CN115352024A - 一种管材检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管材检测设备及检测方法，包括机架以及设置于机架上的进出料机构、移料机构、检测机构以及顶升机构，进出料机构用于将待检管材送至移料机构，并将完成检测的管材送至下一环节；移料机构用于将待检管材移至不同的待检工位；检测机构用于对待检管材的重量、长度、内外径及壁厚进行测量，并判断是否合格；顶升机构用于将检测后的管材从移料机构上取下，并根据检测机构给出的判断结果，将管材送至对应的位置。本发明可以方便地对待检管材进行重量、长度、内外径及壁厚的测量和不合格抽检，可实现在线或离线管材检测，或者是管材的抽检或全检，检测方式灵活多样，有利于提高工作效率，减少不必要的管材转运时间浪费。

Description

一种管材检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及管材检测技术领域，具体涉及一种管材检测设备及检测方法。

背景技术

管材尤其是挤出管材生产过程中，管材的重量、长度、内外径及壁厚是挤出管材的重要技术指标，也是制订和调整工艺参数、优化生产参数的重要依据，实时、准确、快速、有效测量质量、长度、内外径及壁厚对优化实施生产、提高挤出管材工作效率及管材的质量管控有重要的意义。

现有的挤出管材生产过程中，重量、长度、内外径及壁厚的测量往往是单独人工测量并记录，需要配备大量的质检人员，工作效率低，而且往往无法对挤出管材实现实时在线测量，只能进行抽检，而在抽检过程中才发现不合格时，已生产大量的不合格产品，造成难以挽回的经济损失，因此，亟需一种能够更高效检测管材的重量、长度、内外径及壁厚等参数，另外，还能实现在线检测，及时发现不合格产品并迅速做出调整，以减少不合格产品的生产，降低损失。

另外，现有也有采用检测设备测量管材的重量、长度、内外径及壁厚等参数，当基本都只能测量单一参数，测量效率不高，同时，测量之后的合格管材和不合格管材的路径很可能会影响后端管材处理，无法实现在线或离线检测的自由选择，导致与现有管材加工车间不够兼容，适应性较差；再者，现有管材测量往往只能测量管径较大的管材，而针对小管径管材，由于测量装置无法伸入管材内，导致测量精度较低。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种管材检测设备及检测方法，以解决现有管材检测设备无法与管材加工车间兼容，也无法同时做到对管材的重量、长度、内外径及壁厚等参数进行测量，且对于小管径管材，测量精度较低的问题。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种管材检测设备，包括机架以及设置于机架上的进出料机构、移料机构、检测机构以及顶升机构，所述进出料机构用于将待检管材送至移料机构，并将完成检测的管材送至下一环节；所述移料机构用于将待检管材移至不同的待检工位；所述检测机构用于对待检管材的重量、长度、内外径及壁厚进行测量，并判断是否合格；所述顶升机构用于将检测后的管材从移料机构上取下，并根据检测机构给出的判断结果，将管材送至对应的位置。

进一步地，作为优选技术方案，所述进出料机构包括进料阻挡块、管材传送斜面板、阻挡块气缸、管材传送平面板、横移气缸、下落阻挡块、压轮单元、出料主动轮、横移推板、横移推板升降气缸、气缸滑轨以及下落阻挡块气缸，所述管材传送平面板与管材传送斜面板实现固定连接，所述横移推板位于管材传送平面板上，所述横移气缸位于管材传送平面板下方，管材传送平面板上开设有条形贯通口，横移气缸的伸缩端与横移推板相连，且横移气缸可控制横移推板沿着条形贯通口在管材传送平面板上来回运动，所述横移推板升降气缸固定于机架上，且横移推板升降气缸与横移推板固定连接，横移推板升降气缸可调节横移推板与管材传送平面板之间的距离，当横移推板位于最靠近管材传送斜面板的位置时，横移推板与管材传送斜面板形成一个传送槽，该传送槽为管材的传送通道，所述进料阻挡块设置于传送槽正上方，且进料阻挡块与固定在机架上的阻挡块气缸实现固定连接，所述下落阻挡块设置于管材传送平面板边缘处的外侧，所述下落阻挡块气缸固定于管材传送平面板边缘处的外侧的机架上，且下落阻挡块固定于下落阻挡块气缸的伸缩端，下落阻挡块气缸用于调节下落阻挡块与管材传送平面板边缘的距离，阻挡块气缸用于驱动进料阻挡块上下运动，实现对传送槽内的待检管材的截停，横移气缸用于将被截停的待检管材沿着管材传送平面板推送至管材传送平面板边缘处，直至待检管材卡在管材传送平面板与下落阻挡块形成的夹缝处，下落阻挡块气缸将下落阻挡块向上拉起后，待检管材在自身重力的作用下垂直下落到下方的移料机构中，所述压轮单元与出料主动轮均设置于机架上，且压轮单元设置于出料主动轮上方，所述压轮单元包括压轮以及压轮气缸，所述压轮气缸用于驱动压轮上下运动，所述出料主动轮与驱动电机相连，所述压轮单元与出料主动轮用于将管材送至下一环节。

进一步地，作为优选技术方案，所述移料机构包括伺服电机、减速电机、减速电机安装板、连杆、曲柄轴、凸轮机构固定板、竖直直线导轨、水平直线导轨、横移板以及横移固定板，所述减速电机安装于减速电机安装板上，所述减速电机安装板固定于机架上，所述伺服电机驱动减速电机转动，减速电机、连杆、曲柄轴依次实现传动连接，所述水平直线导轨固定于凸轮机构固定板上，所述竖直直线导轨设置于水平直线导轨上并可沿着水平直线导轨做水平直线运动，所述横移固定板设置于竖直直线导轨上并可沿着竖直直线导轨做上下运动，所述横移固定板与曲柄轴固定连接，所述横移板与横移固定板固定连接，且横移板上设有多个用于在待检管材转移过程中放置待检管材的卡口。

