专利名称：非接触式管壁厚度测量装置和管壁厚度测量的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非接触式管壁厚度测量装置以及非接触式管壁厚度测量，其中尤其是利用烧蚀激励的超声波测量管壁厚度。
背景技术：
例如EP 1 102 033 A2就公开了这种非接触式管壁厚度测量装置和管壁厚度测量，其中多个激光超声波测量头也可以共同围绕管材摆动，将可摆动的测量头单独以可以调节的方式布置在不同的角位置之中，使得操作人员或机器操作者可以在运行过程中偏离能够以正常分辨率进行测量的正常位置适当调整扫描仪的角位置，从而能够在管材的一定长度上形成密集的测量网格，并且实际上可以放大显示管材局部截面。这样就可以增大圆周方向的分辨能力。
发明内容
就这种现有技术而言，本发明的任务在于提供一种结构简单、非接触式管壁厚度测量装置，其中利用烧蚀激励的超声波测量管材的壁厚。采用一种具有至少两个超声波测量头、非接触式管壁厚度测量装置，其中利用烧蚀激励的超声波测量管材的壁厚，即可解决这一任务，所述管壁厚度测量装置的特征在于， 将两个超声波测量头布置在可以围绕摆动轴线摆动的共用的摆动架上。共用的摆动架一方面能够实现比较简单的结构，因为不必通过相应的控制器来同步测量头的摆动运动。此外对于通常并不需要太大速度的摆动运动而言，如果以适当方式设计管壁厚度测量装置，那么只要一个共用的驱动器即可。视本发明的具体实施方式
而定，可想而知，摆动架也可以围绕待测量管材执行旋转运动来替代摆动运动。尤其对于光导体而言，由于存在某些限制，或者必须采取其它一些措施，因此同样也适宜多次围绕待测量管材运动，以便在多次圆弧形运动之后改变方向。旋转圈数取决于能够围绕在工件铺设的导线长度。这里所述的“摆动”指的是具有适当速度、且某些情况下可以改变其旋转方向的旋转运动。在首先放弃增大周向分辨能力的情况下，就能以结构简单的方式，通过共用的摆动架保证稳定的摆动过程。利用激光超声波壁厚测量方法，可以运用测定超声波传播时间的经典原理。由于声速是已知量，因此可以根据超声波脉冲穿过管壁的时间来得出壁厚。使用不仅能激励而且也能探测超声波脉冲的光学方法，就可以与被测物之间保持一定的热安全距离布置测量头，从而能够在量级为1000°c的温度下进行高温壁厚测量。对于激励例如可以将指向被测物或管材的一种二极管脉冲激光器或者闪光灯脉冲激光器产生的高能红外谱光脉冲射向表面，并且在这里被吸收，其中大部分导致极薄的表面层蒸发。例如可将频率为50HZ或更高、尤其优选大约为IOOHz的激光射向管材表面。这样就会从管材表面产生垂直于管材表面进入管壁之中的超声波脉冲。所产生的超声波脉冲被管材内表面反射，重新回到外表面， 再次被反射，以此类推，从而在管材中出现振幅逐渐减小的超声回波序列。当然除了激光烧蚀之外，也可以用其它方式来产生激励超声波的烧蚀，例如可以采用磁能或者其它电磁效应。可想而知同样也可以中子或质子进行照射。所谓烧蚀激励的超声波，指的是在工件中激励超声波，其中至少部分剥蚀薄的表面层。反射超声波脉冲在管材外表面上产生振动，其可以借助第二激光器在连续光工作中利用多普勒效应以非接触方式进行检测。与光频率相比频率很低的超声振动会导致材料表面所反射的光出现频率调制。因此超声波信号的载体就是该反射光或者反射光锥， 通过强光的会聚透镜和光波导体将其提供给光解调器(例如共焦法布里-珀罗干涉仪 (Fabry-Perot-Interferometer))，然后其输出信号就会包含超声回波序列。可以按照已知的方式对该信号继续进行放大、滤波和分析，最终可以获得输出信号形式的壁厚值，在属于系统的计算机中对其进行继续处理，尤其可以将其用来控制前置的轧机。显而易见，除了可利用激光或干涉来探测超声波之外，也可以使用能够检测传播时间信号的任何一种其它超声波测量方法。