本公開一般涉及管材生產和檢測領域，具體涉及石英玻璃管的生產和檢測領域，尤其涉及應用于石英玻璃管的管材固定組件及管材檢測裝置和方法

背景技術：

隨通訊光纖制造工藝和成本控制技術的不斷發(fā)展，對光纖預制棒用石英管材的幾何指標要求日益嚴格，管材需要進行直徑、壁厚、彎曲度、橢圓度等參數的檢測，在用檢測設備對石英管材進行檢測的過程中，需要將石英管材進行固定，現有技術中，采用三爪方式夾持石英玻璃管進行固定，通過三爪卡盤對石英玻璃管進行夾持定位，旋轉電機驅動石英玻璃管軸向旋轉，行走電機通過控制柜控制，驅動檢測裝置平臺往復運動進行石英玻璃管的檢測。

上述石英管玻璃管檢測方法的缺點是設備加工精度要求高，安裝定位繁瑣耗時較長；上述石英玻璃管固定方式的缺點是卡爪容易導致石英玻璃管破損，原因是：1)石英玻璃管本身屬于脆性材質，易損；2)卡爪為剛性材質，易損傷管材；2)在三爪卡盤定位時，螺栓的擰緊力不可控。

上述石英玻璃管材的檢測方法和裝置對石英玻璃管的各個參數的檢測繁瑣且成本高；檢測精度低。

技術實現要素：

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種不會對石英玻璃管造成損傷的管材固定組件和管材檢測裝置。

第一方面本申請?zhí)峁┮环N管材固定組件，該組件包括兩個相對放置的管材支撐機構；所述管材支撐機構包括：支撐基座、兩根水平穿過所述支撐基座且通過鏈條或傳送帶連接的旋轉軸、位于支撐基座一側用于驅動任一旋轉軸轉動的旋轉電機和固定在兩個旋轉軸位于支撐基座另一側端部的支撐輪；兩個管材支撐機構的支撐輪相對設置。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述支撐輪的圓周面上開設有用于填充柔性材質的環(huán)形槽。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述支撐基座與所述支撐輪對應的側面向上伸出有用于擋住管材端部的擋板。

第二方面本申請?zhí)峁┮环N管材檢測裝置，該裝置包括上述任意一種管材固定組件，還包括支架、設置在支架上端面的滑軌、可滑動地固定在滑軌上的管材檢測機構和固定在支架上用于驅動管材檢測機構沿著滑軌移動的驅動裝置；兩個管材支撐機構可滑動地固定在滑軌上且位于所述管材檢測機構的兩側。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述管材檢測機構包括跨在管材上的檢測架、固定在檢測架上的控制器、可上下滑動地固定在檢測架上的傳感器固定板、固定在傳感器固定板兩端且位于檢測架兩側的激光發(fā)射傳感器和激光接收傳感器、固定在檢測架上端的用于驅動傳感器固定板上下移動的測徑運動電機；所述控制器與激光發(fā)射傳感器、激光接收傳感器和測徑運動電機信號連接。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述檢測架的兩側對應所述激光發(fā)射傳感器和激光接收傳感器開設有兩道供光束穿過的縫隙。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述管材檢測機構還包括可上下滑動地固定在檢測架頂端的測厚傳感器和驅動測厚傳感器上下移動的測厚電機；所述測厚傳感器和測厚電機與所述控制器信號連接。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述控制器還與所述驅動裝置和旋轉電機信號連接。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述驅動裝置包括固定在支架一端的移動電機、通過移動電機驅動轉動的絲杠和固定在絲杠上的滑塊；所述管材檢測機構固定在所述滑塊上。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述驅動裝置包括固定在支架一端的液壓缸和固定在液壓缸活塞桿上的滑塊；所述管材檢測機構固定在所述滑塊上。