进一步地，作为优选技术方案，所述检测机构包括称重单元、长度测量单元以及内外径检测单元，所述称重单元用于获取待检管材的重量，所述长度测量单元用于获取待检管材的长度，所述内外径检测单元用于获取待检管材的内径、外径以及壁厚。

进一步地，作为优选技术方案，包括所述称重单元包括称重V型槽、称重传感器以及称重传感器固定板，所述称重传感器通过称重传感器固定板固定于称重V型槽下方，所述称重V型槽用于放置待检管材。

进一步地，作为优选技术方案，所述长度测量单元包括测长V型槽、测长挡板、测长气缸、测长固定座、测长直线导轨以及接触式长度测量头、测长尾部挡板，所述测长V型槽、测长固定座以及测长尾部挡板均固定于机架上，所述测长气缸固定于测长固定座上，所述测长直线导轨安装于测长固定座上，所述测长挡板安装于测长直线导轨上，且测长挡板与测长气缸的伸缩端实现固定连接，所述接触式长度测量头安装于测长固定座上，所述测长V型槽用于放置待检管材。

进一步地，作为优选技术方案，所述内外径检测单元包括推料机构、内外径检测测量腔、转动盘、驱动电机、V型夹持块、夹紧气缸、限位块、弹簧、限位块气缸、第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器、第三高精度测距传感器、内径测量杆以及转动销钉，所述推料机构设置于机架上并用于将横移板传送来待检管材推动至检测点位置，所述内外径检测测量腔固定于转动盘上，所述转动盘通过驱动电机实现转动，所述V型夹持块通过夹紧气缸实现对待检管材的夹紧固定，所述夹紧气缸固定于机架上，夹紧气缸与V型夹持块固定连接，V型夹持块设置于推料机构与内外径检测测量腔之间，内外径检测测量腔的一侧设有便于待检管材伸入的开口，所述限位块、弹簧、限位块气缸、第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器、第三高精度测距传感器、内径测量杆以及转动销钉均设置于内外径检测测量腔内，所述内径测量杆的中部通过转动销钉固定于内外径检测测量腔的中心位置，且内径测量杆能够以转动销钉为轴做竖直平面的转动，内径测量杆的头部设有球体，内径测量杆的尾部通过弹簧与内外径检测测量腔实现固定连接，所述限位块气缸固定于内外径检测测量腔的内壁上，所述限位块固定于限位块气缸的伸缩端，且限位块与内径测量杆的接触点位于转动销钉与内径测量杆的尾部之间，所述第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器的探头分别对应于待检管材外壁的两个检测点，所述第三高精度测距传感器的探头对应于内径测量杆的尾部检测点。

进一步地，作为优选技术方案，所述顶升机构包括合格导杆、合格V型槽、上顶气缸安装板、合格管材顶升气缸、不合格管材顶升气缸、不合格导杆、不合格斜板、不合格出料板、上料气缸、上料板以及管材传送斜面板，所述合格管材顶升气缸与不合格管材顶升气缸均安装于上顶气缸安装板上，所述上顶气缸安装板安装于机架上，所述合格V型槽与合格导杆固定连接，所述合格导杆与合格管材顶升气缸的伸缩端实现固定连接，所述不合格斜板与不合格导杆固定连接，所述不合格导杆与不合格管材顶升气缸的伸缩端实现固定连接，所述不合格出料板固定于机架上，所述上料气缸设置于机架上，所述上料板固定于上料气缸的伸缩端。

一种管材检测方法，包括以下步骤：

步骤1：当待检管材经传输装置传送到传送槽中后，阻挡气缸启动并使进料阻挡块向下运动，截停待检管材，接着待检管材被横移气缸沿着管材传送平面板推送至管材传送平面板与下落阻挡块的夹缝处，启动下落阻挡块气缸，下落阻挡块向上运动，管材传送平面板与下落阻挡块的夹缝变大，待检管材在自身重力作用下垂直下落至待检测工位，其结构为V型槽，用于暂放待检管材；

步骤2：横移板将接收工位的待检管材传送到称重工位，待检管材在称重工位完成重量检测后，横移板将待检管材传送至长度测量工位，待检管材完成长度测量后，横移板再将待检管材传送至内外径测量工位进行待检管材的内外径及壁厚测量，内外径及壁厚测量完成后，横移板将待检管材传送至合格槽内暂放；

步骤3：当待检管材测出的重量、长度、内外径大小及壁厚与标准管材存在一定的差值时，判定待检管材为不合格管材，进行步骤4，否则判定待检管材为合格管材，并进行步骤5；

步骤4：当待检管材为不合格管材时，不合格管材顶升气缸将不合格斜板往上顶，合格槽中暂放的不合格管材被不合格斜板顶出，被顶出的不合格管材沿着不合格斜板、不合格出料板排出，

步骤5：当待检管材为合格管材时，合格管材顶升气缸将合格槽上顶至上料板处，上料气缸将上料板往管材传送斜面板方向顶出，将合格管材从合格槽中推至管材传送斜面板上，合格管材在管材传送斜面板上依靠自身重力滑向传送槽，即完成检测的合格管材来自传送槽并最终又回到传送槽。

进一步地在，作为优选技术方案，所述步骤2中，待检管材的内外径及壁厚测量的具体过程为：

步骤2-1：限位块气缸推动限位块将内径测量杆顶住，使内径测量杆保持水平状态；

步骤2-2：待检管材由横移板传送至内外径测量工位，推料机构将内外径测量工位上的待检管材的管口推至内外径检测测量腔内，此时内径测量杆所在的直线正好与待检管材的轴心线重合，两个V型夹持块通过夹紧气缸将待检管材夹紧；

