一种基于图像技术的管螺纹位置测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于图像技术的管螺纹位置测量装置及方法，本发明专利技术装置中包括相机、支撑架、标定块、工业计算机、显示屏、补光模块；相机安装在支撑架上并且与工业计算机相互连接，相机负责采集图像，并将图像传递给工业计算机，工业计算机分析采集的图像，基于图像处理技术计算出管螺纹的特征尺寸以及管螺纹在机床中的相对位置，此外将这些数据和当前拍摄到的图像显示在显示屏上，机床操作人员根据这些数据对管螺纹进行切削加工。本测量装置可以自动计算管螺纹的特征尺寸以及管螺纹在机床中的相对位置，无需人的干预，具有结构简单、效率高的特点。

A Pipe Thread Position Measuring Device and Method Based on Image Technology

The invention discloses a pipe thread position measuring device and method based on image technology. The device comprises a camera, a support frame, a calibration block, an industrial computer, a display screen and a light supplement module. The camera is mounted on the support frame and connected with the industrial computer. The camera is responsible for collecting images and transferring them to the industrial computer for analysis and collection by the industrial computer. Image processing technology is used to calculate the characteristic size of pipe thread and the relative position of pipe thread in the machine tool. In addition, these data and the current image are displayed on the display screen, and the machine operator cuts the pipe thread according to these data. The measuring device can automatically calculate the characteristic size of the pipe thread and the relative position of the pipe thread in the machine tool without human intervention. It has the characteristics of simple structure and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像技术的管螺纹位置测量装置及方法
本专利技术属于管螺纹位置测量
，尤其涉及一种基于图像技术的管螺纹位置测量装置及方法。
技术介绍
管螺纹在使用一段时间后因为自然磨损无法继续使用，需要切除螺纹部分重新车出新的螺纹，虽然近年来出现了一些辅助的测量工具，但是在螺纹修复加工过程中依然无法实现自动化加工，仍然需要人工的干预。中国专利文献公开了“一种用于数控车床维修螺纹的螺纹位置专用测量仪”(公开号：CN202149735U，公开日：2012.02.22)，该专用测量仪使用与被测螺纹相匹配的螺纹齿，通过螺纹齿与被测螺纹啮合完成定位，然后根据后端的千分尺读数，完成测量。该专用测量仪专门针对特定的螺纹进行设计，具有结构简单、省时省力和造价低廉等特点。上述的专用测量仪存在一些缺点：测量仪只是针对特定的螺纹设计的，无法兼顾一类螺纹的需求，加工不同的螺纹需要更换不同的测量仪，无法做到一物多用，此外上述测量仪仍需要人工读数，无法做到自动化操作，仍然不够自动化、智能化。