第三方面本申請還提供一種管材檢測方法，該方法包括：

S10、獲取管材參考外徑d₀、支撐輪的半徑r₀、管材的約定轉速V₀、管材長度L、取樣時間t₀、每圈取樣次數m和總共取樣組數n；

S21、根據管材長度L和檢測機構的當前位置確定檢測機構的移動位移，控制驅動裝置驅動檢測機構根據確定的移動位移移動到起始位置并存儲檢測機構當前的位置信息；

S22、根據測徑電機的當前位置以及管材的參考外徑d₀、確定測徑電機的移動位移；控制測徑電機根據移動位移移動到檢測位置并存儲測徑電機的當前位置信息；

S23、根據管材的參考外徑d₀、支撐輪的半徑r₀以及管材的約定轉速V₀確定旋轉電機的轉速V₁；結合每圈取樣次數m確定旋轉電機的間隔運行時間t₁；

S24、將當前圈取樣次數和取樣組數置零；

S25、根據管材長度L和取樣組數n確定檢測機構的運行設定間隔距離△Z；

S30、控制旋轉電機以轉速V₁運轉間隔運行時間t₁后停止運行取樣時間t₀；

S40、在取樣時間t₀內接收激光接收傳感器的信號，計算當前位置的管材外徑數據并存儲；

S50、將當前圈取樣次數加1并存儲；

S60、判斷當前圈取樣次數是否等于m；若是執(zhí)行步驟S70，若否則執(zhí)行步驟S30；

S70、將當前圈取樣次數置零，當前取樣組數加1；

S80、判斷當前取樣組數是否等于n；若是則執(zhí)行步驟S90；若否則執(zhí)行步驟S100；

S90、當前取樣組數清零；根據存儲的激光接收傳感器的信號計算管材的在各個取樣點的外徑；根據激光接收傳感器的信號以及各個取樣點的外徑計算管材的橢圓度和彎曲度；

S100、控制驅動裝置驅動檢測機構運行設定間隔距離△Z后執(zhí)行步驟S30。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述的管材檢測方法還包括：

所述步驟S10還包括獲取管材的參考壁厚h₀；

所述步驟S22還包括根據測厚電機的當前位置確定測厚電機的移動位移；控制測厚電機根據移動位移移動到檢測位置并存儲測厚電機的當前位置信息；

所述步驟S40還包括在取樣時間t₀內接收測厚傳感器的信號，計算當前位置的管材壁厚數據并存儲；

所述步驟S90還包括根據存儲的測厚傳感器的信號計算管材的在各個取樣點的壁厚；根據各個取樣點的壁厚計算管材的偏壁度。

本申請通過設計一種管材固定組件，將管材放置在兩個平齊同向轉動的支撐輪上，通過兩個支撐輪支撐管材并帶動管材轉動，避免了對管材進行夾持，同時本申請的管材固定組件安裝簡單快捷，機加工精度要求低，避免了出現石英玻璃管破損。

本申請?zhí)峁┑墓懿臋z測組件對石英玻璃管幾何參數的測量及采集自動完成，節(jié)省大量的人工成本且準確度高，且可對石英玻璃管中間部分的幾何參數進行檢測。同時本申請?zhí)峁┑墓懿臋z測組件通過沿著轉動的管材移動的傳感器實現管材長度方向上的直徑、壁厚的測量，同時還可以通過對管材長度方向上的測量數值進行計算得到管材的橢圓度、偏壁度和彎曲度等參數；因此本申請?zhí)峁┑墓懿臋z測組件檢測經度高，檢測參數全面，檢測效率高，安裝簡單快捷，機加工精度要求低，且不會出現石英玻璃管破損問題。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1是本申請第一種實施例的結構示意圖；

圖2是圖1中支撐輪的結構示意圖；

圖3為本申請第二種實施例的結構示意圖；

圖4是圖3中管材檢測機構的結構示意圖；

圖5是本申請第三種實施例的流程圖；

圖6是本申請第四種實施例的流程圖。

10、管材支撐機構；20、支架；30、管材檢測機構；40、驅動裝置；50、管材；11、支撐基座；12、旋轉電機；13、支撐輪；14、柔性材質；15、擋板；60、滑軌；31、檢測架；32、傳感器固定板；33、激光發(fā)射傳感器；34、激光接收傳感器；35、測徑運動電機；36、測厚傳感器；37、測厚電機；41、移動電機；42、絲杠。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發(fā)明，而非對該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。

本申請?zhí)峁┑墓懿墓潭ńM件的一種實施例中，該組件包括兩個相對放置的管材支撐機構10；如圖1所示所述管材支撐機構10包括：支撐基座11、兩根水平穿過所述支撐基座11且通過鏈條或傳送帶連接的旋轉軸、位于支撐基座11一側用于驅動任一旋轉軸轉動的旋轉電機12和固定在兩個旋轉軸位于支撐基座11另一側端部的支撐輪13；兩個管材支撐機構10的支撐輪13相對設置。兩個支撐輪之間可以放置直徑大于二者之間徑向距離的管材，管材的兩端分別放置在兩個管材支撐機構10的兩個支撐輪13之間；管材兩端的兩個支撐輪13的同步同向轉動可帶動管材旋轉。支撐輪13與管材之間是接觸連接，沒有夾緊力，因此支撐輪13不會對管材造成損傷。

