[發明專利]一種高精度非接觸式管徑測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201910090044.0
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109751964B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 吳幸智;吳泉英;徐越;蔡達嶺
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: G01B11/12
• 分類號: G01B11/12;G01B11/08
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 王利斌

1.一種高精度非接觸式管徑測量方法，在被測管材橫截面的徑向方向上設置與被測管材具有相似投影邊界的第一擋板與第二擋板，所述第一擋板與第二擋板分別設置于被測管材的兩側，所述的被測管材軸心線、第一擋板、第二擋板之間共面， 其特征在于：

1）使用平行光準直系統對被測管材、第一擋板、第二擋板進行垂直方向投影，該投影成像在像屏上，

2）使用CCD圖像采集系統采集被測管材、第一擋板、第二擋板投影于像屏上的數字灰度圖像;

3）對采集的數字灰度圖像管徑垂直方向做微分處理，分別找出第一擋板邊界與被測管材的邊界位置，第二擋板邊界與被測管材的邊界位置;

4）通過數字散斑相關算法分別計算第一擋板投影邊界與被測管材相似投影邊界處的像素距離、第二擋板投影邊界與被測管材相似投影邊界處的像素距離;

5）根據圖像采集系統放大倍數、第一擋板投影邊界與被測管材相似投影邊界處的像素距離、第二擋板投影邊界與管徑相似投影邊界處的像素距離計算被測管直徑。

2.根據權利要求1所述的高精度非接觸式管徑測量方法，其特征在于：被測管材置于第一擋板與第二擋板的中心任意位置，第一擋板、第二擋板、被測管材中心在同一平面上。

3.根據權利要求2所述的高精度非接觸式管徑測量方法，其特征在于：采集的數字灰度圖像灰度等級不小于256。

4.根據權利要求1所述的高精度非接觸式管徑測量方法，其特征在于：通過移動被測管材一定距離，利用數字相關算法計算被測管材在CCD上平移像素數，計算像移動單位像素對應物移動距離，即系統放大倍數。

5.根據權利要求3所述的高精度非接觸式管徑測量方法， 其特征在于：CCD圖像采集系統前設置有遠心成像物鏡。

6.根據權利要求5所述的高精度非接觸式管徑測量方法， 其特征在于：遠心成像物鏡的物平面不同位置對應物像放大倍數一致。

7.根據權利要求2所述的高精度非接觸式管徑測量方法，其特征在于：與被測管材具有相似投影邊界的第一擋板與第二擋板上靠近被測管材一側各有一個半圓形邊界。

8.根據權利要求1~7之一所述的高精度非接觸式管徑測量方法，其特征在于：通過相關算法計算第一擋板投影邊界與被測管材相似投影邊界處的像素距離，第二擋板投影邊界與被測管材相似投影邊界處的像素距離，被測管材直徑，其中K為CCD圖像采集系統放大倍數，D為第一擋板邊緣與第二擋板邊緣的實測距離。

9.根據權利要求8所述的高精度非接觸式管徑測量方法，其特征在于：放置好被測管材，采集其投影數字圖像，投影平面內沿管材軸線垂直方向移動被測管材x，采集移動后數字圖像，對兩幅數字圖像中被測管材上邊緣或下邊緣進行數字散斑相關運算，計算兩幅數字圖像中被測管材移動像素數y，則系統放大倍數。

10.一種高精度非接觸式管徑測量裝置，由平行光準直系統、像屏，CCD圖像采集系統組成，其特征在于：使用權利要求7所述的高精度非接觸式管徑測量方法進行測量；第一擋板與第二擋板均設置為標準圓柱，

平行光準直系統發出的平行光光軸為水平方向，在平行光準直系統與像屏之間垂直光軸的水平方向上還設置有一對V形支架；所述一對V形支架上V形槽底連線水平且垂直于光軸；所述的一對V形支架上設置與V形槽底連線平行的所述標準圓柱，所述標準圓柱分別固定于所述一對V形支架的正上方和正下方；平行光準直系統出射的平行光垂直入射至固定于所述一對V形支架的正上方和正下方的標準圓柱，實時的將所述標準圓柱的像投影在像屏上，所述CCD圖像采集系統用于采集被測管材以及所述標準圓柱在像屏上的投影。