[發明專利]一種用于無縫鋼管表面三維缺陷檢測的無損檢測裝置

有效

• 申請號: 201910939301.3
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110658213B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 劉小楠;聶建華;竇曼莉
• 申請（專利權）人: 合肥公共安全技術研究院
• 主分類號: G01N21/952
• 分類號: G01N21/952
• 代理公司: 合肥東邦滋原專利代理事務所(普通合伙) 34155
• 代理人: 張海燕

本發明涉及鋼管檢測技術領域，尤其為一種用于無縫鋼管表面三維缺陷檢測的無損檢測裝置，包括裝置本體、電控與噴標系統、工控機與顯示部分。本發明，能大大減少現有超聲，漏磁，渦流等設備對小點坑的漏報，解決無縫鋼管外表面三維缺陷的在線自動檢測問題，適宜推廣使用。

技術領域

本發明涉及鋼管檢測技術領域，具體為一種用于無縫鋼管表面三維缺陷檢測的無損檢測裝置。

背景技術

當熱軋鋼管經過冷床后，表面氧化鐵皮依然會有少量殘余，這些氧化鐵皮給表檢帶來很多干擾。因此，目前大部分情況下，在經過超聲、漏磁或渦流等設備檢測后，還需要有人工表檢。人工表檢主要是為了排除機器漏報，主要以凹坑為主，加上少量外折，對于外表面的缺陷主要分為凹坑，外折與裂紋三大類，常用的漏磁，超聲和渦流主要針對外折與裂紋和大凹坑，對于小凹坑容易出現漏報，但國際標準API對于高標號的鋼管質量要求越來越高，因此，針對上述問題提出一種用于無縫鋼管表面三維缺陷檢測的無損檢測裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于無縫鋼管表面三維缺陷檢測的無損檢測裝置，能大大減少現有超聲，漏磁，渦流等設備對小點坑的漏報，解決無縫鋼管外表面三維缺陷的在線自動檢測問題,以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：包括裝置本體、電控與噴標系統、工控機與顯示部分，其特征在于：所述裝置本體包括本體安裝基座、三維傳感器安裝基板、三維傳感器安裝基板上下運動電機、三維傳感器、激光遮光外殼，所述電控與噴標系統包括來管光電觸發開關、編碼器、電控機柜、噴嘴及涂料瓶，所述電控機柜中有三維傳感器上下運動電機控制器、PLC、四路三維傳感器觸發控制器、開關電源，所述工控機與顯示部分包括一臺工控機與顯示器鼠標鍵盤。所述裝置本體上設置有四個三維傳感器，安裝在裝置本體上垂直管行進方向的45°、135°、225°、315°方向。

優選的，無縫鋼管表面三維缺陷的無損檢測裝置具體操作為：當鋼管通過裝置本體時，所述來管光電觸發開關觸發開始檢測信號，安裝在輥道上的旋轉編碼器通過觸發控制器觸發四路三維傳感器同時開始采集鋼管表面輪廓數據，得到的輪廓數據傳輸到工控機，通過無損檢測方法對輪廓數據進行分析，提取其中缺陷及位置，并反饋到PLC，通過PLC控制噴標系統進行噴標。、

優選的，所述裝置本體在檢測到缺陷后，通過控制PLC控制噴嘴噴墨，通過調節噴墨的延時時間來精確控制噴墨位置與缺陷位置的相對距離不超過10厘米。

優選的，無損檢測方法包括如下步驟：

1)根據配方管徑生成初始二維圖像，具體的，圖像的寬度W通過式W＝2πR/X_RES計算，其中R表示配方管半徑，X_RES表示相機在X軸方向的分辨率，圖像的高度由相機輸出的管身輪廓線行數決定，圖像顏色初始化為黑色；

2)根據輸入點云數據，對每一行管身輪廓，利用最小二乘法擬合橢圓，得到橢圓的圓心、長軸、短軸和傾角，具體的，設平面任意位置橢圓方程為式x²+Axy+By²+Cx+Dy+E＝0，若已知橢圓輪廓上的N(N≥5)個測量點(x_i,y_i)(i＝1,2,…,N)，則依據最小二乘法原理，通過式可以求得式x²+Axy+By²+Cx+Dy+E＝0的五個未知參數A、B、C、D、E的值，根據式可計算出橢圓圓心坐標(x₀,y₀)，長軸a，短軸b及傾角θ；

3)利用擬合得到的橢圓信息，去除離群點，具體的，對輪廓線上每一個點(x₁,y₁)根據式計算其到橢圓圓心(x₀,y₀)的歐式距離，將這些歐式距離作為一組樣本，根據式計算標準差，其中stdev表示樣本標準差，n表示樣本個數，ρ_i為第i個歐式距離樣本值，為樣本均值。將歐式距離在三倍標準差以上的點作為離群點過濾；