一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备及方法技术

本发明专利技术属于油气装备检测技术领域，尤其涉及一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备及方法。基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备及方法，其检测精度高，结构紧凑、操作简单，重建形成的内螺纹轴向轮廓能有效的反映实际形貌，满足了内螺纹检测生产线的需求。基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测检测方法中包括有对基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备的参数进行标定；对基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备进行装配和调整；驱动基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备，完成图像采集；对所采集得到的图像进行处理，并进行轮廓重建；计算内螺纹的几何参数；判定基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备是否需要进给等步骤。步骤。步骤。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备及方法


[0001]本专利技术属于油气装备检测
，尤其涉及一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备及方法。

技术介绍

[0002]在海洋油气开采领域，常用的水下气液运输管道由多段管柱拼接而成，其管柱的连接以螺纹为主，并且管道每次使用完成后都要进行返厂修复，以便在后续生产中重复使用。受管内介质物化特性及复杂水下工况影响，管柱内螺纹段的螺距、齿高和锥度三项参数极易发生失效；即使经过返厂维修，管柱内螺纹段三项参数还是容易偏离标准，这将危害海洋油气开采的安全。为此，国内外标准规定在管柱修复完成后，必须对内螺纹段的几何参数进行质量检查，以判断管柱内螺纹是否符合使用要求。
[0003]目前内螺纹检测方法以接触式为主，检测内螺纹的螺距、齿高和锥度需要利用多种量具，不仅检测速度慢、对检测人员操作水平要求高，而且量具测头易磨损，测量精度低。而非接触式方法具有显著测量优势，如2021年，韩君利专利技术的公开号为CN113375550A“一种非接触式内螺纹检测装置”中专利技术了反射镜和光谱共焦传感器测量内螺纹的方法，光谱共焦传感器测量精度高。但进一步研究后发现，该方案属于单点测量，检测效率低，并且其传感器接收范围小，对于较为复杂的内螺纹形面，投射光经二次反射后会偏出传感器接收范围，导致无法测量内螺纹。
[0004]2018年，合肥工业大学的田野在仪表技术与传感器期刊上发表的论文“基于机器视觉的内螺纹检测的实现方法”中专利技术了激光和相机倾斜布置测量内螺纹轴向截面单边轮廓的方法，但其只针对内径大、螺母厚度小的内螺纹，不适用于检测细长管柱内螺纹，并且其单次只能检测内螺纹单侧截面的有限区域，检测效率低。2020年，沈阳理工大学的姜月秋专利技术的专利号为CN202011617096.8“一种基于激光轮廓扫描的内螺纹检测仪及其检测方法”提出了利用激光轮廓扫描仪和45
°
反射镜检测内螺纹的方法，该装置通过反射镜、激光扫描仪和伺服电机实现对内螺纹的旋转检测，但伺服电机的回转误差会带来较大检测误差，并且360
°
旋转测量的时间长，测量精度和效率都不高。
[0005]综上所述，现有管柱内螺纹检测方法均存在有较大的局限性。因而，亟待本领域技术人员研究一种全新的内螺纹参数测量方法，以提高海洋油气开采的安全。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备及方法，该检测系统及方法优化了现有检测手段，一次测量即可获得内螺纹的全部参数信息，提高了检测精度和检测效率，实现了内螺纹高精高效检测。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备，包括有：三轴运动导轨；通过连接件，在三轴运动导轨上固定安装有夹具底座；夹具底座上
圆周均布有螺纹孔；通过螺纹孔，夹具底座上固定安装有多根夹具爪；多根夹具爪间配合安装有多棱锥反射镜；多线激光器；多线激光器通过孔柱过盈配合卡入夹具底座前端设置的孔内，使得其轴线与多棱锥反射镜的轴线相重合；连接件的两侧通过螺钉固定安装有左相机夹具和右相机夹具；左相机夹具和右相机夹具分别用于固定安装左相机与右相机，从而组成双目视觉系统；较为优选的，夹具爪呈细长条形，夹具爪上设有用于卡紧多棱锥反射镜底边棱角的等间距齿。
[0008]较为优选的，所述多棱锥反射镜为正多棱锥，其棱边数为偶数，其反射斜面均镀有高精度反射膜。
[0009]作为本专利技术的另一方面，一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测方法，包括有如下步骤：（1）、对基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备的参数进行标定；（2）、对基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备进行装配和调整；（3）、驱动基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备，完成图像采集；（4）、对步骤（3）所采集得到的图像进行处理，并进行轮廓重建。
[0010]较为优选的，还包括有如下步骤：（5）、计算内螺纹的几何参数；（6）、判定基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备是否需要进给。
