國內(nèi)外大直徑不銹鋼管直線度測量方法的研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的直線度誤差測量方法大多基于接觸法，都是針對小型不銹鋼管道的檢測。國內(nèi)外常用的不銹鋼管直線度測量方法有以下幾種：杠桿法、指示劑法、無衍射光莫爾條紋檢測法、綜合量規(guī)檢測法、光軸法、步距計(jì)法、干涉法、角度差法等。通過對上述幾種小鋼管直線度測量方法的分析，可以得出。它們都是通過測量和記錄數(shù)據(jù)以及處理數(shù)據(jù)結(jié)果來獲得直線度誤差值，并且都是針對給定平面內(nèi)的直線度誤差測量的。被測程復(fù)雜，不適用于大口徑不銹鋼管的直線度測量。國內(nèi)外大直徑不銹鋼管等大型工件直線度測量的研究現(xiàn)狀如下：

2001年，天津大學(xué)精密測試技術(shù)與儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用半導(dǎo)體激光二極管和多傳感器測量大直徑不銹鋼管的截面信息，用于直線度測量。原理是通過圖像傳感器獲取多個截面尺寸和截面中心的三維空間坐標(biāo)，然后綜合獲取曲率中心坐標(biāo)和中心軸線，最后進(jìn)行誤差評估，得到直線度誤差。這種測量方法的突出優(yōu)點(diǎn)是大量程，非接觸、測量速度快、系統(tǒng)靈活性好等。但是，由于傳感器數(shù)量有限，只有三到五個，采樣點(diǎn)有限，無法反映大口徑不銹鋼管體的整體情況，測量精度有限。測量數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)處理，圖像傳感器配合激光，成本較高。

吉林北捷凱傳動軸有限公司于2006年對微型汽車傳動軸焊接用無縫鋼管的直線度進(jìn)行了測量。采用的方法是：根據(jù)鋼管的直徑和允許的最大直線度誤差值確定兩平行平面的相對位置，使兩平行平面之間的距離等于鋼管直徑和允許的最大直線度誤差值之和。平行的下表面與水平面形成一定的傾角。在自鎖范圍內(nèi)，避免打滑，允許大口徑不銹鋼管在兩個平面內(nèi)滾動。如果旋轉(zhuǎn)直徑小于兩個平行平面之間的距離，則直線度被認(rèn)為是合格的，并且它們可以平滑地通過兩個平行平面，進(jìn)入盛料區(qū)，而相反是不合格的，如示意圖如圖1.3所示。該方法的突出優(yōu)點(diǎn)是測量原理簡單，使用方便，但其缺點(diǎn)是測量精度低，接觸測量，不能實(shí)現(xiàn)大直徑不銹鋼管軸線直線度的測量，鋼管直線度的定量測量，也不利于鋼管的批量檢測。

2008年，蘭州理工大學(xué)程材料科學(xué)與工程學(xué)院的王宏等人進(jìn)行了“基于虛擬儀器的大直徑焊管形位誤差檢測系統(tǒng)”的研究，其測量原理圖如圖見1.4。原理是：克服了電機(jī)1通過相應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu)帶動被測大直徑不銹鋼管旋轉(zhuǎn)的問題；傳感器組4安裝在固定板5上，固定板5固定在可沿大直徑不銹鋼管軸向移動的導(dǎo)軌滑塊上，這樣當(dāng)大直徑不銹鋼管旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器測量組沿鋼管軸向移動，螺旋采集鋼管表面的形狀和位置參數(shù)。在鋼管軸向放置三個位移傳感器，采集大直徑不銹鋼管的母線數(shù)據(jù)，測量母線直線度，用另外三個傳感器測量鋼管的圓度，將位移傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)溫州不銹鋼管進(jìn)行處理，得到直線度和圓度誤差

在國際直線度測量研究中，高精度和普通精度的界限是0.5 m/m，高于0.1 m/m被認(rèn)為是世界領(lǐng)先的，美國，國家統(tǒng)計(jì)局勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)室、日本大學(xué)等實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的國際研究水平超過0.1 m/m。當(dāng)然，大直徑不銹鋼管的直線度誤差不需要達(dá)到上述高精度水平。一般來說，大直徑不銹鋼管的直線度誤差精度要求在1-2m/m范圍內(nèi)。國外對高精度導(dǎo)軌等大型工件的直線度測量進(jìn)行了大量的研究，所采用的方法精度有了很大的提高。然而，這些方法大多適用于工件平面方向的直線度測量，不適用于大直徑不銹鋼管軸向的直線度測量。

2006年，日本東北大學(xué)和韓國科技學(xué)院聯(lián)合研究了“雙導(dǎo)軌平行度和直線度的超高精度測量”。溫州不銹鋼管廠家它使用三個高精度位移探測器ADE  3401，放置在一個可滑動的平臺上，探測器P1和PZ用于測量平行度，探測器P3用于測量導(dǎo)軌的直線度。激光干涉儀(安捷倫5529A)用于測量滑動平臺的偏轉(zhuǎn)角。該算法有效消除了因測量平臺傾斜引起的測量誤差，通過實(shí)驗(yàn)直線度精度達(dá)到0.05um。測量示意圖如圖顯示在第5 (a)圖中，測量裝置圖如圖顯示在第1.5 (b)圖中。這種測量方法的突出優(yōu)點(diǎn)是測量精度高，在直線度測量領(lǐng)域已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。但其缺點(diǎn)是程測量比較復(fù)雜，其適用范圍主要是高精度導(dǎo)軌的測量，不適用于本課題中大口徑不銹鋼管的批量直線度測量。用這種方法測量鋼管空間軸線的直線度也很困難。