【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢管尺寸检测领域，特别涉及一种运动钢管的尺寸在线检测方法。
技术介绍
1、在机械工业生产制造中，为了保证钢管连接的可靠性和紧固性，对钢管的加工和检测有着十分严格的标准。因此，对钢管进行高精度的检测，可以有效避免工业生产过程中可能产生的安全隐患。传统的检测方式为接触式测量法，虽然简单实用，但是检测精度差，检测速度慢且成本高而且对钢管有损伤。
技术实现思路
1、基于上述技术特点，本专利技术提供一种运动钢管的尺寸在线检测方法，以解决现有传统技术鲁棒性差、检测精度低的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种运动钢管的尺寸在线检测方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：布置双线结构光视觉系统，用激光测速仪获取速度；
5、步骤s2：检测装置安装完成后进行系统标定，得到转换矩阵和光平面方程；
6、步骤s3：针对其中一条线结构光，投射在钢管表面，并采用工业面阵相机连续获取表面激光线图像；
7、步骤s4：采用图像分析模型对该条激光线中心进行提取；
8、步骤s5：利用提取并坐标转化后的激光线中心点云坐标进行椭圆拟合；
9、步骤s6：针对另一条线结构光，重复s2-s5的操作，获得椭圆方程；
10、步骤s7：利用双椭圆截面矫正模型重建钢管轮廓；
11、步骤s8：计算矫正后的钢管外径；
12、步骤s9：计算钢管的长度。
13
14、s1-1，将两个线结构光由上至下垂直钢管进行投射，两个相机分别摆放在两侧采集图像；
15、s1-2，用激光测速仪获取钢管的运行速度。
16、进一步地，所述步骤s2中，检测装置安装完成后进行系统标定，得到转换矩阵和光平面方程，包括：
17、s2-1，调整好面阵相机的位姿后，利用张正友标定方法获取面阵相机图像坐标系到基准坐标系的转换矩阵m：
18、
19、其中，标定时基准坐标系的x轴指向板坯前进方向，z轴垂直指向上方；
20、s2-2，调整好线结构光光源位姿后，标定光平面在基准坐标系下的方程：
21、ax+by+cz-1＝0
22、其中，a、b、c是光平面方程系数。
23、进一步地，所述步骤s3中，针对其中一条线结构光，投射在钢管表面，并采用工业面阵相机连续获取表面激光线图像，包括：
24、s3-1，将线结构激光投射在钢管表面；
25、s3-2，采用工业面阵相机连续获取表面激光线图像。
26、进一步地，所述步骤s4中，采用图像分析模型对该条激光线中心进行提取，包括：
27、s4-1，使用自适应阈值对图像二值化处理，得到二值图像，其中阈值的计算公式为：
28、g＝ω0ω1(u0-u1)2
29、其中，ω0为目标点数占总图像的比例，u0为目标点数的平均灰度值，ω1为背景点数占图像的比例，u1为背景点数的平均灰度值；
30、s4-2，对得到的二值图像进行形态学运算，得到处理图像，确保待提取的激光线条完整准确；
31、s4-3，对形态学处理后的图像进行激光线中心的提取，得到提取后的中心点的点云坐标，其中激光线中心提取的计算公式为：
32、
33、其中，xv表示中心点坐标，f(u,v)表示第u行v列的像素值，l表示图像的总行数。
34、进一步地，所述步骤s5中，利用提取并坐标转化后的激光线中心点云坐标进行椭圆拟合，包括：
35、s5-1，根据步骤2获得的转换矩阵和光平面方程，将激光线中心图像坐标转化为基准坐标系下的基准坐标；
36、s5-2，根据曲线拟合所需的点数进行样本点分区；
37、s5-3，对每个区域进行随机选取样本点，得到n个样本点；
38、s5-4，初始化椭圆参数，并定义目标函数，其中初始化的目标函数公式为：
39、
40、其中，a，b，c，d，e，f是椭圆的参数，x和y是第i个边缘点的坐标，n是边缘点的数量；
41、s5-5，对每个边缘点，计算点到椭圆的距离，通过数值优化更新目标函数，其中数值优化的增量方程为：
42、(jtwj+λi)δx＝-jtwδz
43、s5-6，得到椭圆的最优参数，实现椭圆的拟合。
44、进一步地，所述步骤s6中，针对另一条线结构光，重复s2-s5的操作，获得椭圆方程，包括：
45、其中在标定转换矩阵和光平面方程的过程中，采用与步骤s2-s5中相同的基准坐标系。
46、进一步地，所述步骤s7中，利用双椭圆截面矫正模型重建钢管轮廓，包括：
47、s7-1，通过两组中心点云坐标拟合出的两个椭圆截面的中心点坐标o1(x0,y0)，o2(x1,y1)得到钢管的轴线方程：
48、
49、s7-2，只考虑一个拟合椭圆截面，将该截面的中心点云坐标按纵坐标值降序排列，取纵坐标值最大的记为点p(x1,y1)，并计算点p到该椭圆中心o1(x0,y0)的距离记为h：
50、
51、s7-3，计算得到钢管的轴线与水平坐标轴的夹角记为θ：
52、
53、s7-4，对钢管轮廓进行重建，矫正后的椭圆长半轴为hcosθ，此矫正椭圆的长半轴即为矫正后的钢管半径，进而可以求出矫正后的钢管外径圆方程为：
54、x2+y2＝(hcosθ)2。
55、进一步地，所述步骤s8中，计算矫正后的钢管外径，包括：
56、计算钢管由于管体旋转、摆动引起的截面变化矫正后的外径为：2hcosθ。
57、进一步地，所述步骤s9中，计算钢管的的长度，包括：
58、s9-1，传感器通过感受波动状态的扩散光测得光的变化频率f。计算两次采样间钢管的距离x，由v＝f/x可得到钢管的运行速度；
59、s9-2，分析服务器通过时间t对速度曲线v(t)积分计算出钢管的长度s，其计算公式为：
60、
61、本专利技术提出了一种运动钢管的尺寸在线检测方法，由于钢管运输的特性，只能从单侧对其质量进行测量。本专利技术可以实现从单侧对钢管质量的实时检测，尤其是可以针对钢管倾斜摆动等异常情况下的检测，并且该检测系统具有较强的准确性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，布置双线结构光视觉系统，用激光测速仪获取速度，包括：
3.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，检测装置安装完成后进行系统标定，得到转换矩阵和光平面方程，包括：
4.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，针对其中一条线结构光，投射在钢管表面，并采用工业面阵相机连续获取表面激光线图像，包括：
5.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用图像分析模型对该条激光线中心进行提取，包括：
6.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，利用提取并坐标转化后的激光线中心点云坐标进行椭圆拟合，包括：
7.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤S6中，针对另一条线结构光，重复S2-S5
8.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤S7中，利用双椭圆截面矫正模型重建钢管轮廓，包括：
9.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤S8中，计算矫正后的钢管外径，包括：
10.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤S9中，计算钢管的的长度，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤s1中，布置双线结构光视觉系统，用激光测速仪获取速度，包括：
3.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤s2中，检测装置安装完成后进行系统标定，得到转换矩阵和光平面方程，包括：
4.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤s3中，针对其中一条线结构光，投射在钢管表面，并采用工业面阵相机连续获取表面激光线图像，包括：
5.根据权利要求1所述的一种运动钢管的尺寸在线检测方法，其特征在于，所述步骤s4中，采用图像分析模型对该条激光线中心进行提取，包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：仝思雨，徐冬，闫汇卿，何海楠，王晓晨，杨荃，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。