[發明專利]一種基于視覺檢測的螺旋焊管管線外徑測量裝置和方法

有效

• 申請號: 201510098323.3
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104677301B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 高進強;周長斌;李思功;馬冉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01B11/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 楊琪,崔苗苗

技術領域

本發明屬于螺旋焊管管徑測量技術領域，涉及一種基于視覺檢測的螺旋焊管管線外徑測量裝置和方法。

背景技術

在鋼鐵行業的鋼管生產中，伴隨著國內外管道建設“大口徑、厚壁、高鋼級”的趨勢，大口徑螺旋焊管的生產比重已經占得越來越大。在螺旋焊管生產行業中，均要求在成型階段對鋼管直徑進行測量，以保證產品質量。目前，工廠常用的管徑測量方法是由人工采用卷尺進行測量。這種測量方式的存在以下缺點：自動化程度差，勞動強度比較大；測量結果受人為影響因素大；只能得到鋼管管徑的平均值；檢測的頻率低。

非接觸式測量方法具有精度高、效率高、易于實現自動化等優點，逐漸受到重視。但現有的測量方法中，測量的精度受到傳感器的位置標定和定位精度的影響較大。專利號為CN?201488707的實用新型，描述了一種螺旋焊管線鋼管管徑測量裝置，采用激光傳感器測量得到鋼管內徑，但是無法實現測量鋼管外徑的目的，而且精度也容易受到位置標定和定位精度的影響。

發明內容

根據背景技術所述，本發明的目的是提供一種結構簡單、操作方便、測量準確的基于視覺檢測的螺旋焊管管線外徑測量裝置。

本發明的目的是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種基于視覺檢測的螺旋焊管管線外徑測量裝置，包括工業相機1，工業相機2，網格標定靶標，線激光發生器，懸臂，導軌，升降機構，測量平臺，其特征在于：工業相機1、工業相機2、網格標定靶標、線激光發生器、懸臂、導軌固定在測量平臺上；線激光發生器產生的激光平面垂直于水平面，與導軌的方向垂直；工業相機1與升降機構相連接，通過升降機構固定在導軌的滑塊上，其中心光軸與導軌的方向平行，垂直于線激光發生器產生的激光平面；工業相機2通過懸臂固定在測量平臺上，工業相機2的中心光軸在線激光發生器產生的激光平面內，并與水平面相垂直；網格標定靶標放置在所述的線激光發生器產生的激光平面內，與工業相機1的中心光軸垂直，網格標定靶標豎直方向的中心線與導軌的中心線在同一個平面內。

優選的是，所述的工業相機1的鏡頭和線激光發生器的激光平面的垂直距離為400～1400mm。

優選的是，所述的線激光發生器和導軌的中心線的垂直距離為300-600mm，導軌的長度為600-1000mm。

優選的是，所述的網格標定靶標通過支座裝配在測量平臺上，并且可以拆卸。網格標定靶標采用15格×15格、每格的尺寸精確為10mm×10mm的制式。

優選的是，所述的測量裝置通過導軌長度的選擇以及升降機構的配合可以對管徑范圍為219-630mm的螺旋焊管進行管線外徑測量。

本發明還提供了一種基于視覺檢測的螺旋焊管管線外徑測量方法，包括步驟如下：

(1)將測量裝置放置在螺旋焊管生產線一側，測量平臺保持水平，調整升降機構，使工業相機1的中心光軸與鋼管的中心線在同一水平高度，調整測量裝置的位置，使激光發生器產生的激光平面與鋼管邊緣的夾角為60°～80°，同時激光平面與螺旋焊管相交的激光線在工業相機1的視野內，調整懸臂的角度和高度，使工業相機2能夠同時清楚拍攝激光線和鋼管邊緣；

(2)將網格標定靶標固定在測量平臺上，調整升降機構，使工業相機1的中心光軸與網格標定靶標的水平中心線在同一高度，調整導軌上的滑塊位置，微調工業相機1的鏡頭，使工業相機1能清楚完整的拍攝整個標定靶標，固定導軌上的滑塊位置，拍攝下此時的標定靶標圖像，通過拍攝的圖像可以對工業相機1進行標定；

(3)將標定靶標從測量平臺上拆卸掉，調整升降機構的高度，使工業相機1能夠清楚拍攝到鋼管上的激光弧線，且激光弧線在拍攝圖像的中間位置，固定升降機構的高度；

(4)當螺旋焊管的生產開始時，通過計算機上的圖像拍攝軟件同步控制工業相機1、2拍攝鋼管圖像，每一時刻兩個相機拍攝的圖像作為同一時刻的不同類別的圖像，工業相機1拍攝的圖片包含了螺旋焊管的邊緣信息和激光線的信息，工業相機2拍攝的圖片包含了螺旋焊管上激光線的隨鋼管不同位置的變化信息。隨著螺旋焊管的不斷旋轉，兩個相機按照一定頻率不斷拍攝鋼管不同位置時的圖像，當鋼管旋轉一周時，將兩個相機拍攝的所有圖像作為同一組圖像；

(5)根據工業相機2拍攝的圖像，進行圖像處理，得到激光平面與螺旋焊管邊緣之間的夾角。

(6)由工業相機1拍攝的激光弧線圖像，我們需要進行圖像處理，提取出激光弧線的中線。

優選的是，所述步驟(5)的具體操作為：