步骤2-3：限位块气缸带动限位块缩回，内径测量杆的尾部受到弹簧的拉力作用下，内径测量杆的头部球体翘起并紧贴于待检管材的内壁，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器分别对应于待检管材外壁上的两个测量点，而第三高精度测距传感器则对应于内径测量杆尾部上的测量点；

步骤2-4：转动盘在驱动电机的作用下开始旋转并带动内外径检测测量腔转动，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器开始对待检管材的表面距离进行测量，同时，内径测量杆的头部球体紧贴待检管材的内壁并沿着内壁做圆周运动，转动过程中待检管材内壁尺寸的波动由内径测量杆头部球体通过杠杆原理将摆动幅度传达到尾部测量点，第三高精度测距传感器通过内径测量杆的尾部测量点进行测量；

步骤2-5：旋转一周后，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器所测量的数据通过算法分别对应一个平面数据图形，两数据图形结合可测量出待检管材的外径值、椭圆度、偏心值及波动值，同时再结合第三高精度测距传感器所测量的数据可通过算法计算出管材内径及壁厚。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明采用创新设计，通过增加管材传送平面板、下落阻挡块、横移板、顶升机构、上料板、上料气缸等，能够使完成检测的合格管材重新回到传送槽中，无需另外单独设计合格管材到下一环节的传送通道，不影响后续管材处理环节，设计巧妙，能够与后端的管材后续处理设备实现无缝衔接，可实现在线或离线管材检测，或者是管材的抽检或全检，检测方式灵活多样，有利于提高工作效率，减少不必要的管材转运时间浪费。

（2）本发明通过设计横移板、连杆、曲柄轴、竖直直线导轨、水平直线导轨等，巧妙地实现了待检管材在检测工位之间的传送，可在同一检测设备上实现管材的重量、长度、内外径等快速、高效的测量，而现有检测设备往往只能实现单一参数检测，要想实现不同参数检测，需要将管材传送至不同的检测设备上，因此，本发明相比现有检测设备，检测效率大大提高，降低了管材在检测转运过程中的复杂流程以及时间浪费，实现了管材的全方位高效检测。

（3）本发明能够很好地解决小直径管材的内外径及厚度检测问题，由于小直径管材内部尺寸很小，现有测量方式根本无法将高精度测距传感器安装于管材内，导致小直径管材的检测受限，检测精度普遍不高，为此，本发明采用精巧的设计，通过增加内径测量杆，将小直径管材的内壁波动通过杠杆原理将内径测量杆头部球体的摆动幅度传达到内径测量杆尾部测量点，并同样采用高精度测距传感器来对内径测量杆尾部测量点进行测量，从而得到较为精准的内径、管壁厚度测量结果，很好地解决了小直径管材壁厚、内径不易精确测量的问题。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明的右视图；

图4为本发明的移料机构结构示意图；

图5为本发明的减速电机、减速电机安装板、连杆以及曲柄轴之间的连接关系示意图；

图6为本发明的称重单元的结构示意图；

图7为本发明的长度测量单元的结构示意图；

图8为本发明的内外径测量单元的结构示意图；

图9为本发明的高精度测距传感器获取测量数据后得到的数据模型图；

图10为本发明的顶升机构的结构示意图。

图中附图标记对应的名称为：

1、进料阻挡块，2、阻挡块气缸，3、管材传送斜面板，4、横移气缸，5、下落阻挡块，6、待测工位槽，7、压轮单元，8、出料主动轮，9、机架，10、移料机构，11、凸轮机构固定板，12、横移固定板，13、横移板，14、竖直直线导轨，15、曲柄轴，16、连杆，17、减速机安装板，18、减速电机，19、称重单元，20、长度测量单元，21、内外径检测单元，22、称重传感器固定板，23、称重传感器，24、称重V型槽，25、待检管材， 26、测长V型槽，27、测长挡板，28、测长气缸，29、测长固定座，30、测长直线导轨，31、接触式长度测量头，32、推料机构，33、内径测量杆，34、内外径检测测量腔，35、夹紧气缸，36、转动盘，37、驱动电机，38、V型夹持块，39、限位块，40、弹簧，41、限位块气缸，42、第一高精度测距传感器，43、第二高精度测距传感器，44、第三高精度测距传感器，45、转动销钉，46、合格导杆，47、合格V型槽，48、上顶气缸安装板，49、合格管材顶升气缸，50、不合格管材顶升气缸，51、不合格导杆，52、不合格斜板，53、不合格出料板，54、管材传送斜面板，55、上料板，56、上料气缸，57、水平直线导轨，58、测长尾部挡板，59、横移推板，60、横移推板升降气缸，61、气缸滑轨，62、下落阻挡块气缸，63、管材待测V型槽，64、管材暂放V型槽，71、压轮，72、压轮气缸，131、卡口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1-10，本实施例所示的一种管材检测设备，包括机架9以及设置于机架9上的进出料机构、移料机构、检测机构以及顶升机构，进出料机构用于将待检管材送至移料机构，并将完成检测的管材送至下一环节；移料机构用于将待检管材移至不同的待检工位；检测机构用于对待检管材的重量、长度、内外径及壁厚进行测量，并判断是否合格；顶升机构用于将检测后的管材从移料机构上取下，并根据检测机构给出的判断结果，将管材送至对应的位置。