因此需要设计出一种设备可以自动计算管螺纹的特征参数以及管螺纹在机床中的相对位置，然后将参数显示出来，供机床操作人员使用，从而真正实现加工的智能化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种基于图像技术的管螺纹位置测量装置及方法，可以自动计算管螺纹的特征尺寸以及管螺纹在机床中的相对位置，无需人的干预，具有结构简单、效率高的特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于图像技术的管螺纹位置测量方法，该方法包括以下步骤，步骤一，相机拍摄到包含管螺纹、标定块和管螺纹切削加工数控机床的螺纹对刀块的图像后将该图像传递给工业计算机；步骤二，工业计算机对该图像进行二值化处理、提取图像的边缘特征，通过Hough法检测图像中存在的直线，将与竖直方向夹角超过15°的直线过滤掉(螺纹在图像中是竖直方向的，根据图像的斜率过滤掉该部分直线。)；步骤三，剩余直线为螺纹的图像线条，计算管螺纹的对称中心的坐标，获取整个管螺纹的坐标范围，按照这个坐标范围在图像中对整个管螺纹区域进行分块截取，进一步计算出管螺纹的特征尺寸的像素差值和管螺纹在图像中的坐标；步骤四，根据螺纹对刀块的外形特征获取对刀块在图像中的坐标，根据标定块计算出图像的比例尺，根据管螺纹的特征尺寸的像素差值、管螺纹和螺纹对刀块在图像中的坐标即可以计算出管螺纹的特征尺寸和管螺纹在图像中的相对位置，工业计算机将数据显示在显示屏上，机床操作人员根据这些数对螺纹进行切削加工。按上述技术方案，所述步骤四中，通过计算管螺纹到标定块的位置定位管螺纹在管螺纹切削加工数控机床中的相对位置。本专利技术还提供一种基于图像技术的管螺纹位置测量装置，包括机架、相机、支撑架、标定块、工业计算机、显示屏、补光模块；机架固定在管螺纹切削加工数控机床上；相机、补光模块安装在支撑架的上端，支撑架的底座连接在机架上，相机、补光模块之间的相对位置是固定的，通过控制支撑架使相机在三个空间自由度内移动，补光模块射出的光线方向与管螺纹切削加工数控机床主轴的方向垂直，补光模块高度与管螺纹切削加工数控机床的螺纹对刀块刀尖在一个水平高度；相机用于采集图像，并将该图像传递给工业计算机，工业计算机用于分析相机所采集的图像，基于图像处理技术计算出管螺纹的特征尺寸以及管螺纹在管螺纹切削加工数控机床中的相对位置，显示屏与工业计算机连接，显示屏用于显示管螺纹的特征尺寸、管螺纹在管螺纹切削加工数控机床中的相对位置数据以及相机拍摄到的图像，方便机床操作人员对螺纹进行加工，标定块用于标定相机所拍摄图像中像素的实际尺寸，固定在车床溜板中间位置。按上述技术方案，标定块为正方形的薄片，厚度范围为2-3mm。按上述技术方案，相机的拍摄角度垂直于管螺纹切削加工数控机床的加工面并指向地面。按上述技术方案，管螺纹的特征尺寸包括螺纹的螺距、牙型角、大径、小径。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术基于图像技术的管螺纹位置测量装置可以用在管螺纹切削加工数控机床上，本专利技术装置及方法中通过相机捕获管螺纹切削加工数控机床当前的加工图像，计算出管螺纹的特征尺寸以及管螺纹在管螺纹切削加工数控机床中的相对位置，利用这些数据，机床操作人员可以高效地对管螺纹进行切削修复。此外它具备智能化、适应性强、使用方便、可靠性好、省时省力等特点。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例一种基于图像技术的管螺纹位置测量装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例一种基于图像技术的管螺纹位置测量方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例中，提供一种基于图像技术的管螺纹位置测量方法，如图2所示，该方法包括以下步骤，步骤一，相机拍摄到包含管螺纹、标定块和管螺纹切削加工数控机床的螺纹对刀块的图像后将该图像传递给工业计算机；步骤二，工业计算机对该图像进行二值化处理、提取图像的边缘特征，通过Hough法检测图像中存在的直线，将与竖直方向夹角超过15°的直线过滤掉，螺纹在图像中是竖直方向的，根据图像的斜率过滤掉该部分直线。