当然也可通过管材内壁的反射，最终通过传播时间信号求出双倍的壁厚。可以通过所述的摆动过程使得测量头围绕管材呈圆形运动，从而能够检查管材、 例如无缝管材的质量，其通常在三个变形阶段中在斜轧机中进行穿孔、在阿塞尔(Assel) 轧机、连续轧机或其它轧机中进行拉伸、然后在定径机或者张力减径机中进行精轧后制成。 优选根据所用轧机的类型以及轧辊布局和其它作用于工件的组件布局所确定的对称性来决定测量头的数量。以这种方式可以有针对性地检查那些特别容易产生缺陷的区域。适宜按照测量头的数量以360°的若干分之一进行摆动。若采用两个测量头，则优选大致摆动大约180° ；若采用三个测量头，则优选大致摆动大约120° ；若采用四个测量头，则摆动大约90°，以此类推。因此从静止位置开始，两个测量头的摆动角度为士 90°， 三个测量头的摆动角度为士60°，四个测量头的摆动角度为士45°。通�？筛莶饬客返氖喀羌扑惆诙嵌劝诙嵌�=士360° /2η。视本发明的具体实施方式
而定，相邻测量头的摆动路径当然也可以重叠。可想而知，视待测量的工件而定，同样也可以不检测工件的某些区域。如前所述，也可以采用比较大的摆动角度，这种情况下有利地可以转动多圈。此时测量区域将会重叠，并且可以形成完整的图像，特别有利的是不必频繁改变旋转方向。另一方面来说，尤其当只要考虑有缺陷的某些部位时，也可以采用比较小的摆动角度。另一方面在改变旋转方向时出现的力比较大，从而尤其当摆动运动很小时不需要很大的装置。鉴于这个原因，最好将超声波测量头中至少一个测量头以能够运动的方式布置在摆动架上。对于较小的运动，可以使得布置在摆动架上可以运动的超声波测量头独立运动， 为此必须使得明显小得多的质量运动，从而一方面可以使用较小的装置，另一方面能够达到较高的频率。尤其也可以调整测量头，使之匹配于局部存在的差别。尤其能够以相对于摆动轴线径向运动的方式将超声波测量头布置在摆动架上，例如这样就能局部补偿待测量管材相对于摆动轴线的偏心位置。尤其当存在偏心位置时，可以使得相应的超声波测量头与待测量工件之间保持恒定的距离地导引。这样尤其能够在任何测量时刻以尽可能最优地将超声波测量头对准工件。这尤其与其距离有关。除此之外，还可以利用能够相对于摆动轴线的径向运动，使得非接触式管壁厚度测量装置快速适应不同的管径。作为补充或替代方案，还可以将超声波测量头以能够围绕偏离摆动轴线的俯仰轴线运动的方式布置在摆动架上。这样超声波测量头就能够独立执行俯仰运动，这种俯仰运动同样也可以具有较高的频率，因为单独该测量头的质量明显小于所有测量头与摆动架的质量。俯仰轴线尤其可以平行于摆动轴线，这样一方面可保证结构特别简单，并且便于进行调整。就此而言，俯仰轴线当然也可以在摆动轴线上，或者在摆动轴线附近，这要看超声波测量头和摆动架之间的具体传动机构布局而定，或者要看相应超声波测量头在摆动架上的支承结构而定。同样也可以与其相隔一定距离，以便能够例如补偿相应工件的偏心位置， 这时俯仰轴线最好布置在工件经过管壁厚度测量装置的输送区域之外。如果俯仰轴线与超声波测量头均以能够径向移动的方式布置在摆动架上，则尤其可以采用后者。以这种方式可以保证尽可能沿着待测量工件的表面执行俯仰运动。另一方面(视所需的角分辨率而定)即使俯仰轴线与工件之间的间距显著，这也足够了，因为反正俯仰运动的幅度很小。尤其也可以使俯仰轴线倾斜于摆动轴线，尤其也可以与其垂直。尤其当采用后一种取向方式时，测量头可以执行圆形运动，最终在被测区域的管壁上形成相应的曲线轨迹， 从而完全不必在俯仰过程中改变方向。这特别有利于保护材料，而且节能。视俯仰轴线和测量头相对于俯仰轴线的具体取向而定，只要保证管壁上的被测区域以适当方式移动，也能够实现更复杂的运动过程。