上述兩個管材支撐機構10的旋轉電機采用伺服同步電機以保證兩個管材支撐機構10的支撐輪13保持同步轉動。

如圖2所示，在一優(yōu)選實施例中，所述支撐輪13的圓周面上開設有用于填充柔性材質14的環(huán)形槽；柔性材質14可以是聚四氟乙烯或尼龍或O型橡膠圈，柔性材質可進一步避免支撐輪13劃傷管材的表面，還可加大支撐輪13與管材之間的摩擦力，從而提高支撐輪13對管材的轉動驅動力。

在一實施例中，每個支撐輪13上設有兩個環(huán)形槽，且環(huán)形槽的深度為0.5mm-1.5mm。

在一優(yōu)選實施例中，所述支撐基座11與所述支撐輪13對應的側面向上伸出有用于擋住管材端部的擋板15。擋板15的設計可以避免管材在轉動過程中軸向移動；在其他實施例中，也可將旋轉軸安裝在支撐基座11的中部，使得支撐輪13低于支撐基座11的頂面，從而使得支撐基座的側面起到擋住管材端部的作用。

上述管材固定組件既可以用于石英玻璃管的檢測，也可以用于其他材質管材的噴涂和檢測等等其他用途。

如圖3所示本申請?zhí)峁┑牡诙N實施例所示，本申請?zhí)峁┮环N管材檢測裝置，該裝置包括上述任意一種管材固定組件，還包括支架20、設置在支架20上端面的滑軌60、可滑動地固定在滑軌60上的管材檢測機構30和固定在支架20上用于驅動管材檢測機構30沿著滑軌60移動的驅動裝置40；兩個管材支撐機構10可滑動地固定在滑軌60上且位于所述管材支撐機構10的兩側。管材檢測機構30在驅動裝置40的驅動下沿著滑軌60移動，從而對管材長度方向上的各個參數進行測量。

如圖4所示，在一優(yōu)選實施例中，所述管材檢測機構30包括跨在管材50上的檢測架31、固定在檢測架31上的控制器、可上下滑動地固定在檢測架31上的傳感器固定板32、固定在傳感器固定板32兩端且位于檢測架31兩側的激光發(fā)射傳感器33和激光接收傳感器34、固定在檢測架31上端的用于驅動傳感器固定板32上下移動的測徑運動電機35；所述控制器與激光發(fā)射傳感器33、激光接收傳感器34和測徑運動電機35信號連接。

激光發(fā)射傳感器33發(fā)射的光束穿過管材50，激光接收傳感器34接收的光束會在管材50的頂端和底端形成分界點，位于中部的分界區(qū)的寬度即為管材50的外徑。同時控制器可根據預輸入程序的管材外徑標準值自行計算出激光發(fā)射傳感器33和激光接收傳感器34的上下位置，控制測徑運動電機35上下移動來調節(jié)光束覆蓋住管材50。在測量不同長度的管材的時候，可人工移動兩個管材固定支撐機構10的相對位置使得管材正好放置在兩個管材固定支撐機構10之間。

在一優(yōu)選實施例中，所述檢測架31的兩側對應所述激光發(fā)射傳感器33和激光接收傳感器34開設有兩道供光束穿過的縫隙。

在一優(yōu)選實施例中，所述管材檢測機構30還包括可上下滑動地固定在檢測架頂端的測厚傳感器36和驅動測厚傳感器36上下移動的測厚電機37；所述測厚傳感器36和測厚電機37與所述控制器信號連接。測厚傳感器36為激光測厚傳感器。

測厚傳感器36發(fā)射窗口的光束穿過管材50，通過鏡面反射原理在測厚傳感器36接收窗口會收到兩束光，兩束接收光的距離差值即為管材50的壁厚。同時控制器可根據預輸入程序的管材壁厚標準值自行計算出測厚傳感器36的上下位置，控制測厚運動電機37上下移動來調節(jié)測厚傳感器36可接收到管材50反射的兩束光。

控制器可根據管材的厚度、外徑以及管材旋轉和管材檢測機構30移動的過程中中間數據的統(tǒng)計和檢測可計算得到管材的彎曲度、橢圓度、偏壁等幾何參數。

在一優(yōu)選實施例中，所述控制器還與所述驅動裝置40和旋轉電機12信號連接?？刂破骺筛鶕y量數值通過調節(jié)旋轉電機12的轉速來調整管材50的旋轉速度，通過控制驅動裝置40來調整管材檢測機構30的移動速度，使得以上檢測數值更加精準。

