[发明专利]基于机器视觉的排辊成形焊管质量在线监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种检测技术领域的系统，具体是一种基于机器视觉的排辊成形焊管质量在线监控系统。

背景技术

在直缝焊管加工中，排辊成形方式以其生产效率高、制造成本低、尺寸精度高以及表面质量好等优点，逐渐成为目前最主要的生产工艺。然而在排辊成形机组的成形段，带钢的边部极易出现由于材料变形不均匀造成的“鼓包“、“搭边”等质量缺陷，由于排辊成形机组结构紧凑、空间狭小，目前对于此类质量问题的检查只能凭借人工目测完成，严重影响了生产线的生产效率并造成大量的经济损失。因此，迫切需要开发一种在线检测焊管成形质量的实时监控系统，开发焊管质量在线监控技术无论对于保证焊管产品质量的稳定性，还是提高生产线的生产效率以及降低产品成本都具有重要作用。

针对焊管机组生产线的快速生产特点，近年来以超声波、涡流探伤为代表的无损检测技术在对焊管的焊缝质量及内部缺陷进行在线检测方面得到了广泛的应用，但是迄今尚未发现有关焊管成形段质量在线监控系统的开发应用。基于机器视觉的精密检测技术是近年来检测领域中迅速发展的一项新技术，基于机器视觉的在线监测技术具有连续、快速、非接触、无需与工件表面耦合、检测灵敏度高等特点，逐步取代人工视觉，用于检测、识别的各种场合，特别是高速、大批量、连续自动化生产中的质量检查、对象辨识和尺寸测量等人工难以完成的工作。因此，开发适合于焊管排辊成形机组的快速、连续生产特点的基于机器视觉的质量在线监控系统是焊管生产中重要的质量控制方法，也必将成为未来的发展方向。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利授权公告号CN 1603740A，名称为：基于图像识别的砂轮形貌动态检测方法，该专利自述为：首先进行固定位置处砂轮瞬态图像的捕捉和存储，拍摄砂轮在固定位置的瞬态图像，拍摄的砂轮瞬态图像通过图像采集卡进入计算机中，同时采集卡将砂轮瞬态图像信号中的场同步信号分离出来送入同步控制卡，同步控制卡发出信号给计算机使之冻结这一场图像，实现图像的动态捕捉。其不足在于：由于是采用同步控制卡实现冻结砂轮瞬态图像的捕捉，尚无法完成图像的连续捕捉，因此仅能实现砂轮的动态测量技术，而不能实现实时在线监控功能。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种基于机器视觉的排辊成形焊管质量在线监控系统，使其采用数字摄像机进行图像采集和工控机进行数字图像信号快速处理，实现焊管排辊成形质量实时、高效、高精度、非接触式的在线监控。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：LED(发光二极管)光源发生器、光学调焦镜头、数字摄像机、工控机以及报警单元，发光二极管光源发生器设置在排辊成形焊管的侧上方，提供摄像所需光线，光学调焦镜头固定在排辊成形焊管的正上方，调整光学调焦镜头的焦距获得清晰的图像，光学调焦镜头与数字摄像机输入端相连，数字摄像机将由光学调焦镜头采集的排辊成形焊管图像转变为数字信号，并将数字信号传输给工控机，工控机包括图像信息数字处理模块和主控模块，图像信息数字处理模块提取由数字摄像机传输的图像数字信号的特征值，并将特征值传输给主控模块，同时图像信息数字处理模块实现模式识别、缺陷分类；主控模块完成对图像的特征值的计算，并和设定的阈值进行比较，判定是否启动报警单元，同时实现参数设置和数据存储。

所述数字摄像机通过特种C接口与光学调焦镜头相连，数字摄像机通过IEEE1394输出接口和工控机连接。

所述的数字摄像机，包括图像传感器和模数转换卡，图像传感器把接收的光信号转换为电荷信号，模数转换卡接收图像传感器传输的电荷信号，并将电荷信号转变成数字信号。

所述图像信息数字处理模块，包括DSP处理器(数字图像信号处理器)和FPGA处理器(现场可编程门阵列处理器)，DSP处理器采用Sobel(索贝尔)算子进行特征点的提取，并采用边缘检测算法，以特征点邻域灰度进行特征点的匹配计算，FPGA处理器作为DSP处理器的协处理器，通过完全并行的算法处理技术，协同DSP处理器达到对图像信号的加速计算，实现对图像信号的快速、实时处理，然后DSP处理器通过自适应技术实现对目标特征值的提取，最后将特征值输送到主控模块。