一种无缝钢管直线度的在线测量方法及装置制造方法及图纸

一种无缝钢管直线度的在线测量方法及装置，属测量领域。在钢管管端设置一个激光器，产生与钢管中轴线平行的激光光线；在钢管管端上方设置一个工业相机，采集当前角度位置上钢管管端轮廓和激光光线图像并传送到工控机；工控机将当前的管端轮廓与激光光线进行比较，得出当前位置钢管的直线度；将钢管以其中轴线为轴心旋转n分之一个圆周角；得到n个旋转角度位置上钢管的直线度；选取n个钢管直线度值中的最大值，作为该钢管的直线度；将该钢管的直线度在计算机显示器上显示。其采用机器视觉测量的方法，通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管的直线度，采用工控机即可实现对钢管直线度的实时检测。适用于钢管直线度的在线测量领域。在线测量领域。在线测量领域。

【技术实现步骤摘要】
一种无缝钢管直线度的在线测量方法及装置


[0001]本专利技术属于测量领域，尤其涉及一种用于无缝钢管直线度的在线测量方法及装置。

技术介绍

[0002]无缝钢管在工业生产中占有极其重要的位置，在化工、冶金、机械等行业有着广泛的应用。
[0003]直线度是衡量无缝钢管质量的重要指标，是无缝钢管生产中一个至关重要的控制参数，它直接评价了无缝钢管产品的质量合格性。尤其是两端有螺纹的无缝钢管，为了保证螺纹的质量，对直线度有严格的要求。由于生产、加工、自重以及传送过程中的碰撞、温度变化等原因造成钢管的塑性变形而形成不可恢复的弯曲，影响了钢管的直线度。
[0004]在无缝钢管直线度测量方面，实际生产中都是采用人工测量的方法，一般利用人工目测直观判断弯曲程度，同时结合离线抽检的方式进行人工拉线法、三坐标测量法等接触式测量，存在很多问题，目测只能评经验和感觉直观判断，无法进行定量测量，同时由于受到生产节奏和环境因素的制约，离线抽检无法覆盖所有产品，同时需要大量人工作业，效率和自动化程度低，不能满足现代工业的需要，而且人工的干预，使检测精度受到人为因素的影响较大。对于无缝钢管直线度的在线自动测量，目前还没有相关的技术手段。
[0005]公开日为2009年11月4日，公开号为CN 101571379A的中国专利技术专利，公开了“一种无缝圆形钢管直径及直线度参数测量的方法”，该技术方案由1只摄像机和多线激光投射器组成多线结构光视觉传感器参数的校准：在被测无缝圆形钢管附近布设多线结构光视觉传感器：计算机分别控制激光投射器投射结构光平面到无缝圆形钢管被测截面，摄像机采集无缝圆形钢管表面光条图像，进行光条图像处理，并根据测量模型计算不同截面的三维坐标：确定空间截面椭圆中心，实现无缝圆形钢管直线度的测量，以及构建无缝圆形铜管的动态虚拟中心轴线；构建空间截面椭圆动态虚拟投影基准面：将空间截面椭圆向动态虚拟投影基准面正向投影，在基准面上进行圆拟合，得到钢管截面圆。
[0006]该技术方案可以实现无缝圆形钢管直径及直线度参数的在线、实时、自动、非接触测量。但是该技术方案需要的激光束较多，要求高精度，大范围测量时往往需要多个激光器；同时由于圆心计算时需要曲线拟合，软件的计算量也较大。在实际工程应用中存在安装要求高，成本昂贵等困难。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无缝钢管直线度的在线测量方法及装置。其属于一种基于单束轴向激光做为参考结构光的机器视觉测量方法，本技术方案通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管(简称钢管)的直线度；其仅需要单个激光器，安装方便，成本较低，同时，使用轮廓比较代替了圆心拟合，计算量大大减少，使用普通工业控制计算机(简称工控机)即可实现对待测钢管直线度的实时检测功能。
[0008]本专利技术的技术方案是：提供一种无缝钢管直线度的在线测量方法，包括对待测钢管的直线度进行测量，对其特征是所述的在线测量方法至少包括下列步骤：
[0009]101)在待测钢管管端的上方，沿着无缝钢管中轴线的方向，设置一个激光器，激光器射出的激光束投射到无缝钢管表面，形成一条与无缝钢管中轴线平行的激光光线；
[0010]102)在待测无缝钢管管端的上方，设置一个工业相机；
[0011]103)当检测到无缝钢管到达工位后，工业相机采集当前角度位置上钢管的管端轮廓和激光光线的图像，并传送到工控机；
[0012]104)在工控机中，将当前角度位置上钢管的管端轮廓与激光光线进行计算和比较，得出当前角度位置上钢管的直线度；
[0013]105)将待测钢管以其中轴线为旋转轴心，旋转N分之一个圆周角；
[0014]106)重复上述第3)、第4)步骤，得到N个旋转角度位置上待测钢管的直线度；
[0015]107)选取N个旋转角度位置上钢管直线度值中的最大值，作为该待测钢管的直线度；
[0016]108)将计算得到的待测钢管的直线度在计算机显示器上显示；
[0017]109)结束对该待测钢管直线度的在线测量。
