一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法技术

一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，涉及一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，包括：标定CCD相机工作角度以及工作距离；选取背景光源，进行波纹补偿器打光，突出波纹补偿器波纹管边缘部分；在PC端对波纹补偿器进行高斯滤波平滑处理；应用Sobel算子提取波纹补偿器轮廓边缘；应用Otsu算子对灰度化后的图像进行阈值分割；经孔洞填充处理后得到目标灰度值为1、背景灰度值为0的理想二值化图像；对理想二值化图像进行倾斜校正；计算所需特征点的横纵坐标差的绝对值；利用波纹补偿器工作时，接管部分由于管壁较厚，尺寸是基本不会发生变化，故此将接管尺寸作为参考尺寸计算波纹补偿器轴向整体尺寸以及相邻波纹间的轴向尺寸。解决由于波纹补偿器波纹之间不均匀性程度过大造成工业管道中波纹补偿器损坏的问题。成工业管道中波纹补偿器损坏的问题。成工业管道中波纹补偿器损坏的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法


[0001]本专利技术涉及一种管道检测方法，特别是涉及一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法。

技术介绍

[0002]工业管网在工业生产中处于举足轻重的地位，而波纹补偿器则作为一种补偿元件广泛的应用于工业管道中，用来补偿管道由于各种原因而产生的尺寸变化。而在实际应用中，波纹补偿器出现损坏的情况时有发生，一旦出现上述情况，生产设备就会面临停止运行，也极容易产生一系列的连锁反应，这对设备正常运行和操作人员的生命安全造成了严重威胁。因此，为保证生产体系安全进行，对管道中波纹补偿器的轴向尺寸变化进行检测，显得越来越重要。工业上，传统的波纹补偿器轴向尺寸检测，是由位移传感器来实现的，但是这种方法仅能测得波纹补偿器整体轴向尺寸的变化，而不能测得波纹补偿器相邻波纹之间的轴向尺寸变化，从而不能得知相邻波纹之间承受位移载荷是否均匀，若承受位移载荷不均匀程度性超过一定限度，会使得波纹补偿器发生失稳，造成波纹补偿器的损坏，严重影响生产安全。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，本专利技术方法机械视觉技术对管道中波纹补偿器的整体轴向尺寸以及相邻波纹之间的轴向尺寸进行检测，来实时监测波纹补偿器整体轴向尺寸变化以及相邻波纹之间承受位移载荷的均匀性，解决由于波纹补偿器波纹之间不均匀性程度过大造成工业管道中波纹补偿器损坏的问题。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：标定CCD相机工作角度以及工作距离；步骤2：选取光源，进行波纹补偿器打光；步骤3：将获取的图像信息上传PC端，应用高斯滤波对图像进行平滑处理，设置标准差；步骤4：应用Sobel边缘检测算子对高斯滤波之后的图像进行边缘检测，然后对图像进行灰度化处理；步骤5：应用自适应Otsu算子对图像进行阈值分割；步骤6：对二值化后的图像进行孔洞填充处理；步骤7：对二值化图像进行校正，求取边缘特征点；步骤8：计算所需特征点的横纵坐标差的绝对值；步骤9：波纹补偿器工作时，接管部分由于管壁较厚，尺寸是不会发生变化的，故此将接管尺寸作为参考尺寸计算波纹补偿器轴向整体尺寸以及相邻波纹间的轴向尺寸。
[0005]所述的一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，所述步骤1相机标定距离以及相
机标定角度、成像质量应清晰准确，以及解决垂直倾斜问题。
[0006]所述的一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，所述步骤3中应设定标准差，以及对图像进行平滑处理、消除噪声，并应保证获取轮廓边缘的真实性。
[0007]所述的一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，所述步骤4中应获取图像的真实边缘，以进行边缘特征点获取。
[0008]所述的一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，所述步骤5中阈值分割，无需设定参数，根据图像信息，自适应计算最佳阈值。
[0009]所述的一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，所述步骤7中对图像进行校正处理，解决水平倾斜的问题；进一步包括校正处理后，根据波纹补偿器形状的特殊性，遍历图像获取边缘特征点，对获取的边缘特征点进行取中值操作，保证特征点坐标的准确性。
[0010]所述的一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，所述步骤8中，进一步包括分别计算各特征点横坐标之间、纵坐标之间的距离。