根据上述实施方式推荐一种非接触式管壁厚度测量，其特征在于，使得摆动架以摆动频率围绕摆动轴线运动，并且使得至少其中一个测量头以俯仰频率围绕俯仰轴线运动，且摆动频率小于俯仰频率。同样也推荐一种非接触式管壁厚度测量方法，其特征在于， 使得摆动架围绕摆动轴线运动，并且使得至少其中一个测量头围绕俯仰轴线运动，且围绕俯仰轴线运动的质量小于围绕摆动轴线运动的质量。这种实施方式一方面能够通过摆动运动检查整个工件圆周，而俯仰运动则可以用来详细检查例如特别容易出现缺陷的区域。俯仰速度或频率优选至少三倍于摆动速度或频率。就这种速度或频率关系而言， 可以最优地利用并且使用不同的测量过程。此外如果俯仰运动幅度至少有摆动运动幅度的一半大�。蚪衔欣�。当然并不必强制同时执行摆动和俯仰运动。由于不能排除待测量工件相对于摆动架的摆动轴线偏心地经过非接触式管壁厚度测量装置，因此非接触式管壁厚度测量装置最好具有用来确定径向工件位置的机构。就此而言应注意“径向”所指的是与管材经过管壁厚度测量装置的运动方向垂直的方向和对应关系。可以根据径向工件位置在径向适当确定超声波测量头的取向，使其与待测量工件的表面之间具有尽可能最优的距离。如果所有光路不共线地延伸，或者当使用能起到聚焦作用的光学组件时，则最好进行这种距离优化，因为这种方式能够保证倾斜的测量光束或者聚焦光束尽可能保持最佳定位。
凡是能够在非接触式管壁厚度测量范围内测定工件位置的装置，均可将其作为位置测量机构使用。必要时可以按照已知的管径，根据位置推算出管材外表面的位置。尤其也可以采用距离传感器作为位置测量机构，距离传感器可直接测量已知组件 (例如固定的支架或机架，但也可以是摆动架或者超声波测量头)与工件表面(即管材外表面)之间的距离。如果确有需要，也可以通过这种测量距离的方式最终推算出整个管材的位置。另一方面这种距离测量方式可提供管材外表面或者管材的外壁的位置，这种被测变量特别适合用来径向控制超声波测量头。也可以采用一种特征在于具有管材表面测量装置的非接触式管壁厚度测量装置来解决本发明的任务。如果距离传感器能够在表面上方摆动，并且能够以这种方式测量表面片段，则尤其可以将其作为管材表面测量装置。同样也可以使用能够在不摆动的情况下检测整个表面片段的距离传感器。采用这种管材表面测量装置，尤其可以检测那些很难通过管壁厚度测量方式进行检测的凹痕和/或裂口。优选适当布置距离传感器，使其能够在超声波测量高度测定管材外壁与超声波测量头之间的距离，从而能够特别适合于执行上述测量任务。当然，由于管材几何形状基本上已知，因此较小的偏差并无大碍，只要在所需的允差范围之内即可。尤其可以将距离传感器例如布置在超声波测量头上，这样便于将距离测量或者相应的测量信号对应于相应的超声波测量头。另一方面也可以在上述摆动架上安装相应的距离传感器。特别适用的距离传感器是众所周知的光切传感器，这些传感器能够扫描、检测弯角段中的表面区域。所述光切传感器例如能够立体检测110°角度范围，几乎是三分之一的圆。因此用四个光切传感器就可以测量待测管材的外壁的整个圆表面。如果仅使用三个光切传感器，就会留下不执行摆动运动就无法检测到的较小区域，但是仍然可以适当布置光切传感器，使得这些区域处在对于测量结果而言无足轻重的空间位置之中。当然可以在市面上买到适当的光切传感器，可以使用具有较大检测角度的光切传感器。因此也可以使用这类光切传感器作为管材表面测量装置，当然也可以将其与距离测量装置结合使用。尤其可以在至少其中一个超声波测量头上安装相应的距离传感器，最好是光切传感器。这样就能独立于超声波测量头的位置来检测该超声波测量头的相对距离。与管壁厚度测量相结合，不仅可以局部测量管壁厚度，而且也可以测量管材横断面的圆度或者准确外形。除此之外，采用将距离传感器直接布置在超声波测量头上的方式，还能够以简单的结构实现相对于待测管材的外壁径向调整超声波测量头的控制回路。