在一優(yōu)選實施例中，所述驅動裝置40包括固定在支架20一端的移動電機41、通過移動電機41驅動轉動的絲杠42和固定在絲杠42上的滑塊；所述管材檢測機構30固定在所述滑塊上。

在一優(yōu)選實施例中，所述驅動裝置40包括固定在支架20一端的液壓缸和固定在液壓缸活塞桿上的滑塊；所述管材檢測機構30固定在所述滑塊上。在其他實施例中，所述驅動裝置40也可以是驅動管材檢測機構30移動的其他結構。

如圖5本申請?zhí)峁┑牡谌N實施例的流程圖所示，本申請?zhí)峁┑墓懿臋z測方法包括：

S10、獲取管材的參考外徑d₀、支撐輪的半徑r₀、管材的約定轉速V₀、管材長度L、取樣時間t₀、每圈取樣次數m和總共取樣組數n；管材的參考外徑d₀和管材長度L指的是管材加工時候的標準外徑和長度；

S21、根據管材長度L和檢測機構的當前位置確定檢測機構的移動位移，控制驅動裝置驅動檢測機構根據確定的移動位移移動到起始位置并存儲檢測機構當前的位置信息；

S22、根據測徑電機的當前位置以及管材的參考外徑d₀、確定測徑電機的移動位移；控制測徑電機根據移動位移移動到檢測位置并存儲測徑電機的當前位置信息；

S23、根據管材的參考外徑d₀、支撐輪的半徑r₀以及管材的約定轉速V₀確定旋轉電機的轉速V₁；結合每圈取樣次數m確定旋轉電機的間隔運行時間t₁；柔性材質使得支撐輪與管材之間的相對滑動可以忽略，V₁按照以下計算公式得到V₁＝V₀*π*d₀/2*π*r₀。

S24、將當前圈取樣次數和取樣組數置零；

S25、根據管材長度L和取樣組數n確定檢測機構的運行設定間隔距離△Z；△Z＝L/n；

S30、控制旋轉電機以轉速V₁運轉間隔運行時間t₁后停止運行取樣時間t₀；

S40、在取樣時間t₀內接收激光接收傳感器的信號，計算當前位置的管材外徑數據并存儲；

S50、將當前圈取樣次數加1并存儲；

S60、判斷當前圈取樣次數是否等于m；若是執(zhí)行步驟S70，若否則執(zhí)行步驟S30；

S70、將當前圈取樣次數置零，當前取樣組數加1；

S80、判斷當前取樣組數是否等于n；若是則執(zhí)行步驟S90；若否則執(zhí)行步驟S100；

S90、當前取樣組數清零；根據存儲的激光接收傳感器的信號計算管材的在各個取樣點的外徑；根據激光接收傳感器的信號以及各個取樣點的外徑計算管材的橢圓度和彎曲度；

在測量過程中，每一個截面上通過轉動管材會取樣多個不同角度的直徑，取其中最大值最小值的差值即為本截面的橢圓度，測量過程中多個截面進行測量，這些截面中橢圓度的最大值即為測量管材的橢圓度。

測量過程中，激光發(fā)射傳感器發(fā)射光束的中心點為傳感器零點，激光接收傳感器感應管材的上邊緣位置信號和下邊緣位置信號，通過計算管材上邊緣或下邊緣相對于傳感器零點的距離，在管材轉動中取樣多個不同角度的距離，取其中最大距離與最小距離的差值，在多個截面的測量中取差值的最大值，除以產品的長度的結果為產品的彎曲度。

S100、控制驅動裝置驅動檢測機構運行設定間隔距離△Z后執(zhí)行步驟S30。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述的管材檢測方法還包括：

所述步驟S10還包括獲取管材的參考壁厚h₀；

所述步驟S22還包括根據測厚電機的當前位置確定測厚電機的移動位移；控制測厚電機根據移動位移移動到檢測位置并存儲測厚電機的當前位置信息；

所述步驟S40還包括在取樣時間t₀內接收測厚傳感器的信號，計算當前位置的管材壁厚數據并存儲；

所述步驟S90還包括根據存儲的測厚傳感器的信號計算管材的在各個取樣點的壁厚；根據各個取樣點的壁厚計算管材的偏壁度。

在測量過程中，每一個截面上通過轉動管材會取樣多個不同角度的壁厚，取其中最大值最小值的差值即為本截面的偏壁度，測量過程中會分多個截面進行測量，這些截面中偏壁度的最大值即為測量管材的偏壁度。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發(fā)明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。