Пристрій для вимірювання середнього діаметра круглих виробів

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при производстве и контроле качества труб большого диаметра для магистральных трубопроводов, обечаек, колец и других круглых изделий, подвергающихся в процессе их производства или использования дополнительной деформации, а также при раскрое круглых заготовок по объему. К точности среднего диаметра торцов труб для магистральных трубопроводов предъявляются большие требования, что связано с необходимостью качественной сварки труб между собой. По ГОСТ 10701-76 средний диаметр определяют через периметр, для чего и используют различного рода рулетки и механические измерители периметра, которые не удовлетворяют требованиям автоматического производства и контроля труб. Известны бесконтактные измерители диаметра в нескольких направлениях, однако они не позволяют с достаточной точностью измерять средний по сечению диаметр из-за малого количества отсчетов по углу. Известны устройства, непрерывно определяющие диаметр в функции угла с последующим вычислением среднего диаметра за 1 /2 оборота датчика вокруг проката. Такие устройства механически очень сложны и реализованы только до диаметров 114 мм, в то время как диаметр труб для магистральных тр убопроводов лежит в пределах 426-1620 мм. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения размеров сечения круглого проката и труб, содержащее измеритель диаметра, вычислительный блок, индикатор, соединен с выходом вычислительного блока, роликовый механизм поворота и датчик угла поворота, связанный с ним, позволяющее определить средний диаметр трубы при ее повороте на 180°. Недостатком прототипа является низкая точность измерения среднего диаметра в случае повышенной овальности контролируемых изделий вследствие неточности фиксации момента окончания поворота труб на 180° из-за их проскальзывания на роликовых механизмах поворота, изменения номинального диаметра, други х причин. Погрешность измерения среднего диаметра по указанной причине составляет где Ψ - фактический уклон поворота трубы, за который производится усреднение; - показания измерителя диаметра до начала поворота трубы; - то же при повороте на угол Ψ; - средний диаметр трубы. Особенно велика погрешность измерения среднего диаметра заготовок прямо-шовных труб номинального диаметра 1220 и 1420 мм, поступающих на экспандирование (последнюю формообразующую технологическую операцию), поскольку овальность таких заготовок с целью получения качественных продольных шво в поддерживается в пределах 60-80 мм. При этом в соответствии с формулой (1), когда тр уба в исходном угловом положении оказывается расположенной так, что ее диаметр максимален или минимален, погрешность измерения среднего диаметра при Ψ- 180° = =±5° достигает ±1,1 мм. Это недопустимо много для управления процессом экспандирования, в результате которого должна быть обеспечена точность диаметра торцов готовых тр уб в пределах ±2 мм. Целью изобретения является повышение точности измерения среднего диаметра за счет привязки начала интервала усреднения диаметра к такому угловому положению трубы, при котором ее диаметр ориентировочно равен среднему диаметру (при этом в соответствии с формулой (1) погрешность измерения существенно уменьшается). Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения размеров сечения круглого проката и труб, содержащее измеритель диаметра, вычислительный блок, индикатор, соединенный с выходом вычислительного блока, роликовый механизм и датчик угла поворота, связанный с ним, дополнительно снабжено последовательно соединенными распределителем, блоком памяти и коммутатором, информационный вход распределителя соединен с измерителем диаметра, установочный - с датчиком угла поворота, выход коммутатора соединен с входом вычислительного блока, который выполнен в виде узла усреднения, элемента памяти и компаратора, вход узла усреднения соединен с первым входом компаратора, первый выход узла усреднения через элемент памяти соединен со вторым входом компаратора, выход компаратора подключен к переключающему входу узла усреднения, вход узла усреднения является входом вычислительного блока, второй выход узла усреднения - выходом вычислительного блока. На фиг.1 показана блок-схема устройства для измерения среднего диаметра; на фиг.2 - диаграмма