一种油管螺纹尺寸参数检测方法与设备技术

本发明专利技术涉及一种油管螺纹尺寸参数检测方法与设备，用平行光源照明，双远心镜头，面阵CCD数字相机采集油管螺纹上下截面图像；用图像处理软件提取轮廓亚像素边缘；计算上下截面图像的几何参数。本发明专利技术的检测设备主要由底座、图像采集部件，升降导轨机构等部件组成，图像采集部件由支架、固定在支架上的两部平行LED照明光源、两个双远心镜头、两个面阵CCD数字单色相机及图像采集与处理软件组成。本发明专利技术采用平行光源，远心镜头可以保证采集到的零件外形图像，在一定范围内不随距离发生畸变，测量速度快，得到较高精度的测量结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械零件检测
，涉及零件的数字图像获取方法与设备，可用于普通螺纹及其他零件尺寸检测。
技术介绍
油管是在钻探完成后将原油和天然气从油气层运输到地表的管道，在油田的使用量非常大，油管螺纹的质量直接影响到油田的正常生产。但目前在油管的生产过程中，油管螺纹尺寸测量常用手工方法,使用螺纹量规和锥度量规配合一系列工具进行人工检测，这种测量方法工作效率低，人为影响因素很大。如何快速、准确测量油管螺纹空间几何形状的尺寸，是当前检测技术亟待解决的难题。通用螺纹测量仪分为接触式和光学瞄准式。接触式测量仪通过两个半球式探头自定心的方法实现螺纹的测量,存在的问题是对探头的加工要求极高,使用过程中探头容易磨损,探头容易脱落,测量螺纹时需要使用三针等辅助手段,效率低,操作繁琐。光学瞄准式主要通过万能工具显微镜等光学仪器进行测量,存在的主要问题是通过人眼目视瞄准,人为误差因素多,自动化程度低,效率低,长时间使用造成人眼疲劳，通用螺纹测量仪不能在线测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有检测方法存在的不足，提出一种用图像在线检测油管螺纹几何尺寸的方法及设备，以提高检测效率、检测精度，降低检测设备成本。为了实现上述专利技术目的，采用以下检测方法：1，用平行LED照明光源，双远心镜头，面阵CCD数字单色相机采集螺纹截面图像；2，用图像处理软件提取轮廓亚像素边缘；3，计算螺纹几何参数，包括螺纹的齿高、螺距、锥角和直径等参数。本专利技术的检测设备：技术方案：主要由底座及安装在底座上的图像采集部件组成，图像采集部件由安装在底座上的托架、固定在托架上的两束平行LED照明光源、两个双远心镜头、两个面阵CCD数字单色相机及图像采集与处理软件组成。图像采集部件中，平行LED照明光源与远心镜头同轴安装在托架上。托架安装在底座上，要求镜头轴线与光源轴线平行，位于螺纹齿高部分。上边图像采集部件安装在支板滑动导轨上，该滑动导轨上设有与其配合升降的升降丝杠，被测油管螺纹放置在加工装置支架上，测量装置镜头与螺纹螺旋方向平行。所述两组双远心镜头及对应的平行光源；上组镜头光源可根据油管直径上下调节位置；下方设有镜头光源支架。图像采集及齿高、螺距、锥角和直径等参数的计算过程：调整好底座，通过底座调整镜头位置，使镜头轴线位于螺纹截面中心附近,固定好相机位置。设置照明光亮度、相机增益及快门时间。拍摄已知固定尺寸部件的标定图像，来标定相机的位置。标定图像由上下部分两张图像组成，对该组图像检测边缘直线，在当前图像坐标系下设定距离边缘直线一半直径距离的两条直线作为标定。用相机实时在线采集待测螺纹灰度图像，并可随时截取采集过程中的测量图像。用图像处理软件对截取的螺纹图像进行处理、运算，得到相应的几何参数，螺纹的齿高、螺距、锥角和直径等参数。本专利技术检测方法结构简单，装置成本低，操作简单，误差在0.003mm内。本专利技术的有益效果：本专利技术将会对零件部件几何尺寸测量带来便利以及更精确的测量，方便测量，也更利于机床零件的精准加工。本专利技术的主要优点：采用平行光源，远心镜头可以保证采集到的零件外形图像，在一定范围内不随距离发生畸变。软件测量图像参数速度快。图像处理中采用亚像素计算，得到较高精度的测量结果。可以安装在加工设备上，在线实时测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对-实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构示意图。图中：1，底座，2，CCD数字单色相机，3，双远心镜头，4，镜头光源支架，5，滑动导轨，6，支架立板，7，升降丝杠，8，平行LED照明光源，9，被测螺纹。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1相机标定测量，安装已知轮廓尺寸部件在待测零件加工工位上，调整合适位置，使其上下边缘落于两相机视角内，拍摄其轮廓图像，设定相机增益与快门时间，采集图像，得到标定部件上下两张截面灰度数字图像，提取两幅图像边缘轮廓，通过轮廓线相关位置标定出两个相机之间的位置关系。实施例2螺纹几何尺寸测量：保持各器材位置不动放置待测螺纹，采集螺纹上下两张界面灰度图像，提取图像中螺纹轮廓边缘，找到螺纹齿的上下边缘，计算上边沿与下边沿所在直线的方程，两直线间的距离即为螺纹的齿高；找出一条两直线间的一条平行直线，该直线与螺纹齿轮边缘有交点，每跳过一个交点的距离为螺距；利用提取到的轮廓边沿并利用标定计算其锥角和直径。以上各参数，或用到标定数据，均通过几何计算，来得到螺纹截面的几何尺寸参数。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油管螺纹尺寸参数检测设备，其特征在于：包括底座及安装在底座上的图像采集部件，所述图像采集部件由安装在底座上的托架、固定在托架上的平行LED照明光源、双远心镜头、面阵CCD数字单色相机组成；图像采集部件中，平行LED照明光源与双远心镜头同轴安装在托架上；托架安装在底座上，要求镜头轴线与光源轴线平行，位于螺纹齿高部分。

【技术特征摘要】
1.一种油管螺纹尺寸参数检测设备，其特征在于：
包括底座及安装在底座上的图像采集部件，所述图像采集部件由安装在底座
上的托架、固定在托架上的平行LED照明光源、双远心镜头、面阵CCD数字单
色相机组成；
图像采集部件中，平行LED照明光源与双远心镜头同轴安装在托架上；托架
安装在底座上，要求镜头轴线与光源轴线平行，位于螺纹齿高部分。
2.如权利要求1所述的一种油管螺纹尺寸参数检测设备，其特征在于：
上边图像采集部件安装在支板滑动导轨上，该滑动导轨上设有与其配合升降
的升降丝杠，被测油管螺纹放置在加工装置支架上，测量装置镜头与螺纹螺旋
方向平行。
3.如权利要求1所述的一种油管螺纹尺寸参数检测设备，其特征在于：
所述两组双远心镜头及对应的平行光源；上组镜头光源可根据油管直径上下
调节位置。
4.一种使用权利要求1-3任一项所述的设备的油管螺纹尺寸参数检测方法，
其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)用平行LED照明光源，双远心镜头，面阵CCD数字单色相机采集一固
定已知轮廓尺寸部件截面图像；
(2)利用(1)中测量固定轮廓数据，标定...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷杰，牛海军，米桂花，
申请(专利权)人：西安捷创测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61