[0011]较为优选的，所述步骤（1）可具体描述为：调整左相机与右相机的相对位置，使双目检测系统的公共视场中包含多棱锥反射镜；拆下多棱锥反射镜，在双目检测系统的公共视场内进行双目视觉系统的参数标定；其中，图像坐标系与相机坐标系间的关系，满足：
ꢀꢀ
式(1)；其式(1)中，、分别为空间点在左相机和右相机所采图像下的二维像素坐标，和分别为空间点在左相机三维坐标系和右相机三维坐标系下的坐标，上述两者之间的转换关系为相机内参矩阵和；和、和分别为左相机、右相机所采图像的二维像素坐标x、y方向的尺度因子，为左相机和右相机所采图像的中心点坐标；左相机和右相机之间的空间位置关系由矩阵表示，矩阵中包括旋转参量
、平移参量、和；其中，；空间点在两相机坐标系下的对应关系，满足：
ꢀꢀ
式(2)。
[0012]较为优选的，所述步骤（4）可具体描述为：采用区域提取方法，提取图像中含有线激光的有效区域，并采用灰度重心法按列提取有效区域内线激光的中心；通过立体匹配，找出空间中线激光中心在所采集图像中的关系，获取其在左右图像的像素坐标和；基于已标定的左相机与右相机的内参矩阵和及两相机之间的相对位置关系矩阵，计算出线激光中心的三维坐标，以此重建出每条线激光所映射出的内螺纹轴向截面的三维轮廓；其中，线激光中心的三维坐标，满足：式(3)；利用已确定的多棱锥反射镜上各反射斜面的镜面反射关系，还原出内螺纹的实际三维轮廓。
[0013]本专利技术提供了一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备及方法，其中，该检测方法中包括有对基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备的参数进行标定；对基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备进行装配和调整；驱动基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备，完成图像采集；对所采集得到的图像进行处理，并进行轮廓重建；计算内螺纹的几何参数；判定基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备是否需要进给等步骤。具有上述结构及步骤技术特征的检测系统及方法，无需旋转，检测精度高，结构紧凑、操作简单，重建形成的内螺纹轴向轮廓能有效的反映实际形貌，简化了现有内螺纹的检测流程，满足了内螺纹检测生产线的需求。
附图说明
[0014]该附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0015]图1为一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备的结构示意图。
[0016]图2为六线激光投射在六棱锥反射镜斜面的光路示意图。
[0017]附图标记：1、内螺纹；2、多棱锥反射镜；3、夹具爪；4、多线激光器；5、夹具底座；6、左相机；7、右相机；8、三轴运动导轨；9、左相机夹具；10、右相机夹具；11、连接件；12、反射镜底边；13、线激光。
具体实施方式
[0018]本专利技术提供了一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备及方法，该检测系统及方法优化了现有检测手段，一次测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备，其特征在于，包括有：三轴运动导轨；通过连接件，在三轴运动导轨上固定安装有夹具底座；夹具底座上圆周均布有螺纹孔；通过螺纹孔，夹具底座上固定安装有多根夹具爪；多根夹具爪间配合安装有多棱锥反射镜；多线激光器；多线激光器通过孔柱过盈配合卡入夹具底座前端设置的孔内，使得其轴线与多棱锥反射镜的轴线相重合；连接件的两侧通过螺钉固定安装有左相机夹具和右相机夹具；左相机夹具和右相机夹具分别用于固定安装左相机与右相机，从而组成双目视觉系统。2.根据权利要求1所述的一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备，其特征在于，夹具爪呈细长条形，夹具爪上设有用于卡紧多棱锥反射镜底边棱角的等间距齿。3.根据权利要求1所述的一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备，其特征在于，所述多棱锥反射镜为正多棱锥，其棱边数为偶数，其反射斜面均镀有高精度反射膜。4.一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测方法，其特征在于，包括有如下步骤：（1）、对基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备的参数进行标定；（2）、对基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备进行装配和调整；（3）、驱动基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备，完成图像采集；（4）、对步骤（3）所采集得到的图像进行处理，并进行轮廓重建。5.根据权利要求4所述的一种基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测方法，其特征在于，还包括有如下步骤：（5）、计算内螺纹的几何参数；（6）、判定基于多棱锥反射镜的内螺纹双目检测设备是否需要进给。6.根据权利要求4所述的一种基于多棱锥反射镜的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：李肖，李伟，辛海军，周晶玉，殷晓康，袁新安，陈怀远，陈兴佩，陈炳荣，
申请(专利权)人：潍坊市特种设备检验研究院，
类型：发明
国别省市：