结果就能适当设计这种保持距离不变的控制回路，使距离保持不变并且将超声波测量头的径向位置作为衡量待测管材的外壁位置的尺度。除此之外，还可以通过超声波测量头的摆动或俯仰运动适当扩大距离传感器尤其是光传感器的检测范围。如前所述，尤其当热管材温度远远高于800°C甚至达到1200°C以及更高温度时， 就必须进行这种非接触式管壁厚度测量。有时可能会出现温度波动，温度波动也可能会影响管材中的声传播速度，因此也可能会影响管壁厚度测量结果。为了能够消除测量误差，非接触式管壁厚度测量装置最好具有温度传感器。尤其也可以将这种温度传感器布置在至少其中一个超声波测量头上，从而能够检测环境温度或者实际测量点上的温度。这样就能保证以简单的结构，在对于测量结果而言很重要的部位测量温度。除此之外，布置在超声波测量头上的好处还在于，将那里反正现有的装置(例如冷却系统)用于温度传感器。后者当然也适用于安装在超声波测量头上的距离传感器。如果摆动架包围摆动轴线，则可以实现特别简单紧凑的设计，从而能够保证实现比较紧凑的结构。采用这种包围方式可直接在摆动架之内形成径向自由空间，待测量工件或管材可以穿过该自由空间运动。最好利用一种基本上呈圆形的摆动架基本构造来保证这种包围。为了减轻维护工作负担，摆动架可以具有检修间隙(Havariespalt)，即使当管材处在摆动轴线区域之中，或者处在摆动架被包围的空间之中时，该检修间隙也能有助于将摆动架从其测量位置移出。这样一方面能够减轻维护工作负担，另一方面又能保护管材的壁厚测量装置，因为温度为800°C或更高的高温管材有可能在事故情况下直接停滞在摆动架附近或者超声波测量头附近，会使得这些组件承受极高的热负荷。如果必须调整管壁厚度测量装置的固有运动才能进行维护工作，则尤其需要如此。出于以上所述的原因，如果管材测量装置要测量温度高于800°C的管材，那么当然最好在摆动架中设置这种检修间隙，这也独立于本发明的其余特征，是有利的。如果摆动架能够从测量位置移动到垂直于摆动轴线的维护位置之中，则较为有益。例如可以将其布置在相应的支架上，该支架使摆动架执行上述旋转运动，并且本身可以从测量位置移动到维护位置之中。适宜水平移动支架。摆动架当然也可以相对于支架垂直移动，例如可在变换管径时重新调整，或者执行维护工作或用于其它目的。如果必要时摆动架仅仅围绕较小的角度范围摆动，例如士60°或者士45°，就能够执行其测量任务，则有利的是，摆动架至少可以在维护位置中适当摆动，从而能够将每个测量头移动到进行维护的水平位置之中。这就意味着，如果有三个测量头，当其中一个测量头垂直布置在其中央测量位置中时，最好能够朝向一个方向摆动至少90°。同理也适用于具有四个测量头并且至少其中一个测量头垂直布置的管壁厚度测量装置。如果没有测量头垂直布置在其中央测量位置之中，那么比较小的摆动就足以执行维护工作。超声波测量头的水平维护位置的好处在于，可以很方便地够着所有组件，并且维护人员可以在预先设定的相同位置检修所有组件。管壁厚度测量装置可以包括检验装置，该检验装置包括能够从静止位置移动到检验位置之中的测试物(Testling)，当摆动架处在其维护位置之中时，所述测试物在检验位置之中处在超声波测量头的测量范围之内，即基本上处在摆动轴线上。当然这种测试物也独立于本发明的其余特征，尤其也独立于独立维护位置的存在，有利于快速、可靠地校准、 调整这种测量装置，或者检查其功能。所述检验过程也可以用来进行校准或调整，但也可以用于检查功能。测试物最好能够在其检验位置中旋转，从而能够以这种方式设定不同的测量配置。测试物同样也可以轴向移动，以便能够表现不同的测量情况。除此之外，测试物还可以具有误差或偏差，其在检验过程中以所需的精度进行检测。必要时检验装置可以具有加热装置，以便调整测试物的温度，使之适应于待测量的工件。本发明尤其适用于高温管材，例如热轧机中温度高于750°C的管材。尤其要考虑到测量头在这些温度下会承受极高的负荷。除此之外，本发明当然并非仅限于狭义的管材，例如也可以用于测量空心坯、套管、卷管和管坯的壁厚。这里所述的“管材”指的是具有纵向延伸方向并且具有至少一个纵向中央孔的任何工件。 当然也可以组合使用将上述或者权利要求中所述方案的特征，以便能够累积实施这些优点。
