[發明專利]一種基于視覺千分尺的測量鋼管內外壁及壁厚測量方法

有效

• 申請號: 202011593379.3
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112577387B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 易定容;楊澤宇;胡歡歡;朱星星
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01B5/004
• 分類號: G01B5/004;G01B5/06;G01B5/08;G01B5/12;G01B5/20;G01B11/06;G01B11/08;G01B11/12;G01B11/24
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

本發明提供了一種基于視覺千分尺的測量鋼管內外壁及壁厚測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟一：對于同一批鋼管，首先調整視覺千分尺的空間位置，使視覺千分尺的視場中心、實體或虛擬刻度尺上的表面、鋼管中心平面在同一平面內，由于鋼管存在橢圓度，并不是完全地回轉體，使鋼管外壁邊緣與刻度尺垂直；步驟二：確定所用的鏡頭，鏡頭的放大倍數和景深，調整鏡頭的工作距離；應用本技術方案可實現對鋼管的內外徑及壁厚進行批量高精度全自動檢測。

技術領域

本發明涉及一種鋼管內外壁及壁厚測量領域，具體是指一種基于視覺千分尺的測量鋼管內外壁及壁厚測量方法。

背景技術

目前空心管行業中各軋管長在對空心管的管端進行尺寸測量時長期靠人工用千分尺進行手動測量，測量數據偏少，對壁厚不均或橢圓度，不能給出直觀的判斷，測量準確性，受生產節奏，環境或量距放置方式及測量人員的主觀因素影響較大。而已有的視覺檢測方法，雖然提高了測量的效率、自動化程度和客觀性，但是已有的計算機視覺測量方法要么達不到手工測量的精度，要么達不到手工測量的范圍。已有的機器視覺方法不能兼顧測量范圍，如1000毫米外徑；和測量精度，如微米量級精度的矛盾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于視覺千分尺的精密測量鋼管內外壁及壁厚測量方法，實現對鋼管的內外徑及壁厚進行批量高精度全自動檢測。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于視覺千分尺的精密測量鋼管內外壁及壁厚測量方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：對于同一批鋼管，首先調整視覺千分尺的空間位置，使視覺千分尺的視場中心、實體或虛擬刻度尺上的表面、鋼管中心平面在同一平面內，由于鋼管存在橢圓度，并不是完全的回轉體，使鋼管外壁邊緣與刻度尺垂直；

步驟二：確定所用的鏡頭，鏡頭的放大倍數和景深，調整鏡頭的工作距離；

步驟三：激光位移傳感器每一次測量壁厚及鋼管內外徑之前應測量此時整個視覺千分尺與鋼管端面的距離，并控制視覺千分尺移動到系統中的刻度尺與基座前表面距離滿足相機和鏡頭的工作條件；

步驟四：視覺千分尺在驅動電機的控制下移動，在移動過程中相機同時進行圖像采集，并在圖像處理單元進行處理，當識別到鋼管邊緣位置時停止移動；

步驟五：圖像處理單元對獲取的圖像進行處理，

首先把獲取的圖像進行邊緣提取，分別取得刻度線的邊緣、鋼管壁的邊緣和刻度線上的數字；

任意兩條長刻度線同側邊緣的間距像素為n；

上述任意兩條刻度線同側邊緣的實際距離為10mm；

由此可以計算得到每個像素所代表的實際尺寸a mm：

a＝10/n (1)

每個像素所代表的實際尺寸a應滿足a10μm；

鋼管邊緣提取后，計算鋼管邊緣的像素格數N；

因此此處的鋼管壁厚T；

T＝a·N (2)

鋼管內壁直徑d是通過在鋼管不同位置獲取的圖像進行分析，若只有一臺相機工作，則需要相機在機械臂保持恒定位置時相機的兩次位置成像，對兩個圖像進行分析處理，第一次計算得到的鋼管壁厚為T₁，第二次得到的鋼管壁厚為T，獲取的第一幅圖像的鋼管內邊緣距離最近的長刻度線邊緣的像素格數為p₁，第二幅圖像的光管內邊緣距離最近的長刻度線邊緣的像素格數為p₂，該長刻度線所占得像素格數為p₀，兩幅圖像中刻度差為q，因此鋼管內壁直徑d：