石油管材内涂层厚度在线非接触式测量系统设计

第 6期 ( 总 第 1 8 7期 ) 2 0 1 4年 1 2月 机 械 工 程 与 自 动 化 ME C HANI C AL E NGI N E E R I NG ＆ AUT 0MAT I ON No ． 6 D e c ． 文 章 编 号 ： 1 6 7 2 - 6 4 1 3 ( 2 0 1 4 ) 0 6 - 0 1 3 9 — 0 3 石油管材 内涂层 厚度在 线非接触 式测量 系统设计 米 王 景 良 ，杨 丽 红 ( 上海理工大学 机械工程学院 ，上海 2 0 0 0 9 3 ) 摘 要 ：针对小 口径石油管材 内涂 层湿膜 厚度使 用轮规或梳规检测存在效率低 、精度差 、对膜表面有破坏等缺 点 ，提 出应用激光三角法测量 湿膜 厚度 。根 据光学成像原理及 几何学关 系结合边界条件 ，以系统 的最大灵敏 度作为 目标 函数求 出最优解 ，确定测量 系统的各 参数，并通过分析各参数对灵敏度 的影响确定其公差。优化 后的光学测量系统经 L i g h t To o l s软件 仿真 ，成像效果 良好，满足在线非接触式测量要求 。 关键词 ：激光三角法 ；非接触 ；测量系统 ；涂层厚度 中 图 分 类 号 ：TP 2 7 3 文 献 标 识 码 ：A 0 引 言 石 油管 材 内涂层 处 理是在 管 材 内壁 均 匀喷涂 改 性 环 氧 酚醛树 脂 ， 涂层 的厚 度往 往 决 定 了 防腐 蚀 体 系 的 使用寿命 ， 是 防腐涂层检测的重要指标口 ] 。涂层太薄， 防腐效果降低 ， 影响使用寿命 ； 涂层太厚 ， 不仅浪费涂 料 、 增加 成本 ， 而且涂 层 在 固化 时 产 生 的 内应 力 较 大 ， 导致涂膜发生开裂 ， 达不到防腐效果 。当前湿膜厚度 主要使用轮规 或梳规人工测量 ， 该方法效率低 、 精度 差 ， 破坏 湿膜 表 面 。激 光 三角 法 是 光 电检 测 中一 种 非 接触 式测 量 方法 ， 具有 体积 小 、 精度 高 、 速 度快 、 抗 干扰 能力 强 、 对 被 测 面要求 低等 特点 ， 被广 泛 应用 于工 业在 线 检 测_ 2 ] 。 目前 ， 市 面 上 激 光传 感 器 的尺 寸 较 大 ， 无 法满 足 内径 0 5 0 ． 8 mm～ 0 6 9 ． 8 5 mm 管 材 内涂 层 厚 度 的检测 ， 迫 切需要 开 发小 尺寸 、 小量 程 的激光 位 移传 感 器 。本 文应 用激 光 三 角 法原 理 ， 设计 了适 用 于 小 口 ......