基于激光三角法的石油管螺纹轮廓测量误差分析及处理

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1、278西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechn01ogy(2O14)Vo1．30No．3文章编号：1006—4710(2014)03—0278—05基于激光三角法的石油管螺纹轮廓测量误差分析及处理于殿泓，张路，李琳(西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西西安710048)摘要：基于激光三角法测量原理的螺纹参数测量系统在应用时，由于螺纹沿轴剖面轮廓线上各点的斜率是变化的，且变化范围很大，会对激光位移传感器所采集的数据产生影响，从而导致系统误差的出现。根据圆(球)的弓高一弦长之间严格的尺寸对应关系，在所搭建的实验平台上，用激光传感器对标准球进行校

2、准测量，获取测量数据与理论数据之间的差(系统误差)，并92-纳这种系统误差的内在规律。以理论分析为基础，对实验数据进行曲线拟合处理后得出被测点斜率与系统误差的确切关系，最终确定对这种系统误差的补偿方案，来达到减小系统误差的目的。经比对理论分析结果与本套实验结果后发现，这套补偿方案是可行的，可以很大程度提高系统精度。关键词：螺纹测量；激光三角法；实验设计；数据处理；误差补偿中图分类号：TN247文献标志码：AErroranalysisandprocessinginoilpipethreadoutlinemeasurementbasedonlasertriangulationYUDia

3、nhong。ZHANGLu。LILin(FacultyofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China)Abstract：Oilpipethreadparametersinspectionsystembasedonlasertriangulationcanbeeasilyaffectedbythreadprofilecontourcurvature．Sincetheslopeofeachpointonthethreadalongaxi—alprofi

4、leoutlineisvariablewithalargevaryingscope，itwillaffectthedatacollectedbythelaserdisplacementsensor，wherebyleadingtotheadentofsystemerror．Onthebasisofcorrespon—dencebetweenarch—heightandchord—lengthofacircle(sphere)。acalibrationmeasurementbasedonalasersensorandamastersphereiScarriedouttoobtaine

5、rror(systemerror)betweenameasuredvalueandcorrespondingtheoretica1value．AruleofthemeasurementsystemerroriSconcluded．Basedonthetheoreticalanalysisandbymeansofcurvefittingoftheexperimentalda—ta，thespecificrelationshipbetweenthesystemerrorandtheslopefactorofcorrespondingmeas—uringpointisdrawn．Ulti

6、mately，aschemeoferrorcompensationcanbeproposedSOastoreduceerrorsinthemeasurementsystem．Bycomparingthetheoreticalanalysisresultsandtheexperi—mentalresult，itcai1befoundthatthiserrorcompensationwil1improvethesystemaccuracygreatly．Keywords：measurementofthread；lasertriangulation；experimentaldesign；

7、dataprocessing；errorcompensation在石油工业钻井和采油作业中，为保证油井管参数_5]，通过衡量这些参数来判断该管螺纹是否合的结构完整性、密封完整性和可靠的互换性[1]，需要格。而实际系统中，存在不可避免的影响因素。其对出厂石油管的管螺纹进行严格检验。本文的研究中管螺纹的表面光洁度会对扫描光斑的漫反射造成内容建立在非接触式石油管螺纹测量系统基础上。影响，但是最主要的是系统的结构因素，由于螺纹沿该系统采用了经典的直射式激光三角法测量]，通轴剖