以下将根据
，对本发明的其它优点、目的和特征进行解释。附图所示如下图1本发明所述管壁厚度测量装置的正视图；图2图1所示管壁厚度测量装置的激光超声波测量头的测量光束相对于轧辊布局的正面示意图；图3激光超声波测量头的运动方式示意图；图4激光超声波测量头的示意剖面图；图5图4所示激光超声波测量头的示意剖面图，垂直于图4所示的视图；图6类似于图4所示的另一种激光超声波测量头的示意剖面图。附图标记清单1激光超声波测量头2摆动架3 支架4升降台5 滑车6 底板7摆动轴线8水平移动9垂直移动10旋转轴承11旋转轴承12摆动盘13传动齿轮14供应管15光导体16光导体17 管材18激光束19激光束20反射锥21光学系统22准直器23光切传感器24数据线
25温度传感器
26管材轴线
27轧辊
28直线驱动器
29定子
30直线驱动器
31径向调整
32俯仰
33摆动
34检修间隙
35反射镜
36反射镜
具体实施例方式图1所示的管壁厚度测量装置具有三个激光超声波测量头1，这些测量头相隔 120°以能够运动的方式布置在摆动架2上。摆动架2以能够围绕摆动轴线7 (尤其参见图2、旋转或摆动的方式布置在支架3 上，该支架本身包括升降台4、滑车5和底板6。滑车5可以垂直于摆动轴线7 (参见双箭头 8)水平移动，而升降台4则以能够垂直调整的方式支承于滑车5上(参见双箭头9)。以这种方式可以垂直于摆动轴线7移动摆动架2和激光超声波测量头1，从而能够与此相应地平行偏移摆动轴线7。这种平行偏移能够针对不同的管径匹配激光超声波测量头1的位置，并且能够移动到其它位置之中进行维修。升降台4的上部具有旋转轴承10，摆动架2的相应旋转轴承11可以在其中旋转运动。此外视该实施例的具体实施方式
而定，在升降台4上还可以安装测量装置以及清洁装置，例如清洁喷嘴或类似的装置。除此之外，摆动架2还具有摆动盘12，该摆动盘一方面支承激光超声波测量头1， 另一方面支承传动齿轮13。这种实施例中的传动齿轮13在其内侧面具有齿，驱动电机(图中没有绘出)的小齿轮(图中没有绘出)相应啮合到这些齿之中，以便按照所需的方式控制摆动运动。此外在齿轮13的外缘上还有用于供应管(图中没有绘出)的托架，该供应管可以引入或引出所需的工作机构，例如冷却水、电流、光缆等等，以下还将对此进行详细解释。各个单个供应管14从图中没有绘出的供应管通向相应的激光超声波测量头1。如图4所示，在供应管14中尤其有2个光导体15、16以及冷却水管和供电线(后面两个图中没有绘出)，以便能够按照已知的方式操作激光超声波测量头1。通过光学系统19和光导体15将倾斜的激光束18脉冲式射向管材17的表面，然后就能通过众所周知的光学测量装置测量因此而产生的超声振动(尤其是反射)，可以根据超声脉冲的传播时间测定管壁厚度。可将激光19射向管材17的表面，并且由光学系统21检测反射锥20。这是现有技术条件下众所周知的原理，而在本实施例中则是采用共焦测量方法，即通过相同光学系统21将
