一种无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统，该系统包括台架、第一导轨、第一条形光源、第二条形光源、平行光源、面阵相机、第二导轨、辅助转轴、驱动转轴、显示屏、图像处理装置和电机，该图像处理装置统计第一参考次数、第二参考次数、第一基准总次数N1和第二基准总次数N2，该第一基准总次数是多个假想标记线的第一参考次数的总和；该第二基准总次数是多个假想标记线的第二参考次数的总和；所述的图像处理装置计算第一基准总次数N1除以第二基准总次数N2，如果N1/N2≥V，则确定存在缺陷；如果N1/N2<V，则确定不存在缺陷，其中V为技术人员根据能够允许的缺陷大小指定的常数。

【技术实现步骤摘要】
一种无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统
本专利技术涉及无缝钢管的检测
，具体涉及一种无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统。
技术介绍
无缝钢管是一种实用性很高的断面钢材,在生产生活中有很大的需求量,例如石油、锅炉、电站、船舶、机械制造、汽车、航空、航天、能源、地质、建筑及军工等领域。无缝钢管的直径和表面缺陷信息是评判无缝钢管质量的重要标准,也是企业和客户最关心的部分。市场对无缝钢管的需求量越来越大,传统的无缝钢管检测方法很难满足企业的生产要求。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统，所要解决的技术问题包括如何通过单次采集同时完成直径的尺寸测量和表面缺陷的检测。本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统，包括台架、第一导轨、第一条形光源、第二条形光源、平行光源、面阵相机、第二导轨、辅助转轴、驱动转轴、显示屏、图像处理装置和电机，所述的第一导轨设置在台架的顶部；所述的第一条形光源、第二条形光源和面阵相机均安装在第一导轨上并能够沿着第一导轨左右滑动；所述的辅助转轴可旋转地安装在台架的一侧，驱动转轴可旋转地安装在台架的另一侧，待检测的无缝钢管安装并卡紧在辅助转轴和驱动转轴之间；所述驱动转轴的端部与电机连接，由电机带动驱动转轴旋转；该驱动转轴进一步带动辅助转轴和无缝钢管旋转；所述的面阵相机分别通过数据线与显示屏和图像处理装置连接，使得面阵相机拍摄的图像在显示屏显示出来的同时，将面阵相机拍摄的图像输送到图像处理装置中进行处理；所述的图像处理装置对面阵相机拍摄的无缝钢管的图像的亮度值进行二次微分来生成二阶微分图像；同时所述的图像处理装置针对该二阶微分图像中的多个假想标记线分别生成二阶微分曲线，所述的多个假想标记线是在该二阶微分图像上环绕无缝钢管的闭合的环形线，该环形线形成的表面垂直于无缝钢管的中心轴线；所述的二阶微分曲线表示在该二阶微分图像中的假想标记线上的二阶导数值的变化；图像处理装置还进一步统计第一参考次数，所述的第一参考次数是该二阶微分曲线与所述环形线上的第一限值相交的次数；图像处理装置还进一步统计第二参考次数，所述的第二参考次数是该二阶微分曲线与所述环形线上的第二限值相交的次数；所述的图像处理装置还进一步统计第一基准总次数N1和第二基准总次数N2，该第一基准总次数是所述的多个假想标记线的第一参考次数的总和；该第二基准总次数是所述的多个假想标记线的第二参考次数的总和；所述的图像处理装置计算第一基准总次数N1除以第二基准总次数N2，如果N1/N2≥V，则确定存在缺陷；如果N1/N2<V，则确定不存在缺陷，其中V为技术人员根据能够允许的缺陷大小指定的常数。所述的第一限值和第二限值均是所述二阶微分图像的亮度值，该第一限值对应于在表面缺陷检测中用作能够允许的缺陷表面和正常表面之间的边界线的缺陷深度的极值，第二限值对应于在表面缺陷检测中能够允许的待检测的无缝钢管的表面粗糙度的极值。所述的第二限值小于第一限值。优选地，所述的图像处理装置将采集的待检测的无缝钢管的左右边界拟合为左边界L1和右边界L2：L1：y＝k1x+b1L2：y＝k2x+b2；其中，k1、k2、b1和b2的具体数值为利用最小二乘法拟合直线计算得到的最小二乘估计值；令(x1，y1)和(x2，y2)表示左边界L1的两个端点，(x1’，y1’)和(x2’，y2’)表示右边界L2的两个端点，则根据点到直线的距离公式得到(x1，y1)到右边界L2的的距离L12为：采用同样的方式计算得到(x2，y2)到右边界L2的的距离L22、(x1’，y1’)到左边界L1的距离L'21和(x2’，y2’)到左边界L1的距离L'22，取L12、L22、L'21和L'22的均值作为无缝钢管的直径d，即：优选地，所述的第一导轨和第二导轨均平行于无缝钢管的中心轴线设置。