可操作以：

接收在沿所述玻璃管道段的所述圆周的所述第一多个位置中的每一个处的所述外径的测量，以及接收在沿所述玻璃管道段的所述圆周的所述第二多个位置中的每一个处的所述壁厚的测量；

从沿所述玻璃管道段的所述圆周的所述第一多个位置中的每一个处的所述外径的所述测量并从沿所述玻璃管道段的所述圆周的所述第二多个位置中的每一个处的所述壁厚的所述测量，来确定所述玻璃管道段的内径和同心度；以及

生成反馈信号以调整管道形成设备的处理参数，其中，所述反馈信号是基于所述玻璃管道段的所述内径和同心度生成的。

11.如权利要求10所述的管道尺寸测量***，所述多个非接触式光学测微计包括：

第一非接触式光学测微计，安装在第一测微计台上；以及

第二非接触式光学测微计，安装在第二测微计台上，其中所述第一非接触式光学测微计和所述第二非接触式光学测微计沿所述管拉拔部彼此直接相邻定位，并且其中所述第二测微计台相对于所述第一测微计台以近似45度的角度定向。

12.如权利要求11所述的管道尺寸测量***，所述测微计组件进一步包括从所述第二测微计台延伸的托架，其中所述第二非接触式光学测微计耦合到所述托架的第一侧，并且其中所述位移计组件耦合到所述托架的第二侧。

13.如权利要求10所述的管道尺寸测量***，其特征在于，沿所述管道段的所述圆周的所述第一多个位置中的每一个彼此相隔近似45度，并且其中，沿所述管道段的所述圆周的所述第二多个位置中的每一个彼此相隔近似45度。

14.如权利要求10所述的管道尺寸测量***，进一步包括条形码施加器，所述条形码施加器适于将条形码施加到所述玻璃管道段，所述条形码施加器沿所述管拉拔部位于所述位移计组件的下游。

15.一种用于测量管道段的属性的方法，所述方法包括：

提供沿管拉拔部与位移计组件相邻的测微计组件，所述测微计组件包括围绕玻璃管道段设置的多个非接触式光学测微计，且所述位移计组件包括围绕所述玻璃管道段设置的多个非接触式测量计；

使用所述多个非接触式光学测微计在沿所述玻璃管道段的圆周的第一多个位置中的每一个处测量外径；

使用所述多个非接触式测量计在沿所述玻璃管道段的所述圆周的第二多个位置中的每一个处测量壁厚；以及

基于所述玻璃管道段的折射率、在沿所述玻璃管道段的所述圆周的所述第一多个位置中的每一个处的所述外径的测量、以及在沿所述玻璃管道段的所述圆周的所述第二多个位置中的每一个处的所述壁厚的测量来确定所述玻璃管道段的内径和同心度。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：

沿所述管拉拔部将所述玻璃管道段拉拔穿过所述测微计组件和所述位移计组件；以及

当所述玻璃管道段被拉拔穿过所述测微计组件和所述位移计组件时，由控制器以多个预定间隔确定所述玻璃管道段的所述内径和所述同心度。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包括：

由所述控制器确定所述玻璃管道段的一组尺寸属性，所述一组尺寸属性包括以下中的至少一个：平均壁厚、流量、侧线、失圆度和沿外表面的锥度，其中所述流量是基于所述管拉拔部的线速度来确定的；以及

由所述控制器生成反馈信号以调整管道形成设备的处理参数，其中所述反馈信号是基于以下中的至少一个生成的：所述玻璃管道段的所述内径、所述玻璃管道段的所述同心度、以及所述玻璃管道段的所述一组尺寸属性。

18.如权利要求15所述的方法，进一步包括：

将所述多个非接触式光学测微计中的第一非接触式光学测微计耦合到第一测微计台；以及

将所述多个非接触式光学测微计中的第二非接触式光学测微计耦合到第二测微计台，其中所述第一非接触式光学测微计和所述第二非接触式光学测微计沿所述管拉拔部彼此直接相邻定位，并且其中所述第二测微计台相对于所述第一测微计台以近似45度的角度定向。

19.如权利要求15所述的方法，进一步包括将所述多个非接触式测量计中的每一个围绕所述玻璃管道段的所述圆周彼此相隔近似90度来定位。

20.如权利要求15所述的方法，进一步包括：

将所述多个非接触式测量计中的至少一个耦合到可调整测量计台；以及

自动调节所述可调整测量计台的位置，以使所述多个非接触式测量计中的每一个的激光保持在沿所述玻璃管道段的所述圆周的弧的峰处，其中所述位置是基于在沿所述玻璃管道段的所述圆周的所述第一多个位置中的每一个处的所述外径的所述测量来调节的。

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