具体地，如图2、图3所示，本实施例的进出料机构包括进料阻挡块1、管材传送斜面板54、阻挡块气缸2、管材传送平面板3、横移气缸4、下落阻挡块5、压轮单元7、出料主动轮8、横移推板59、横移推板升降气缸60、气缸滑轨61以及下落阻挡块气缸62，管材传送平面板3与管材传送斜面板54实现固定连接，横移推板59位于管材传送平面板3上，横移气缸4位于管材传送平面板3下方，管材传送平面板3上开设有条形贯通口，横移气缸4的伸缩端与横移推板59相连，且横移气缸4可控制横移推板59沿着条形贯通口在管材传送平面板3上来回运动，横移推板升降气缸60固定于机架9上，且横移推板升降气缸60与横移推板59固定连接，横移推板升降气缸60可调节横移推板59与管材传送平面板3之间的距离，当横移推板59位于最靠近管材传送斜面板54的位置时，横移推板59与管材传送斜面板54形成一个传送槽，该传送槽为管材的传送通道，进料阻挡块1设置于传送槽正上方，且进料阻挡块1与固定在机架9上的阻挡块气缸2实现固定连接，下落阻挡块5设置于管材传送平面板3边缘处的外侧，下落阻挡块气缸62固定于管材传送平面板3边缘处的外侧的机架9上，且下落阻挡块5固定于下落阻挡块气缸62的伸缩端，下落阻挡块气缸62用于调节下落阻挡块5与管材传送平面板3边缘的距离，阻挡块气缸2用于驱动进料阻挡块1上下运动，实现对传送槽内的待检管材的截停，横移气缸4用于将被截停的待检管材沿着管材传送平面板3推送至管材传送平面板3边缘处，直至待检管材卡在管材传送平面板3与下落阻挡块5形成的夹缝处，此时，该夹缝的宽度小于待检管材的外径，待检管材在该夹缝处停下且不掉落，当启动下落阻挡块气缸62并将下落阻挡块5向上拉起后，夹缝宽度变大，此时，待检管材在自身重力的作用下垂直下落到下方的移料机构中，压轮单元7与出料主动轮8均设置于机架9上，且压轮单元7设置于出料主动轮8上方，压轮单元7包括压轮71以及压轮气缸72，压轮气缸72用于驱动压轮71上下运动，出料主动轮8与驱动电机相连，压轮单元7与出料主动轮8用于将管材送至下一环节。

本实施例中，当待检管材经前端传送装置进入到传送槽（管材传送斜面板54与横移推板59）时，进料阻挡块1在进料阻挡块气缸2的作用下向下运动，将传送槽内的待检管材截停，之后，横移推板升降气缸60启动，并向上拉起横移推板59，由于待检管材之前一部分受力点在管材传送斜面板54上，当横移推板59被向上拉起后，待检管材在自身重力的作用下从横移推板59下方向靠近下落阻挡块5的方向滚动，接着，横移推板升降气缸60使横移推板59向下运动并启动横移气缸4，横移气缸4带动横移推板59将待检管材沿着管材传送平面板3推送至管材传送平面板3与下落阻挡块5形成的夹缝处，此时，由于夹缝的宽度小于待检管材的外径，待检管材在夹缝处停下且不掉落，启动下落阻挡块气缸62并将下落阻挡块5向上拉起后，夹缝宽度变大，此时，待检管材在自身重力的作用下垂直下落到下方的移料机构中（待检测工位，即V型槽）。

本实施例中，出料主动轮8的动力源是一个伺服电机，当管材检测完毕后，驱动出料主动轮8转动的伺服电机得到信号，开始转动，同时压轮气缸得到信号，向下顶出，压轮71下降与出料主动轮8一起压住管材，通过摩擦力，进行管材出料。

如图4、图5所示，本实施例的移料机构采用如下设计，具体地，本实施例的移料机构包括伺服电机（图上未画出）、减速电机18、减速电机安装板17、连杆16、曲柄轴15、凸轮机构固定板11、竖直直线导轨14、水平直线导轨57、横移板13以及横移固定板12，减速电机18安装于减速电机安装板17上，减速电机安装板17固定于机架9上，伺服电机驱动减速电机18转动，减速电机18、连杆16、曲柄轴12依次实现传动连接，水平直线导轨57固定于凸轮机构固定板11上，竖直直线导轨14设置于水平直线导轨57上并可沿着水平直线导轨57做水平直线运动，横移固定板12设置于竖直直线导轨14上并可沿着竖直直线导轨14做上下运动，横移固定板12与曲柄轴15固定连接，横移板13与横移固定板12固定连接，且横移板13上设有多个用于在待检管材转移过程中放置待检管材的卡口。

本实施例中，伺服电机经减速电机18带动连杆16、曲柄轴15运动，并使与曲柄轴15相连的横移固定板12、横移板13同时产生水平方向和竖直方向的位移，更具体地，横移板13做的是竖直方向上和水平方向上的往复运动，从而能够实现待检管材在不同检测工位之间的传送，比如，当待检管材在称重工位完成重量测量后，伺服电机启动，带动横移板13继续向上运动，同时向长度测量工位运动，待检管材到达长度测量工位时，横移板13已经处于最低的水平位置，这样既将称重工位上的待检管材取下，同时也做了传递工作，也为下次传递做好了准备。本实施例正是通过设计了移料机构，并通过横移板、连杆、曲柄轴、竖直直线导轨、水平直线导轨等，巧妙地实现了待检管材在检测工位之间的传送，可在同一检测设备上实现管材的重量、长度、内外径等快速、高效的测量，而现有检测设备往往只能实现单一参数检测，要想实现不同参数检测，需要将管材传送至不同的检测设备上，因此，本发明相比现有检测设备，检测效率大大提高，降低了管材在检测转运过程中的复杂流程以及时间浪费，实现了管材的全方位高效检测。

本实施例的检测机构包括称重单元19、长度测量单元20以及内外径检测单元21，称重单元19用于获取待检管材的重量，长度测量单元20用于获取待检管材的长度，内外径检测单元21用于获取待检管材的内径、外径以及壁厚。

具体地，如图6所示，本实施例的包括称重单元19包括称重V型槽24、称重传感器23以及称重传感器固定板22，称重传感器23通过称重传感器固定板22固定于称重V型槽24下方，称重V型槽24用于放置待检管材，当横移板13将待检管材传送至称重单元19时，待检管材放置于称重V型槽24中，通过称重传感器23实现对待检管材的重量测量并记录。