[0011]所述的一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，所述步骤9选取尺寸不会发生变化的接管处，作为计算实际尺寸的参考尺寸，计算得比例尺结合步骤8计算出实际尺寸。
[0012]本专利技术的优点与效果是：本专利技术不仅能够实现位移传感器的功能，即检测出波纹补偿器整体轴向尺寸，位移传感器无法检测波纹补偿器波纹之间的轴向尺寸，本专利技术却能很好的弥补位移传感器在波纹补偿器应用上的不足，且该检测方法为无损检测方法，具有速度快.精度高的特点。针对由于波纹补偿器波纹之间不均匀性程度过大造成工业管道中波纹补偿器损坏的现状下，该检测方法技术、经济意义重大。
附图说明
[0013]图1本专利技术是总体方案流程图；图2本专利技术是MATLAB获取的波纹补偿器图像信息；图3本专利技术是高斯去噪效果图；图4本专利技术是Sobel边缘检测效果图；图5本专利技术是灰度化图像；图 6本专利技术是二值化图像；图7本专利技术是取反后进行孔洞填充的图；图8本专利技术是目标灰度值为1、背景灰度值为0的二值化图像；图9本专利技术是标注特征部位图像；图10本专利技术是获取的特征点图像；图11本专利技术是相机标定的俯视图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图所示实施例对本专利技术进行详细说明。
[0015]图1为本专利技术波纹补偿器轴向尺寸检测具体实施方案流程图，本专利技术具体实施主要用于检测工业管道中波纹补偿器的轴向整体尺寸以及相邻波纹间轴向尺寸。
[0016]步骤1：波纹补偿器本身都是直筒的，因此其可以安装在直管道和非直管道的直线
部分。非直管道中的波纹补偿器，在图像中呈现的信息为波纹补偿器是倾斜的，倾斜可以分为垂直倾斜和水平倾斜，垂直倾斜就是z轴的倾斜，水平倾斜在（x,y）内，并且，无论何种倾斜都会影响后续的边缘特征点获取操作。因此对CCD相机工作角度进行标定，使得相机镜头所在径向平面与波纹补偿器中垂线平行，来克服垂直倾斜所带来的影响；标定相机镜头所在径向平面与波纹补偿器中垂线的垂直距离为M，以毫米为单位，保证获取的波纹补偿器图像特征信息完整。
[0017]步骤2：选用LED排灯，进行背景照明，突出波纹补偿器的边缘区域，使得光照均匀，减少背景信息的干扰。
[0018]步骤3：由于波纹补偿器高温工作环境及不良照明的影响，不可避免的会产生高斯噪声，为此本方法采用高斯滤波对图2进行平滑处理，减少噪声对图像信息的干扰。
[0019]式中为点坐标，在图像处理中可认为是整数；是标准差；二维高斯滤波在图像平滑处理时，最重要的是标准差的选取，选取越大，高斯滤波器的频带就越宽，平滑程度就越好，本方法设定为2，采用模板。
[0020]步骤4：应用Sobel边缘检测算子对图3进行处理，利用模板计算梯度幅值与方向得出真实边缘。设A为图像的灰度值，Sobel算子在横向和纵向的梯度幅值公式如下所示：其中为横向梯度；为纵向梯度。在图像上的每一点，都可以获得两个方向上的梯度，通过下面公式得出梯度幅值和梯度方向：和边缘检测之后，对图4进行灰度化处理，将图像中每个像素点的R、G、B值统一成一个值，减少不必要信息，加快后续处理速度。
[0021]步骤5：使用Otsu算子自适应计算最佳阈值，对图5进行阈值分割，假设图像像素数为N，灰度范围为[0,L
‑
1]，对应灰度级i的像素数为，概率为：
将图像中的像素按灰度值用阈值T分为两类和由灰度值在[0,T]的像素组成，由灰度值在[T+1,L
‑
1]的像素组成，整幅图像的均值：1]的像素组成，整幅图像的均值：和的均值为：其中由上面式子可得类间方差的定义为使得T在[0,L
‑
1]范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：标定CCD相机工作角度以及工作距离；步骤2：选取光源，进行波纹补偿器打光；步骤3：将获取的图像信息上传PC端，应用高斯滤波对图像进行平滑处理，设置标准差；步骤4：应用Sobel边缘检测算子对高斯滤波之后的图像进行边缘检测，然后对图像进行灰度化处理；步骤5：应用自适应Otsu算子对图像进行阈值分割；步骤6：对二值化后的图像进行孔洞填充处理；步骤7：对二值化图像进行校正，求取边缘特征点；步骤8：计算所需特征点的横纵坐标差的绝对值；步骤9：波纹补偿器工作时，接管部分由于管壁较厚，尺寸是不会发生变化的，故此将接管尺寸作为参考尺寸计算波纹补偿器轴向整体尺寸以及相邻波纹间的轴向尺寸。2.根据权利要求1所述的一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤1相机标定距离以及相机标定角度、成像质量应清晰准确，以解决垂直倾斜问题。3.根据权利要求1所述的一种管道波纹补偿器轴向尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤3中应设...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪洪启，李宝志，林思雨，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：