所述的第一条形光源和第二条形光源分别对称设置在面阵相机的左右两侧。所述的第一条形光源和第二条形光源的光轴方向与无缝钢管表面形成25°至60°的角度。所述的辅助转轴、驱动转轴和无缝钢管的中心轴线重合为同一条直线。所述的第一条形光源和第二条形光源设置在无缝钢管的上方，由第一条形光源和第二条形光源发出的光照射到无缝钢管上后被无缝钢管反射，反射的光线进入面阵相机。所述的平行光源设置在无缝钢管的下方。有益效果与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术所述无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统使用单个面阵相机结合旋转前进方案完成柱型无缝钢管图像采集,可以通过单次采集同时完成直径的尺寸测量和表面缺陷的检测。通过采用双条形光源和平行光源构成的组合光源解决钢管表面反光和保留边界信息的问题,同时还增加了采像装置的稳定性和可拓展性，保证图像具有清晰的轮廓同时保证图像的表面特征明显。采用本专利技术所述无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统，直径的测量误差小于0.01mm、表面缺陷在0.2mm×0.2mm以上尺寸的检出率高于95％。，对无缝钢管直径的测量和表面缺陷的检测效果均满足生产要求。附图说明附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的具体实施方式一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。图1是本专利技术所述无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统的制作方法的流程框图。图2是所述二阶微分曲线的示意图。图3是待检测的无缝钢管采集图像的左右边界拟合示意图。具体实施方式在下文中更详细地描述了本专利技术以有助于对本专利技术的理解。如图1和图2所示，本专利技术所述的无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统包括台架1、第一导轨3、第一条形光源4、第二条形光源5、平行光源6、面阵相机7、第二导轨8、辅助转轴9、驱动转轴10、显示屏11、图像处理装置12和电机13，所述的第一导轨3设置在台架1的顶部；所述的第一条形光源4、第二条形光源5和面阵相机7均安装在第一导轨3上并能够沿着第一导轨左右滑动；所述的辅助转轴9可旋转地安装在台架的一侧，驱动转轴10可旋转地安装在台架的另一侧，待检测的无缝钢管2安装并卡紧在辅助转轴9和驱动转轴10之间；所述驱动转轴10的端部与电机13连接，由电机13带动驱动转轴10旋转；该驱动转轴10进一步带动辅助转轴9和无缝钢管2旋转；所述的面阵相机7分别通过数据线与显示屏11和图像处理装置12连接，使得面阵相机7拍摄的图像在显示屏11显示出来的同时，输送到图像处理装置12中进行处理；所述的图像处理装置12对面阵相机7拍摄的无缝钢管的图像的亮度值进行二次微分来生成二阶微分图像；同时所述的图像处理装置12针对该二阶微分图像中的多个假想标记线分别生成二阶微分曲线L，所述的多个假想标记线是在该二阶微分图像上环绕无缝钢管的闭合的环形线H，该环形线形成的表面垂直于无缝钢管的中心轴线；所述的二阶微分曲线表示在该二阶微分图像中的假想标记线上的二阶导数值的变化；图像处理装置12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统，其特征在于，该无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统包括台架、第一导轨、第一条形光源、第二条形光源、平行光源、面阵相机、第二导轨、辅助转轴、驱动转轴、显示屏、图像处理装置和电机，所述的第一导轨设置在台架的顶部；所述的第一条形光源、第二条形光源和面