如图7所示，本实施例的长度测量单元20包括测长V型槽26、测长挡板27、测长气缸28、测长固定座29、测长直线导轨30以及接触式长度测量头31、测长尾部挡板58，测长V型槽26、测长固定座29以及测长尾部挡板58均固定于机架9上，测长气缸28固定于测长固定座29上，测长直线导轨30安装于测长固定座29上，测长挡板27安装于测长直线导轨30上，且测长挡板27与测长气缸28的伸缩端实现固定连接，接触式长度测量头31安装于测长固定座29上，测长V型槽26用于放置待检管材。

本实施例中，测量单元20的测量原理为：接触式长度测量头31伸缩，有一定伸缩距离，并能反馈距离信号给***；测长气缸选用微力气缸，能推动管材，但在管材限位后，继续推动管材，管材不会弯曲；在测量管材前，会先用标准管材（标准长度L）对接触式长度测量头的距离进行零点标定，标定方法：标准管材尾部紧贴测长尾部挡板，接触式长度测量头前端与标准管材头部保持固定距离L1（长度测量误差范围）且位于标准管材前端。管材经称重工序后转移到测量工序的测长V型槽26内，测长气缸28得到信号，推动测长挡板27接触到待检管材后，待检管材在测长V型槽26内移动，移动一定距离后，测长挡板27与接触式长度测量头31前端接触并产生压缩并移动相应距离L2，待检管材尾部紧贴测长尾部挡板时，距离L2不再变化，固定距离L1减去接触式长度测量头所移动的距离L2得△L，再加上标准长度L就是整个管材实际长度。

如图8所示，本实施例的内外径检测单元21包括推料机构32、内外径检测测量腔34、转动盘36、驱动电机37、V型夹持块38、夹紧气缸35、限位块39、弹簧40、限位块气缸41、第一高精度测距传感器42、第二高精度测距传感器43、第三高精度测距传感器44、内径测量杆33以及转动销钉45，推料机构32设置于机架9上并用于将横移板13传送来待检管材推动至检测点位置，内外径检测测量腔34固定于转动盘36上，转动盘36通过驱动电机37实现转动，夹紧气缸35固定于机架9上，夹紧气缸35与V型夹持块38固定连接，V型夹持块38通过夹紧气缸35实现对待检管材的夹紧固定， V型夹持块38设置于推料机构32与内外径检测测量腔34之间，内外径检测测量腔34的一侧设有便于待检管材伸入的开口，限位块39、弹簧40、限位块气缸41、第一高精度测距传感器42、第二高精度测距传感器43、第三高精度测距传感器44、内径测量杆33以及转动销钉45均设置于内外径检测测量腔34内，内径测量杆33的中部通过转动销钉45固定于内外径检测测量腔34的中心位置，且内径测量杆33能够以转动销钉45为轴做竖直平面的转动，内径测量杆33的头部设有球体，内径测量杆33的尾部通过弹簧40与内外径检测测量腔34实现固定连接，限位块气缸41固定于内外径检测测量腔34的内壁上，限位块39固定于限位块气缸41的伸缩端，且限位块39与内径测量杆33的接触点位于转动销钉45与内径测量杆33的尾部之间，第一高精度测距传感器42、第二高精度测距传感器43的探头分别对应于待检管材外壁的两个检测点，第三高精度测距传感器44的探头对应于内径测量杆33的尾部检测点。

本实施例中，推料机构32属于现有结构，其作用是推动、平移待检管材，使其管口达到内外径检测测量腔34内。内外径及壁厚的测量过程为：限位块气缸推动限位块将内径测量杆顶住，使内径测量杆保持水平状态，便于内径测量杆***到待检管材的管口中；待检管材由横移板传送至内外径测量工位，推料机构将内外径测量工位上的待检管材的管口推至内外径检测测量腔内，此时内径测量杆所在的直线正好与待检管材的轴心线重合，两个V型夹持块通过夹紧气缸将待检管材夹紧；此后，限位块气缸带动限位块缩回，内径测量杆的尾部受到弹簧的拉力作用下，内径测量杆的头部球体翘起并紧贴于待检管材的内壁，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器分别对应于待检管材外壁上的两个测量点，而第三高精度测距传感器则对应于内径测量杆尾部上的测量点；转动盘在驱动电机的作用下开始旋转并带动内外径检测测量腔转动，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器开始对待检管材的表面距离进行测量，同时，内径测量杆的头部球体紧贴待检管材的内壁并沿着内壁做圆周运动，转动过程中待检管材内壁尺寸的波动由内径测量杆头部球体通过杠杆原理将摆动幅度传达到尾部测量点，第三高精度测距传感器通过内径测量杆的尾部测量点进行测量；旋转一周后，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器所测量的数据通过算法分别对应一个平面数据图形，两数据图形结合可测量出待检管材的外径值、椭圆度、偏心值及波动值，同时再结合第三高精度测距传感器所测量的数据可通过算法计算出管材内径及壁厚，如图9所示。

本实施例正是通过对内外径检测单元21采用的巧妙设计，很好地解决小直径管材的内外径及厚度检测问题，由于小直径管材内部尺寸很小，现有测量方式根本无法将高精度测距传感器安装于管材内，导致小直径管材的检测受限，检测精度普遍不高，为此，本发明采用精巧的设计，通过增加内径测量杆，将小直径管材的内壁波动通过杠杆原理将内径测量杆头部球体的摆动幅度传达到内径测量杆尾部测量点，并同样采用高精度测距传感器来对内径测量杆尾部测量点进行测量，从而得到较为精准的内径、管壁厚度测量结果，很好地解决了小直径管材壁厚、内径不易精确测量的问题。

