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本课题来源于大庆益朗司特石油专用管有限责任公司套管生产检测的实际需求。根据美国石油学会对螺纹几何尺寸检测的API标准,以及目前套管螺纹参数检测存在的问题,进行了套管外螺纹数控光学测量仪的设计和分析。 首先提出了套管外螺纹数控光学测量仪的总体设计方案,其次进行了测量仪的结构设计和有限元分析,最后通过现场检测实验,证明该测量仪的精度和稳定性都达到了设计要求。 以面阵CCD像机为核心,通过非接触式光学成像,利用图像采集卡将螺纹的图像传入计算机,通过对图像进行数字处理,获得螺纹的轮廓图像,最后通过算法计算出螺纹的实际几何参数。 在总体设计方案中,介绍了外螺纹测量仪的基本原理,根据其基本原理及现场工作情况,分别制定了运动控制系统,光学系统,辅助系统,机械系统和软件系统的总体设计方案。 在机械系统设计中,对测量仪的结构组成进行了模块划分,同时对测量仪的主要结构进行了有限元应力分析,位移分析,模态分析和温度分析。 最后介绍了测量仪的工作流程,包括总体工作流程,在测量之前的调整准备工作,和螺纹的实际测量过程,并给出测量实例。通过实验分析,该测量仪获得的螺纹参数符合API标准,与传统的手动检测方法对比,检测速度快、精度较高。