[0018]所述的在线测量方法，基于单束轴向激光做为参考结构光，采用机器视觉测量的方法，通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管的直线度，使用钢管轮廓的比较代替圆心拟合，使得计算量大大减少，采用工控机即可实现对无缝钢管直线度的实时检测。
[0019]具体的，所述步骤104)中的计算和比较，至少包括下列步骤：
[0020]301)钢管轮廓提取：
[0021]把图像根据二值分割阈值P
F
，变成二值化图像，然后比较各相邻像素间的亮度差别，即可提取钢管轮廓；
[0022]302)基准线计算：
[0023]在钢管翘曲比较小的工况下，取激光光线为检测基准线；在钢管翘曲比较大的工况下，取远离钢管管端处，激光线平直段的延长线，作为基准线，取基准线与管端交点的纵坐标为基准值y0。加上校正值y
e
可以得到实际基准值y1；即：
[0024]y1＝y0+y
e
[0025]303)基准线偏置计算：
[0026]在激光线的平直段，取其与钢管管端上轮廓的纵坐标差即为上偏置O1，取其与下轮廓的纵坐标差即为下偏置O2；
[0027]304)钢管端部极值位置计算：
[0028]在螺纹加工段L2范围内搜索钢管管端上、下轮廓的纵坐标极值，钢管管端的上轮廓为坐标最大值y
a
，钢管管端的下轮廓为坐标最小值y
b
；
[0029]305)当前位置钢管直线度误差计算：
[0030]对比激光线的实际基准值，可以求得钢管管端上、下轮廓的直线度误差F
a
和F
b
：
[0031]F
a
＝|y
1-y
a-o1|
[0032]F
b
＝|y
b-y
1-o2|
[0033]最后，选钢管管端上、下轮廓的直线度误差值中的大者，作为当前旋转角度位置上
的钢管直线度误差F0，即：
[0034]F0＝MAX(F
a
,F
b
)；
[0035]306)钢管直线度误差计算：
[0036]将钢管以ω的角速度旋转，在旋转过一周之后，工业相机共采集到N帧画面，得到N个当前旋转角度位置上的钢管直线度误差F
01
,F
02
,
…
,F
0(N-1)
,F
0N
，则该待测钢管直线度误差F1为其中的最大者，即
[0037]F1＝MAX(F
01
,F
02
，
…
,F
0(N-1)
,F
0N
)
[0038]307)钢管直线度误差实际值计算：
[0039]把待测钢管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无缝钢管直线度的在线测量方法，包括对待测钢管的直线度进行测量，对其特征是所述的在线测量方法至少包括下列步骤：101)在待测钢管管端的上方，沿着无缝钢管中轴线的方向，设置一个激光器，激光器射出的激光束投射到无缝钢管表面，形成一条与无缝钢管中轴线平行的激光光线；102)在待测无缝钢管管端的上方，设置一个工业相机；103)当检测到无缝钢管到达工位后，工业相机采集当前角度位置上钢管的管端轮廓和激光光线的图像，并传送到工控机；104)在工控机中，将当前角度位置上钢管的管端轮廓与激光光线进行计算和比较，得出当前角度位置上钢管的直线度；105)将待测钢管以其中轴线为旋转轴心，旋转N分之一个圆周角；106)重复上述第3)、第4)步骤，得到N个旋转角度位置上待测钢管的直线度；107)选取N个旋转角度位置上钢管直线度值中的最大值，作为该待测钢管的直线度；108)将计算得到的待测钢管的直线度在计算机显示器上显示；109)结束对该待测钢管直线度的在线测量。2.按照权利要求1所述的无缝钢管直线度的在线测量方法，其特征是所述的在线测量方法，基于单束轴向激光做为参考结构光，采用机器视觉测量的方法，通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管的直线度，使用钢管轮廓的比较代替圆心拟合，使得计算量大大减少，采用工控机即可实现对无缝钢管直线度的实时检测。3.按照权利要求1所述的无缝钢管直线度的在线测量方法，其特征是所述步骤104)中的计算和比较，至少包括下列步骤：301)钢管轮廓提取：把图像根据二值分割阈值P
F
，变成二值化图像，然后比较各相邻像素间的亮度差别，即可提取钢管轮廓；302)基准线计算：在钢管翘曲比较小的工况下，取激光光线为检测基准线；在钢管翘曲比较大的工况下，取远离钢管管端处，激光线平直段的延长线，作为基准线，取基准线与管端交点的纵坐标为基准值y0。加上校正值y
e
可以得到实际基准值y1；即：y1＝y0+y
e
303)基准线偏置计算：在激光线的平直段，取其与钢管管端上轮廓的纵坐标差即为上偏置O1，取其与下轮廓的纵坐标差即为下偏置O2；304)钢管端部极值位置计算：在螺纹加工段L2范围内搜索钢管管端上、下轮廓的纵坐标极值，钢管管端的上轮廓为坐标最大值y
a
，钢管管端的下轮廓为坐标最小值y
b
；305)当前位置钢管直线度误差计算：对比激光线的实际基准值，可以求得钢管管端上、下轮廓的直线度误差F
a
和F
b
：F
a
＝|y
1-y
a-o1|F
b
＝|y
b-y
1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：申屠理锋，张建伟，胡继康，余勇，薛建国，奚嘉奇，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：