10激光束19导向管材17，并且也通过该光学系统检测反射锥20。这样就可以通过共用的准直器22将激光束19以及反射锥20的反射光输入到光导体16之中或者输出，视所使用的光学系统21而定，有时也可以不必使用准直器。除此之外，这种实施例中的光学系统21的光轴垂直指向管材17的表面，当测量由于超声振动而在反射锥20中出现的多普勒频移时，即使有比较轻微的距离偏差也无大碍。 除此之外，这种布局还能够尽可能最佳地检测反射锥20。另一方面由于激光束18的倾斜位置，激光超声波测量头1与管材17之间的距离只能在有限的范围内改变，对测量结果没有过大的负面影响。按照图6所示的实施例，排除后一种问题的方式为使得起烧蚀作用的激光束18 共焦经过光学系统21，即激光束18通过两个反射镜35、36在光轴上射入激光束19和反射锥20构成的光路之中。通过准直器22对用于检测超声波的激光束19进行扩束，然后再通过光学系统21进行聚焦，从而使得用于检测的激光束19的激励光与被超声波改变的反射锥20的反射光一样经过相同光路。由于采用这种扩束方式，就能将布置在激光束19和反射锥20的光路中的反射镜36引起的损失减小到最低程度。图6所示的实施例相对于图4和5所示的实施例，因此使用相同的附图标记，不再重复赘述这两个实施例的相同技术关系。除了反射镜35、36之外，视具体情况而定，也可以使用半透性反射镜或者棱镜。例如这样可以改善光路的稳定性或者光效率，其方式是例如可利用用于偏转光束的材料过渡区的全反射，或者利用例如激光束18、19的不同频率及其与所选半透性反射镜材料的不同相互作用。激光超声波测量头1比较靠近管材17，因此必须以适当的已知方式对其进行冷却，由于这是早已为人所知的现有技术，因此不需要对此予以赘述。除此之外，这两种实施例的激光超声波测量头1还包括光切传感器23，一方面可以利用其信号来测量激光超声波测量头1与管材17表面之间的距离，然后用来控制距离。 另一方面也可以通过光切传感器23垂直于管材轴线沈以大约100° 110°的角度获得管材17表面的表面图像，从而可以利用该信息和管壁厚度测量结果来判断管材的整体质量。如图4所示，布置于光学系统21后面的激光超声波测量头1还具有温度传感器 25，该传感器同样也适合稍微倾斜地布置在相应的激光超声波测量头1之中，并且在激光束19射向管材17的区域内检测管材17的温度。这样就能在管材壁厚测量过程中考虑到热引起的超声波传播时间的波动。当然必要时温度传感器25的光路和/或光切传感器23 的光路同样也可以共线经过光学系统21。同样也可以通过数据线M从测量头输出光切传感器23或温度传感器25的相应
测量结果。尤其如图2所示，通过旋转轴承10、11的几何形状明确定义摆动轴线7。但是这并不适用于管材轴线沈，因为管材在其生产过程中自然会有波动，例如轧辊27 (如图2示意所示)引起的波动，例如管材外径和管材内径可能会有不同的轴中心点，同样也可能出现不同的局部扭曲。此类缺陷通常是生产工艺引起的，可能要归因于生产设备。例如若采用轧辊27构成的三辊装置，如图2所示，就要考虑尤其在轧辊27的辊间隙中出现的三阶扰动。如果使用两个相互偏置的三辊装置，则会出现六阶误差。建议按照预期的误差阶，将激光超声波测量头1布置在摆动架2上。同样建议按照预期的阶次选择激光超声波测量头1的数量，通常应有2、3或4个激光超声波测量头。为了能够快速、可靠地考虑这些偏差，激光超声波测量头1分别通过直线驱动器 28与摆动架2相连，直线驱动器观的定子四本身以能够旋转运动的方式支撑于摆动架2 上，为此可以利用直线驱动器30，其能围绕确定了俯仰轴线(图中没有绘出)的旋转铰链 (图中没有绘出)来调整定子四。因此可以通过直线驱动器28相对于摆动轴线7沿径向分别单独调整激光超声波测量头1，如图3中的双箭头31所示。至少在测量过程中可以通过距离传感器尤其是光切传感器23直接控制径向调整31。本实施例中的行程例如可以为400mm。除此之外，视直线驱动器30和图中没有绘出的旋转铰链而定，激光超声波测量头 1还可以分别单独执行俯仰运动，如图3中的双箭头32所示。本实施例中的这种俯仰运动幅度例如可以为士 15°，例如以这种角向偏摆幅度围绕图2中所示激光束19的位置来回运动。可以通过这种俯仰运动详细检测管材17的某些角区域，以便在这些区域获得管材17 的详细图像。