如图10所示，本实施例的顶升机构包括合格导杆46、合格V型槽47、上顶气缸安装板48、合格管材顶升气缸49、不合格管材顶升气缸50、不合格导杆51、不合格斜板52、不合格出料板53、上料气缸56、上料板55以及管材传送斜面板54，合格管材顶升气缸49与不合格管材顶升气缸50均安装于上顶气缸安装板48上，上顶气缸安装板48安装于机架9上，合格V型槽47与合格导杆46固定连接，合格导杆46与合格管材顶升气缸49的伸缩端实现固定连接，不合格斜板52与不合格导杆51固定连接，不合格导杆51与不合格管材顶升气缸50的伸缩端实现固定连接，不合格出料板53固定于机架9上，上料气缸56设置于机架9上，上料板55固定于上料气缸56的伸缩端。

本实施例中，不管待检管材是否合格，横移板均会将完成内外径及壁厚检测的管材传送至管材暂放V型槽64内暂放，当判定待检管材为合格管材时，合格气缸启动，并将合格槽向上顶出，合格槽向上运动的过程中卡住合格管材并带动合格管材向上运动，合格管材向上运动后脱离管材暂放V型槽，直至合格管材被送到上料板处，上料气缸推动上料板，把合格管材从合格槽内推到管材传送斜面板上，合格管材依靠自身重力沿着管材传送斜面板滑落到管材传送斜面板与横移推板构成的传送槽内，最后通过压轮单元与出料主动轮将合格管材送至下一环节，之后合格气缸带动合格槽以及合格导杆下降，合格气缸工作过程中，不合格气缸不工作；当判定待检管材为不合格管材时，不合格气缸启动，顶起不合格斜板，不合格斜板将管材暂放V型槽内的不合格管材推出，不合格管材沿着不合格斜板自由下落到不合格出料板上，并最终排出设备，进行后续不合格产品处理。

需要说明的是，不论是称重单元，长度测量单元还是内外径及壁厚测量单元，其检测工位均包括用于放置待检管材的V型槽支撑结构，而V型槽支撑结构可以是长条状结构，也可以由多个短的V型槽构成，V型槽之间存在一定的间距，比如管材暂放V型槽64则采用多个短的V型槽构成，而合格槽则设置于管材暂放V型槽64的多个短的V型槽之间，这样便于实现合格管材的向上顶升。

本实施例给出一种具体的管材检测方法，包括以下步骤：

步骤1：当待检管材经传输装置传送到传送槽中后，阻挡气缸启动并使进料阻挡块向下运动，截停待检管材，接着待检管材被横移气缸沿着管材传送平面板推送至管材传送平面板与下落阻挡块的夹缝处，启动下落阻挡块气缸，下落阻挡块向上运动，管材传送平面板与下落阻挡块的夹缝变大，待检管材在自身重力作用下垂直下落至待检测工位，其结构为V型槽，用于暂放待检管材

步骤2：横移板将接收工位的待检管材传送到称重工位，待检管材在称重工位完成重量检测后，横移板将待检管材传送至长度测量工位，待检管材完成长度测量后，横移板再将待检管材传送至内外径测量工位进行待检管材的内外径及壁厚测量，内外径及壁厚测量完成后，横移板将待检管材传送至合格槽内暂放；

步骤3：当待检管材测出的重量、长度、内外径大小及壁厚与标准管材存在一定的差值时，判定待检管材为不合格管材，进行步骤4，否则判定待检管材为合格管材，并进行步骤5；

步骤4：当待检管材为不合格管材时，不合格管材顶升气缸将不合格斜板往上顶，合格槽中暂放的不合格管材被不合格斜板顶出，被顶出的不合格管材沿着不合格斜板、不合格出料板排出，

步骤5：当待检管材为合格管材时，合格管材顶升气缸将合格槽上顶至上料板处，上料气缸将上料板往管材传送斜面板方向顶出，将合格管材从合格槽中推至管材传送斜面板上，合格管材在管材传送斜面板上依靠自身重力滑向传送槽，即完成检测的合格管材来自传送槽并最终又回到传送槽。

本实施例的步骤2中，待检管材的内外径及壁厚测量的具体过程为：

步骤2-1：限位块气缸推动限位块将内径测量杆顶住，使内径测量杆保持水平状态；

步骤2-2：待检管材由横移板传送至内外径测量工位，推料机构将内外径测量工位上的待检管材的管口推至内外径检测测量腔内，此时内径测量杆所在的直线正好与待检管材的轴心线重合，两个V型夹持块通过夹紧气缸将待检管材夹紧；

步骤2-3：限位块气缸带动限位块缩回，内径测量杆的尾部受到弹簧的拉力作用下，内径测量杆的头部球体翘起并紧贴于待检管材的内壁，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器分别对应于待检管材外壁上的两个测量点，而第三高精度测距传感器则对应于内径测量杆尾部上的测量点；

步骤2-4：转动盘在驱动电机的作用下开始旋转并带动内外径检测测量腔转动，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器开始对待检管材的表面距离进行测量，同时，内径测量杆的头部球体紧贴待检管材的内壁并沿着内壁做圆周运动，转动过程中待检管材内壁尺寸的波动由内径测量杆头部球体通过杠杆原理将摆动幅度传达到尾部测量点，第三高精度测距传感器通过内径测量杆的尾部测量点进行测量；

步骤2-5：旋转一周后，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器所测量的数据通过算法分别对应一个平面数据图形，两数据图形结合可测量出待检管材的外径值、椭圆度、偏心值及波动值，同时再结合第三高精度测距传感器所测量的数据可通过算法计算出管材内径及壁厚。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管材检测设备，其特征在于：包括机架（9）以及设置于机架（9）上的进出料机构、移料机构、检测机构以及顶升机构，所述进出料机构用于将待检管材送至移料机构，并将完成检测的管材送至下一环节；所述移料机构用于将待检管材移至不同的待检工位；所述检测机构用于对待检管材的重量、长度、内外径及壁厚进行测量，并判断是否合格；所述顶升机构用于将检测后的管材从移料机构上取下，并根据检测机构给出的判断结果，将管材送至对应的位置。

