[發(fā)明專利]非接觸測(cè)量鋼管管端尺寸圖象處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010609598.6
• 申請(qǐng)日: 2010-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN102141380A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高景華;郭瑞卿;張俊峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津鋼管集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/06
• 分類號(hào): G01B11/06
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量技術(shù)，特別是一種非接觸測(cè)量鋼管管端尺寸圖象處理方法。

背景技術(shù)

機(jī)器視覺技術(shù)是用攝像機(jī)或照相機(jī)等圖象采集設(shè)備及圖象處理軟件協(xié)同作業(yè)來代替人眼對(duì)圖象進(jìn)行識(shí)別、尺寸測(cè)量、形狀匹配等檢查。機(jī)器視覺的最大優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量設(shè)備不存在主觀因素，不會(huì)疲勞，各次測(cè)量都保持一致性。

目前鋼管行業(yè)中各軋管廠在對(duì)鋼管管端進(jìn)行尺寸測(cè)量時(shí)長(zhǎng)期靠人工用量具進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)偏少，對(duì)壁厚不均和橢圓度不能給出直觀的判斷，測(cè)量的準(zhǔn)確性受生產(chǎn)節(jié)奏、環(huán)境、量具的精度及測(cè)量人員的主觀因素影響較大。

手工測(cè)量鋼管管端尺寸是用壁厚千分尺測(cè)量鋼管壁厚。壁厚千分尺的平頭與鋼管外壁接觸，尖頭與內(nèi)壁接觸，平頭與尖頭之間的距離為鋼管壁厚。長(zhǎng)期手測(cè)對(duì)量具的損耗較大，這樣就造成量具的維護(hù)及采購(gòu)成本居高不下，而測(cè)量人員的測(cè)量方法、素質(zhì)、責(zé)任心、體力等也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果有非常大的影響。為了降低測(cè)量成本，消除人為因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，急需開發(fā)一種機(jī)器視覺技術(shù)配合合適的算法以取代替人工測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種非接觸測(cè)量鋼管管端尺寸圖象處理方法，用CCD攝像頭代替人眼，用機(jī)器視覺算法代替壁厚千分尺實(shí)現(xiàn)鋼管壁厚的自動(dòng)測(cè)量從而取代手工測(cè)量。以利于提高測(cè)量精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種非接觸測(cè)量鋼管管端尺寸圖象處理方法，該方法使用機(jī)器測(cè)量鋼管管端尺寸時(shí)，選用德國(guó)MVTec公司的HALCON計(jì)算機(jī)圖象處理和計(jì)算機(jī)視覺處理軟件進(jìn)行，該方法包括以下步驟：

首先，用CCD攝像機(jī)對(duì)被測(cè)鋼管管端進(jìn)行圖象采集，將所采集的圖象信息傳輸?shù)焦た貦C(jī)中；

其次，利用所述HALCON計(jì)算機(jī)圖象處理和計(jì)算機(jī)視覺處理軟件對(duì)所述被測(cè)鋼管管端圖象進(jìn)行處理，經(jīng)處理后得到一個(gè)被測(cè)鋼管管端的輪廓圓環(huán)，對(duì)被測(cè)鋼管管端圖像的內(nèi)外輪廓進(jìn)行擬合，得到內(nèi)外兩個(gè)圓，并標(biāo)出兩圓的圓心，把外圓的圓心作為圓環(huán)的中心，做通過中心的N條直線，直線與被測(cè)鋼管管端內(nèi)外圓有4N個(gè)交點(diǎn)，經(jīng)所述處理軟件測(cè)量直線與圓環(huán)一側(cè)兩交點(diǎn)的距離，即為被測(cè)鋼管管端的壁厚在整個(gè)圖像中所占的像素值，所述像素值乘以一個(gè)固定比例值P后得到管端壁厚實(shí)際值；

固定比例值P的取得：在CCD攝像機(jī)和被測(cè)鋼管管端距離固定的情況下壁厚所占像素值與實(shí)際壁厚值之間存在一個(gè)固定的比例關(guān)系，用機(jī)器測(cè)量已知管端壁厚實(shí)際值的標(biāo)準(zhǔn)件的壁厚，得出標(biāo)準(zhǔn)件壁厚在圖像中所占的像素值，按下述公式可得比例值P：

固定比例值P＝標(biāo)準(zhǔn)件壁厚實(shí)際值/標(biāo)準(zhǔn)件壁厚像素值；

在得出固定比例值P后，只要將被測(cè)鋼管管端壁厚在圖像中所占的像素值乘以固定比例值P即得出被測(cè)鋼管管端的實(shí)際壁厚值。

本發(fā)明的效果是該方法能消除由于鋼管在進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)產(chǎn)生毛刺或壁厚不均勻?qū)ψ罱K的測(cè)量結(jié)果造成的影響，與人工用壁厚千分尺測(cè)量管端尺寸的原理一致。在未使用該算法前，內(nèi)外圓圓心相差兩個(gè)像素，造成最終的測(cè)量精度降低。使用新的算法后，測(cè)量精度不受圓心的影響，測(cè)量精度只與攝像機(jī)的像素和距離有關(guān)，避免了因測(cè)量人員的主觀因素的不利影響，提高測(cè)量精度。

附圖說明

圖1本發(fā)明的確定線段AB的長(zhǎng)度即為A點(diǎn)的壁厚示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的非接觸測(cè)量鋼管管端尺寸圖象處理方法加以說明。

經(jīng)過試用比較美國(guó)NI公司的VISION軟件和德國(guó)MVTec公司的HALCON軟件后，綜合各方面的因素，選用德國(guó)MVTec公司的HALCON圖象處理軟件。HALCON是一款全能的機(jī)器視覺軟件包，它以計(jì)算機(jī)圖象處理和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)為基礎(chǔ)，提供當(dāng)今功能最強(qiáng)大的視覺算法開發(fā)包，是世界最全面的機(jī)器視覺處理軟件。支持世界上最流行的圖象采集設(shè)備，支持C#，C++，VC，VB等編程語言。該軟件包含1100多個(gè)圖象處理及分析算子，可以進(jìn)行一維、二維、三維的尺寸測(cè)量，集成電路板的檢測(cè)，條形碼的掃描檢測(cè)，工件分選，外形匹配檢測(cè)等功能。本發(fā)明使用該軟件主要是開發(fā)鋼管管端測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量程序，并導(dǎo)出為C#語言程序嵌入系統(tǒng)程序中進(jìn)行圖形分析。