[實用新型]一種基于圖像處理的深孔垂直度測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320849835.5
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN203687896U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張仕偉;湯勇;陸龍生;唐陶
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵;楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過發(fā)射激光束、基于圖像處理的深孔垂直度非接觸式測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

核電蒸汽發(fā)生器的管板直徑為Ф3000—Ф5000mm，厚度600—900mm，需要以核電蒸汽發(fā)生器的管板的一側(cè)面為基準(zhǔn)面，測量該核電蒸汽發(fā)生器的管板中各深孔相對于基準(zhǔn)面的垂直度。深孔垂直度的偏差將直接影響到之后支撐板的安裝，及在近萬個管孔（深孔）內(nèi)能否順利、準(zhǔn)確的穿過長達(dá)十幾米的U型管束。

傳統(tǒng)深孔測量一般采用接觸式測量方法，首先按深孔孔徑尺寸加工出與之配合的芯棒，然后將芯棒與工裝端面垂直安裝，之后將芯棒插入被測深孔內(nèi)，使工裝端面與被測深孔端面緊密接觸，讀取與工裝相連接的指針表讀數(shù)，再通過幾何換算得到被測深孔垂直度。當(dāng)被測深孔的孔徑很小或者孔深很深時，芯棒的制造將會非常困難，其成本將大大提高。此外，接觸式測量對深孔內(nèi)表面和芯棒都會有磨損，芯棒一旦磨損其測量精度將難以保證；同時，核電蒸汽發(fā)生器的管板的深孔內(nèi)表面如果受到磨損或刮傷，則將對整個核電設(shè)備后續(xù)正常運(yùn)行造成安全隱患，影響非常嚴(yán)重。另外，現(xiàn)有技術(shù)也有采用三坐標(biāo)測量的方法，但需要大型的三坐標(biāo)測量儀，成本非常高，并且受場地條件的限制較大。

因此，在深孔垂直度測量上，特別是核電蒸汽發(fā)生器的管板的深孔的垂直度測量上，由于深孔數(shù)量龐大，精度要求高，其垂直度測量急需一種快速高效、精度高、成本低的非接觸式檢測方法。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實用新型的目的是：提供一種測量精度高、易于操作的、非接觸式的基于圖像處理的深孔垂直度測量系統(tǒng)。其操作便捷、成本低、效率高且測量精確，非常適合于深孔相對于基準(zhǔn)面的垂直度的測量。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種基于圖像處理的深孔垂直度測量系統(tǒng)，待測件的深孔貫穿于相互平行的待測件的前端面和后端面之間；基于圖像處理的深孔垂直度測量系統(tǒng)包括：激光光束發(fā)射器、CCD圖像傳感器、圖像處理程序和計算機(jī)；激光光束發(fā)射器從待測件的前端面向深孔發(fā)出垂直于待測件的前端面的激光束，激光束的直徑大于深孔直徑，且測量時激光束完全覆蓋深孔；測量時CCD圖像傳感器緊貼待測件的后端面，且完全覆蓋深孔；CCD圖像傳感器與裝有圖像處理程序的計算機(jī)相接。

作為一種優(yōu)選，一種基于圖像處理的深孔垂直度測量系統(tǒng)，包括前支座和后支座；激光光束發(fā)射器安裝于前支座中，CCD圖像傳感器安裝于后支座中并凸出于后支座。

作為一種優(yōu)選，前支座內(nèi)設(shè)有第一安裝腔，激光光束發(fā)射器嵌入第一安裝腔中；一前支座后蓋安裝于前支座的后端并將激光光束發(fā)射器頂緊在第一安裝腔中；激光束穿過前支座的前端面。

作為一種優(yōu)選，前支座的前端面設(shè)有多個環(huán)繞激光束布置的鋼球；測量時鋼球緊貼待測件的前端面，待測件的前端面與前支座的前端面平行。

作為一種優(yōu)選，后支座內(nèi)設(shè)有第二安裝腔，CCD圖像傳感器嵌入第二安裝腔并凸出于后支座的前端面；一帶彈簧的彈簧后蓋安裝于后支座的后端，彈簧將CCD圖像傳感器頂緊在第二安裝腔中。

作為一種優(yōu)選，前支座和后支座均設(shè)置手持手柄。

作為一種優(yōu)選，待測件、前支座和后支座分別安裝于三個升降式夾具中，各升降式夾具在水平面上通過滑軌調(diào)整相互之間的位置。

作為一種優(yōu)選，待測件為核電蒸汽發(fā)生器的管板。

一種基于圖像處理的深孔垂直度測量方法，使用基于圖像處理的深孔垂直度測量系統(tǒng)，包括如下步驟：激光光束發(fā)射器垂直于待測件的前端面從待測件的前端面向深孔發(fā)射激光束，在待測件的前端面上，激光束覆蓋深孔；激光束穿過深孔直接照射在CCD圖像傳感器上形成直接照射區(qū)域，激光束經(jīng)深孔的內(nèi)壁反射，在CCD圖像傳感器上形成反射光線區(qū)域；待測件的后端面的孔徑內(nèi)，直接照射區(qū)域和反射光線區(qū)域存在明暗分界，計算機(jī)通過圖像處理程序提取直接照射區(qū)域和反射光線區(qū)域的兩段圓弧形輪廓，計算兩段圓弧形輪廓的中心距，即可得到待測件的深孔的垂直度。

作為一種優(yōu)選，測量前，將激光光束發(fā)射器安裝于前支座中，將CCD圖像傳感器安裝于后支座中，前支座通過手持的方式在待測件的前端面對準(zhǔn)，后支座通過手持的方式在待測件的后端面對準(zhǔn)。

總的說來，本實用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：