2.根据权利要求1所述的一种管材检测设备，其特征在于：所述进出料机构包括进料阻挡块（1）、管材传送斜面板（54）、阻挡块气缸（2）、管材传送平面板（3）、横移气缸（4）、下落阻挡块（5）、压轮单元（7）、出料主动轮（8）、横移推板（59）、横移推板升降气缸（60）、气缸滑轨（61）以及下落阻挡块气缸（62），所述管材传送平面板（3）与管材传送斜面板（54）实现固定连接，所述横移推板（59）位于管材传送平面板（3）上，所述横移气缸（4）位于管材传送平面板（3）下方，管材传送平面板（3）上开设有条形贯通口，横移气缸（4）的伸缩端与横移推板（59）相连，且横移气缸（4）可控制横移推板（59）沿着条形贯通口在管材传送平面板（3）上来回运动，所述横移推板升降气缸（60）固定于机架（9）上，且横移推板升降气缸（60）与横移推板（59）固定连接，横移推板升降气缸（60）可调节横移推板（59）与管材传送平面板（3）之间的距离，当横移推板（59）位于最靠近管材传送斜面板（54）的位置时，横移推板（59）与管材传送斜面板（54）形成一个传送槽，该传送槽为管材的传送通道，所述进料阻挡块（1）设置于传送槽正上方，且进料阻挡块（1）与固定在机架（9）上的阻挡块气缸（2）实现固定连接，所述下落阻挡块（5）设置于管材传送平面板（3）边缘处的外侧，所述下落阻挡块气缸（62）固定于管材传送平面板（3）边缘处的外侧的机架（9）上，且下落阻挡块（5）固定于下落阻挡块气缸（62）的伸缩端，下落阻挡块气缸（62）用于调节下落阻挡块（5）与管材传送平面板（3）边缘的距离，阻挡块气缸（2）用于驱动进料阻挡块（1）上下运动，实现对传送槽内的待检管材的截停，横移气缸（4）用于将被截停的待检管材沿着管材传送平面板（3）推送至管材传送平面板（3）边缘处，直至待检管材卡在管材传送平面板（3）与下落阻挡块（5）形成的夹缝处，下落阻挡块气缸（62）将下落阻挡块（5）向上拉起后，待检管材在自身重力的作用下垂直下落到下方的移料机构中，所述压轮单元（7）与出料主动轮（8）均设置于机架（9）上，且压轮单元（7）设置于出料主动轮（8）上方，所述压轮单元（7）包括压轮（71）以及压轮气缸（72），所述压轮气缸（72）用于驱动压轮（71）上下运动，所述出料主动轮（8）与驱动电机相连，所述压轮单元（7）与出料主动轮（8）用于将管材送至下一环节。

3.根据权利要求2所述的一种管材检测设备，其特征在于：所述移料机构包括伺服电机、减速电机（18）、减速电机安装板（17）、连杆（16）、曲柄轴（15）、凸轮机构固定板（11）、竖直直线导轨（14）、水平直线导轨（57）、横移板（13）以及横移固定板（12），所述减速电机（18）安装于减速电机安装板（17）上，所述减速电机安装板（17）固定于机架（9）上，所述伺服电机驱动减速电机（18）转动，减速电机（18）、连杆（16）、曲柄轴（12）依次实现传动连接，所述水平直线导轨（57）固定于凸轮机构固定板（11）上，所述竖直直线导轨（14）设置于水平直线导轨（57）上并可沿着水平直线导轨（57）做水平直线运动，所述横移固定板（12）设置于竖直直线导轨（14）上并可沿着竖直直线导轨（14）做上下运动，所述横移固定板（12）与曲柄轴（15）固定连接，所述横移板（13）与横移固定板（12）固定连接，且横移板（13）上设有多个用于在待检管材转移过程中放置待检管材的卡口。

4.根据权利要求3所述的一种管材检测设备，其特征在于：所述检测机构包括称重单元（19）、长度测量单元（20）以及内外径检测单元（21），所述称重单元（19）用于获取待检管材的重量，所述长度测量单元（20）用于获取待检管材的长度，所述内外径检测单元（21）用于获取待检管材的内径、外径以及壁厚。

5.根据权利要求4所述的一种管材检测设备，其特征在于：包括所述称重单元（19）包括称重V型槽（24）、称重传感器（23）以及称重传感器固定板（22），所述称重传感器（23）通过称重传感器固定板（22）固定于称重V型槽（24）下方，所述称重V型槽（24）用于放置待检管材。

6.根据权利要求4所述的一种管材检测设备，其特征在于：所述长度测量单元（20）包括测长V型槽（26）、测长挡板（27）、测长气缸（28）、测长固定座（29）、测长直线导轨（30）以及接触式长度测量头（31）、测长尾部挡板（58），所述测长V型槽（26）、测长固定座（29）以及测长尾部挡板（58）均固定于机架（9）上，所述测长气缸（28）固定于测长固定座（29）上，所述测长直线导轨（30）安装于测长固定座（29）上，所述测长挡板（27）安装于测长直线导轨（30）上，且测长挡板（27）与测长气缸（28）的伸缩端实现固定连接，所述接触式长度测量头（31）安装于测长固定座（29）上，所述测长V型槽（26）用于放置待检管材。