这样尤其能够定向检测缺陷易发位置上的缺陷。本实施例中的俯仰轴线沿径向在旋转轴承11之外布置摆动盘12的高度上，可想而知，当然也可以通过适当的传动机构或者通过杠杆进一步朝向径向内侧移动俯仰轴线。也可以通过滑槽导引机构或者类似装置达到同样效果。显而易见，并非一定要围绕基本上平行于管材轴线沈或者平行于摆动轴线7的轴线执行摆动运动，该轴线也可以倾斜于或者基本上垂直于管材轴线26或摆动轴线7。尤其当采用后一种取向时，但也可以与此不同，除了例如俯仰运动形式的来回运动之外，也可以执行圆形运动使得测量头1的焦点在管材17的管材表面上执行相应的运动。除此之外，还可以利用旋转轴承10、11、传动齿轮13以及相应的驱动器使得激光超声波测量头1围绕摆动轴线7摆动士60°，以便围绕整个管材圆周进行测量，如图3中的双箭头33所示。除此之外，还可以使得图1所示实施例中的激光超声波测量头1逆时针 (朝向图1的绘图平面方向观察)摆动90°，从而也可以将垂直指向下方的激光超声波测量头1移动到水平的维护位置之中。当然必要时也可采用较大的摆动运动，甚至可以采用纯粹的旋转运动，如此则可能有必要对旋转轴承10、11、传动齿轮13以及摆动盘12进行一些结构性改动，然后也要以适当的方式保证相应设备的供应。重要的结构性改动尤其是桥接检修间隙34，本实施例中不仅在旋转轴承10、11之中、而且在传动轴承13和摆动盘12之中均设置了检修间隙。即使有管材17处在测量范围之内，也可以通过该检修间隙34可以将整个装置从测量位置水平移动到维护位置之中。由于其移动的质量不一样，俯仰运动32的频率或俯仰速度远大于摆动运动。水平移动8和垂直移动9 一方面主要用于维护目的，但也可以用于缓慢的调节过程，例如要加工并且测量其它管材时当变换管径时，或者当出现很大而且缓慢的管材弯曲或曲率时。视本发明的具体实施方式
而定，也可以采用垂直移动9方式将结构方面的基础作业所需的消耗减小到最低程度。如果在其中使用了管壁厚度测量装置的轧制机组或管材输送机安装得比较低矮，则可能需要在管壁厚度测量装置的区域内打开现有的基�。员阌绕淠芄唤辽倨渲幸桓黾す獬ú饬客�1安装于轧制机组或管材输送机下方。采用垂直移动9方式，可以提前或者必要时在短暂水平移动8之后马上升高激光超声波测量头1，从而不需要进行其它基础作业。也许最好将检修间隙34采用其它方向，例如向下开口，必要时也可以部分打开滑车5，并且配置检修间隙或检修口。可想而知，也可以适当增大检修间隙34，但是这可能会导致旋转轴承11的导引性能损失。某些情况下可以将适当的、能够在检修时移去的用于延长旋转轴承11的附件安装到检修间隙34之中来解决这个问题。
管壁厚度测量装置当然最好能独立于本发明的其余特征朝向维护位置水平移动8 和垂直移动9，以便在基础作业量尽可能小的情况下也能够将其应用于需要使用管壁厚度测量装置的低矮轧制机组或管材输送机。尤其可以与适当定位或者构造的检修间隙配合使用。
权利要求
1.非接触式管壁厚度测量装置，其中利用烧蚀激励的超声波测量管材的壁厚，其特征在于，将至少两个超声波测量头布置在可以围绕摆动轴线摆动的共用的摆动架上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将至少其中一个超声波测量头以能够运动的方式布置在摆动架上。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，将超声波测量头以能够相对于摆动轴线径向运动的方式布置在摆动架上。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，将超声波测量头以能够围绕偏离摆动轴线的俯仰轴线运动的方式布置在摆动架上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，摆动轴线平行于俯仰轴线。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，将俯仰轴线布置在穿过管壁厚度测量装置的输送区域之外。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，俯仰轴线相对于摆动轴线倾斜布置。