его работы. Устройство содержит измеритель 1 диаметра, роликовый механизм поворота 2, датчик 3 угла поворота, распределитель 4, блок 5 памяти, коммутатор 6, вычислительный блок 7, индикатор 8. В вычислительный блок 7 входят узел 9 усреднения, компаратор 10, элемент 11 памяти. Труба 12 лежит на роликах механизма поворота 2. Выход измерителя 1 диаметра подключен к информационному входу распредели-, теля 4. Выход датчика 3 угла поворота соединен с установочным входом распределителя 4.N выходов распределителя 4 соединены с N входами блока 5 памяти. N выходов блока 5 памяти подключены к N входам коммутатора 6, а его выход соединен со входом узла 9 усреднения и первым входом компаратора 10. Второй вход компаратора 10 соединен с выходом элемента 12 памяти. Первый выход узла 9 усреднения подключен ко входу элемента 11 памяти, второй его выход - ко входу индикатора 8. Выход компаратора 10 подключен к переключающему входу узла 9 усреднения. Ось датчика 3 угла поворота соединена с осью ролика механизма поворота 3, Величина N равна количеству импульсов, вырабатываемых датчиком 3 угла поворота при повороте трубы на 360° в номинальных условия х, и должна быть четным числом. Устройство для измерения среднего диаметра работает следующим образом. В исходном положении распределитель 4 соединяет выход измерителя 1 диаметра с первой ячейкой блока 5 памяти'. После включения роликового механизма труба 12 начинает поворачиваться, датчик 3 угла поворота начинает вырабатывать импульсы, вызывающие переключение распределителя 4, и в ячейки блока 5 памяти записываются последовательно фактические диаметры D 1 трубы, измеренные измерителем 1 диаметра (рис.2). После поворота трубы ориентировочно на 360° во всех N ячейках блока 5 памяти записаны значения диаметра в функции угла поворота. Далее производится анализ полученных данных D1. На первом этапе производится определение среднего значения -диаметра по всем N измерениям в результате передачи их из блока памяти через коммутатор 6 в узел 9 усреднения Поскольку фактический угол поворота трубы за N измерений отличается от 360° вследствие проскальзывания трубы на роликах, отличия ее диаметра от номинального и других причин, то полученная величина отличается от действительной D Из графика на фиг.2 видно, что погрешность тем больше, чем больше фактический угол поворота трубы за N измерений отличается от 360° и чем больше значение диаметра в точке начала (конца) интервала усреднения отличается от действительного вследствие овальности трубы и ее случайного начального углового положения на механизме поворота. Полученное значение образуется на первом (правом на фиг.1) выходе узла 9 усреднения, запоминается в элементе 11 памяти, подается на второй вход компаратора 10 и является для него пороговым. На втором этапе анализа результатов измерения коммутатор 6 последовательно выдает значения диаметров из блока 5 памяти на первый вход компаратора 10, начиная с D1. Как только значение диаметра DK пересечет пороговый уровень Dср(N) с выхода компаратора 10 на переключающий вход узла 9 усреднения подается стартовый сигнал (фиг.26), и начинается усреднение поступающи х с выхода коммутатора 6 данных. Усреднение производится по N/2 результатам измерения диаметра (фиг.2в), т.е. ориентировочно за 180°, что обеспечивается внутренним счетчиком узла 9. Полученный результат образуется на втором (левом на фиг.1) выходе узла 9 усреднения и отображается индикатором 8. При необходимости на индикаторе можно отображать также величину периметр. Поскольку усреднение на втором этапе начинается и заканчивается при значениях диаметраблизких к среднему, то погрешность измерения периметра вследствие отличия фактического угла поворота трубы от номинального значения 180° будет существенно меньше, чем при произвольном положении начала интервала усреднение, ориентировочно во столько раз, во сколько половина значения овальности будет больше погрешности измерения среднего диаметра в устройстве-прототипе. Для приведенных выше данных уменьшение соответствующей составляющей погрешности составляет около 30 раз. Из изложенного следует, что предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерения среднего диаметра, что повысит качество труб для магистральных трубопроводов, других круглых изделий, а также уменьшит разброс при раскрое по объему.