步骤三，剩余直线为螺纹的图像线条，计算管螺纹的对称中心的坐标，获取整个管螺纹的坐标范围，按照这个坐标范围在图像中对整个管螺纹区域进行分块截取，进一步计算出管螺纹的特征尺寸的像素差值和管螺纹在图像中的坐标；步骤四，根据螺纹对刀块的外形特征获取对刀块在图像中的坐标，根据标定块计算出图像的比例尺，根据管螺纹的特征尺寸的像素差值、管螺纹和螺纹对刀块在图像中的坐标即可以计算出管螺纹的特征尺寸和管螺纹在图像中的相对位置，工业计算机将数据显示在显示屏上，机床操作人员根据这些数对螺纹进行切削加工。进一步地，所述步骤四中，通过计算管螺纹到标定块的位置定位管螺纹在管螺纹切削加工数控机床中的相对位置。本专利技术实施例中还提供一种基于图像技术的管螺纹位置测量装置，如图1所示，包括机架、相机1、支撑架2、标定块3、工业计算机4、显示屏5、补光模块6；机架固定在管螺纹切削加工数控机床上；相机、补光模块安装在支撑架的上端，支撑架的底座连接在机架上，相机、补光模块之间的相对位置是固定的，通过控制支撑架使相机在三个空间自由度内移动，补光模块射出的光线方向与管螺纹切削加工数控机床主轴的方向垂直，补光模块高度与管螺纹切削加工数控机床的螺纹对刀块7刀尖在一个水平高度；相机用于采集图像，并将该图像传递给工业计算机，工业计算机用于分析相机所采集的图像，基于图像处理技术计算出管螺纹的特征尺寸以及管螺纹在管螺纹切削加工数控机床中的相对位置，显示屏与工业计算机连接，显示屏用于显示管螺纹的特征尺寸、管螺纹在管螺纹切削加工数控机床中的相对位置数据以及相机拍摄到的图像，方便机床操作人员对螺纹进行加工，标定块用于标定相机所拍摄图像中像素的实际尺寸，固定在车床溜板中间位置，如图1所示。进一步地，标定块为正方形的薄片，厚度范围为2-3mm。进一步地，相机的拍摄角度垂直于管螺纹切削加工数控机床的加工面并指向地面。进一步地，管螺纹的特征尺寸包括螺纹的螺距、牙型角、大径、小径。本专利技术方法实施例中具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像技术的管螺纹位置测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤一，相机拍摄到包含管螺纹、标定块和管螺纹切削加工数控机床的螺纹对刀块的图像后将该图像传递给工业计算机；步骤二，工业计算机对该图像进行二值化处理、提取图像的边缘特征，通过Hough法检测图像中存在的直线，将与竖直方向夹角超过15°的直线过滤掉；步骤三，剩余直线为螺纹的图像线条，计算管螺纹的对称中心的坐标，获取整个管螺纹的坐标范围，按照这个坐标范围在图像中对整个管螺纹区域进行分块截取，进一步计算出管螺纹的特征尺寸的像素差值和管螺纹在图像中的坐标；步骤四，根据螺纹对刀块的外形特征获取对刀块在图像中的坐标，根据标定块计算出图像的比例尺，根据管螺纹的特征尺寸的像素差值、管螺纹和螺纹对刀块在图像中的坐标即可以计算出管螺纹的特征尺寸和管螺纹在图像中的相对位置，工业计算机将数据显示在显示屏上，机床操作人员根据这些数对螺纹进行切削加工。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像技术的管螺纹位置测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤一，相机拍摄到包含管螺纹、标定块和管螺纹切削加工数控机床的螺纹对刀块的图像后将该图像传递给工业计算机；步骤二，工业计算机对该图像进行二值化处理、提取图像的边缘特征，通过Hough法检测图像中存在的直线，将与竖直方向夹角超过15°的直线过滤掉；步骤三，剩余直线为螺纹的图像线条，计算管螺纹的对称中心的坐标，获取整个管螺纹的坐标范围，按照这个坐标范围在图像中对整个管螺纹区域进行分块截取，进一步计算出管螺纹的特征尺寸的像素差值和管螺纹在图像中的坐标；步骤四，根据螺纹对刀块的外形特征获取对刀块在图像中的坐标，根据标定块计算出图像的比例尺，根据管螺纹的特征尺寸的像素差值、管螺纹和螺纹对刀块在图像中的坐标即可以计算出管螺纹的特征尺寸和管螺纹在图像中的相对位置，工业计算机将数据显示在显示屏上，机床操作人员根据这些数对螺纹进行切削加工。2.根据权利要求1所述的基于图像技术的管螺纹位置测量方法，其特征在于，所述步骤四中，通过计算管螺纹到标定块的位置定位管螺纹在管螺纹切削加工数控机床中的相对位置。3.一种实现权利要求1所述方法的基于图像技术的管螺纹位置测量装置，其特征在于，包括机架、相机、支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明尧，张岭，周仕光，周伟剑，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42