8.非接触式管壁厚度测量装置，其中利用烧蚀激励的超声波测量管材的壁厚，特征在于，设有用来确定径向工件位置的机构。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，位置确定机构包括至少一个距离传感器。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，将距离传感器安装在至少一个超声波测量头上。
11.非接触式管壁厚度测量装置，其特征在于，设有至少一个用来测量管材表面的装置。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，管材表面测量装置包括光切传感器。
13.非接触式管壁厚度测量装置，其中利用烧蚀激励的超声波测量管材的壁厚，其特征在于，设有至少一个超声波测量头，其上安装有温度传感器。
14.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，摆动架包围摆动轴线，优选除了检修间隙。
15.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，摆动架可以从测量位置垂直于摆动轴线、尤其水平地移动到维护位置之中。
16.根据权利要求15所述的装置，特征在于，设有检验装置，所述检验装置包括测试物，所述测试物可以从静止位置移动到检测位置之中，当摆动架处在其维护位置中时，测试物在检测位置中处在超声波测量头的测量范围之内。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，测试物通过旋转驱动器与检验装置相连。
18.非接触式管壁厚度测量，其中利用烧蚀激励的超声波测量管材的壁厚，其特征在于，将至少两个超声波测量头布置在共用的摆动架上，摆动架以摆动频率围绕摆动轴线运动，并且至少其中一个测量头以俯仰频率围绕俯仰轴线运动，其中摆动频率小于俯仰频率。
19.非接触式管壁厚度测量，其中利用烧蚀激励的超声波测量管材的壁厚，其特征在于，将至少两个超声波测量头布置在共用的摆动架上，摆动架围绕摆动轴线运动，并且至少其中一个测量头围绕俯仰轴线运动，其中围绕俯仰轴线运动过程中的运动质量小于围绕摆动轴线运动过程中的运动质量。
20.根据权利要求18或19所述的测量，其特征在于，俯仰轴线偏离摆动轴线。
21.根据权利要求18 20中任一项所述的测量，其特征在于，在摆动和/或俯仰运动过程中径向移动至少其中一个测量头。
22.根据权利要求21所述的测量，其特征在于，根据待测量管材的外壁的位置进行径向移动。
全文摘要
本发明涉及一种非接触式管壁厚度测量装置和管壁厚度测量。为了提供结构简单、具有至少两个激光超声波测量头的非接触式管壁厚度测量装置，可以在非接触式管壁厚度测量装置中将至少两个超声波测量头布置在能够围绕摆动轴线摆动的共用的摆动架上。
文档编号G01B17/02GK102183227SQ201010625090
公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月3日 优先权日2009年12月4日
发明者H-J·佩勒, M·哈弗坎普, M·绍尔兰 申请人:Sms米尔股份有限公司
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