阵相机均安装在第一导轨上并能够沿着第一导轨左右滑动；所述的辅助转轴可旋转地安装在台架的一侧，驱动转轴可旋转地安装在台架的另一侧，待检测的无缝钢管安装并卡紧在辅助转轴和驱动转轴之间；所述驱动转轴的端部与电机连接，由电机带动驱动转轴旋转；该驱动转轴进一步带动辅助转轴和无缝钢管旋转；所述的面阵相机分别通过数据线与显示屏和图像处理装置连接，使得面阵相机拍摄的图像在显示屏显示出来的同时，将面阵相机拍摄的图像输送到图像处理装置中进行处理；所述的图像处理装置对面阵相机拍摄的无缝钢管的图像的亮度值进行二次微分来生成二阶微分图像；同时所述的图像处理装置针对该二阶微分图像中的多个假想标记线分别生成二阶微分曲线，所述的多个假想标记线是在该二阶微分图像上环绕无缝钢管的闭合的环形线，该环形线形成的表面垂直于无缝钢管的中心轴线；所述的二阶微分曲线表示在该二阶微分图像中的假想标记线上的二阶导数值的变化；图像处理装置还进一步统计第一参考次数，所述的第一参考次数是该二阶微分曲线与所述环形线上的第一限值相交的次数；图像处理装置还进一步统计第二参考次数，所述的第二参考次数是该二阶微分曲线与所述环形线上的第二限值相交的次数；所述的图像处理装置还进一步统计第一基准总次数N1和第二基准总次数N2，该第一基准总次数是所述的多个假想标记线的第一参考次数的总和；该第二基准总次数是所述的多个假想标记线的第二参考次数的总和；所述的图像处理装置计算第一基准总次数N1除以第二基准总次数N2，如果N1/N2≥V，则确定存在缺陷；如果N1/N2<V，则确定不存在缺陷，其中V为技术人员根据能够允许的缺陷大小指定的常数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统，其特征在于，该无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统包括台架、第一导轨、第一条形光源、第二条形光源、平行光源、面阵相机、第二导轨、辅助转轴、驱动转轴、显示屏、图像处理装置和电机，所述的第一导轨设置在台架的顶部；所述的第一条形光源、第二条形光源和面阵相机均安装在第一导轨上并能够沿着第一导轨左右滑动；所述的辅助转轴可旋转地安装在台架的一侧，驱动转轴可旋转地安装在台架的另一侧，待检测的无缝钢管安装并卡紧在辅助转轴和驱动转轴之间；所述驱动转轴的端部与电机连接，由电机带动驱动转轴旋转；该驱动转轴进一步带动辅助转轴和无缝钢管旋转；所述的面阵相机分别通过数据线与显示屏和图像处理装置连接，使得面阵相机拍摄的图像在显示屏显示出来的同时，将面阵相机拍摄的图像输送到图像处理装置中进行处理；所述的图像处理装置对面阵相机拍摄的无缝钢管的图像的亮度值进行二次微分来生成二阶微分图像；同时所述的图像处理装置针对该二阶微分图像中的多个假想标记线分别生成二阶微分曲线，所述的多个假想标记线是在该二阶微分图像上环绕无缝钢管的闭合的环形线，该环形线形成的表面垂直于无缝钢管的中心轴线；所述的二阶微分曲线表示在该二阶微分图像中的假想标记线上的二阶导数值的变化；图像处理装置还进一步统计第一参考次数，所述的第一参考次数是该二阶微分曲线与所述环形线上的第一限值相交的次数；图像处理装置还进一步统计第二参考次数，所述的第二参考次数是该二阶微分曲线与所述环形线上的第二限值相交的次数；所述的图像处理装置还进一步统计第一基准总次数N1和第二基准总次数N2，该第一基准总次数是所述的多个假想标记线的第一参考次数的总和；该第二基准总次数是所述的多个假想标记线的第二参考次数的总和；所述的图像处理装置计算第一基准总次数N1除以第二基准总次数N2，如果N1/N2≥V，则确定存在缺陷；如果N1/N2<V，则确定不存在缺陷，其中V为技术人员根据能够允许的缺陷大小指定的常数。


2.根据权利要求1所述的无缝钢管直径测量与表面缺陷检测系统，其特征在于，所述的第一限值和第二限值均是所述二阶微分图像的亮度值，该第一限值对应于在表面缺陷检测中用作能够允许的缺陷表面和正常表面之间的边界线的缺陷深度的极值，第二限值对应于在表面缺陷检测中能够允许的待检测的无缝钢管的表面粗糙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建国，郑宝弟，郑鸿达，
申请(专利权)人：浙江增诚钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33