7.根据权利要求4所述的一种管材检测设备，其特征在于：所述内外径检测单元（21）包括推料机构（32）、内外径检测测量腔（34）、转动盘（36）、驱动电机（37）、V型夹持块（38）、夹紧气缸（35）、限位块（39）、弹簧（40）、限位块气缸（41）、第一高精度测距传感器（42）、第二高精度测距传感器（43）、第三高精度测距传感器（44）、内径测量杆（33）以及转动销钉（45），所述推料机构（32）设置于机架（9）上并用于将横移板（13）传送来待检管材推动至检测点位置，所述内外径检测测量腔（34）固定于转动盘（36）上，所述转动盘（36）通过驱动电机（37）实现转动，所述V型夹持块（38）通过夹紧气缸（35）实现对待检管材的夹紧固定，所述夹紧气缸（35）固定于机架（9）上，夹紧气缸（35）与V型夹持块（38）固定连接，V型夹持块（38）设置于推料机构（32）与内外径检测测量腔（34）之间，内外径检测测量腔（34）的一侧设有便于待检管材伸入的开口，所述限位块（39）、弹簧（40）、限位块气缸（41）、第一高精度测距传感器（42）、第二高精度测距传感器（43）、第三高精度测距传感器（44）、内径测量杆（33）以及转动销钉（45）均设置于内外径检测测量腔（34）内，所述内径测量杆（33）的中部通过转动销钉（45）固定于内外径检测测量腔（34）的中心位置，且内径测量杆（33）能够以转动销钉（45）为轴做竖直平面的转动，内径测量杆（33）的头部设有球体，内径测量杆（33）的尾部通过弹簧（40）与内外径检测测量腔（34）实现固定连接，所述限位块气缸（41）固定于内外径检测测量腔（34）的内壁上，所述限位块（39）固定于限位块气缸（41）的伸缩端，且限位块（39）与内径测量杆（33）的接触点位于转动销钉（45）与内径测量杆（33）的尾部之间，所述第一高精度测距传感器（42）、第二高精度测距传感器（43）的探头分别对应于待检管材外壁的两个检测点，所述第三高精度测距传感器（44）的探头对应于内径测量杆（33）的尾部检测点。

8.根据权利要求1所述的一种管材检测设备，其特征在于：所述顶升机构包括合格导杆（46）、合格V型槽（47）、上顶气缸安装板（48）、合格管材顶升气缸（49）、不合格管材顶升气缸（50）、不合格导杆（51）、不合格斜板（52）、不合格出料板（53）、上料气缸（56）以及上料板（55），所述合格管材顶升气缸（49）与不合格管材顶升气缸（50）均安装于上顶气缸安装板（48）上，所述上顶气缸安装板（48）安装于机架（9）上，所述合格V型槽（47）与合格导杆（46）固定连接，所述合格导杆（46）与合格管材顶升气缸（49）的伸缩端实现固定连接，所述不合格斜板（52）与不合格导杆（51）固定连接，所述不合格导杆（51）与不合格管材顶升气缸（50）的伸缩端实现固定连接，所述不合格出料板（53）固定于机架（9）上，所述上料气缸（56）设置于机架（9）上，所述上料板（55）固定于上料气缸（56）的伸缩端。

9.一种管材检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：当待检管材经传输装置传送到传送槽中后，阻挡气缸启动并使进料阻挡块向下运动，截停待检管材，接着待检管材被横移气缸沿着管材传送平面板推送至管材传送平面板与下落阻挡块的夹缝处，启动下落阻挡块气缸，下落阻挡块向上运动，管材传送平面板与下落阻挡块的夹缝变大，待检管材在自身重力作用下垂直下落至待检测工位，其结构为V型槽，用于暂放待检管材

步骤2：横移板将接收工位的待检管材传送到称重工位，待检管材在称重工位完成重量检测后，横移板将待检管材传送至长度测量工位，待检管材完成长度测量后，横移板再将待检管材传送至内外径测量工位进行待检管材的内外径及壁厚测量，内外径及壁厚测量完成后，横移板将待检管材传送至合格槽内暂放；

步骤3：当待检管材测出的重量、长度、内外径大小及壁厚与标准管材存在一定的差值时，判定待检管材为不合格管材，进行步骤4，否则判定待检管材为合格管材，并进行步骤5；

步骤4：当待检管材为不合格管材时，不合格管材顶升气缸将不合格斜板往上顶，合格槽中暂放的不合格管材被不合格斜板顶出，被顶出的不合格管材沿着不合格斜板、不合格出料板排出，

步骤5：当待检管材为合格管材时，合格管材顶升气缸将合格槽上顶至上料板处，上料气缸将上料板往管材传送斜面板方向顶出，将合格管材从合格槽中推至管材传送斜面板上，合格管材在管材传送斜面板上依靠自身重力滑向传送槽，即完成检测的合格管材来自传送槽并最终又回到传送槽。

10.根据权利要求9所述的一种管材检测方法，其特征在于，所述步骤2中，待检管材的内外径及壁厚测量的具体过程为：

步骤2-1：限位块气缸推动限位块将内径测量杆顶住，使内径测量杆保持水平状态；

步骤2-2：待检管材由横移板传送至内外径测量工位，推料机构将内外径测量工位上的待检管材的管口推至内外径检测测量腔内，此时内径测量杆所在的直线正好与待检管材的轴心线重合，两个V型夹持块通过夹紧气缸将待检管材夹紧；

步骤2-3：限位块气缸带动限位块缩回，内径测量杆的尾部受到弹簧的拉力作用下，内径测量杆的头部球体翘起并紧贴于待检管材的内壁，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器分别对应于待检管材外壁上的两个测量点，而第三高精度测距传感器则对应于内径测量杆尾部上的测量点；

步骤2-4：转动盘在驱动电机的作用下开始旋转并带动内外径检测测量腔转动，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器开始对待检管材的表面距离进行测量，同时，内径测量杆的头部球体紧贴待检管材的内壁并沿着内壁做圆周运动，转动过程中待检管材内壁尺寸的波动由内径测量杆头部球体通过杠杆原理将摆动幅度传达到尾部测量点，第三高精度测距传感器通过内径测量杆的尾部测量点进行测量；

步骤2-5：旋转一周后，第一高精度测距传感器、第二高精度测距传感器所测量的数据通过算法分别对应一个平面数据图形，两数据图形结合可测量出待检管材的外径值、椭圆度、偏心值及波动值，同时再结合第三高精度测距传感器所测量的数据可通过算法计算出管材内径及壁厚。

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