[发明专利]一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及非接触测量技术，具体地涉及一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置。

背景技术

绕丝筛管是油田勘探开发中使用的机械部件，其在原油防砂中起着重要作用；绕丝筛管由内部拉直的若干条平行轮毂及外部缠绕的筛丝组成，筛丝相互之间的毫米级微小缝隙即为防砂过油的重要关卡；在实际加工过程中，轮毂被拉直固定，在生产线上以一定速度做轴向移动与周向旋转，筛丝即时缠绕在轮毂上，在焊机的作用下与轮毂焊接相连。

绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测是控制筛管加工质量的前提。目前筛管缝隙检测主要采用手工塞规方式进行离线测量，该方法检测效率低、精度差、人员易疲劳出错、测量操作不方便，同时由于离线测量，造成对原材料的浪费。因此，迫切需要一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，满足筛管加工生产的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，可以实现非接触在线闭环检测，且检测速度快，检测精度高；本发明有效解决了筛管在线生产时径向振动对检测精度的影响问题，且装置适用于不同外径尺寸绕丝筛管微小缝隙的检测。

本发明的技术解决方案：1、一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，包括：图像采集单元、激光测振单元、成像对焦单元及上位机单元，其中

图像采集单元，实现对被测筛管微小缝隙的真实放大成像，它包括面阵工业相机、转接口、显微镜头、球积分光源及图像采集卡；其中面阵工业相机与显微镜头通过转接口相连；球积分光源罩在显微镜头前端，实现对筛管缝隙成像的高亮度照明；图像采集卡通过数据线与面阵工业相机连接，从面阵工业相机获取被测筛管的模拟图像，该模拟图像信号经A/D转换传送给上位机单元进行处理、存储和传输；图像采集单元中的图像采集卡安装在上位机单元中的PCI插槽中，图像采集单元的其余部件则布置在成像对焦单元上；

激光测振单元，用于精确测量当前所测筛管位置与图像采集单元的距离值，它包括激光测距仪、485/232转接口及RS232串口线，激光测距仪测量出当前所测筛管位置与图像采集单元的距离值后通过485/232转接口和RS232串口线反馈给上位机单元，从而辅助上位机单元决策出当前图像采集单元的成像系数，解决绕丝筛管实际在线加工过程中径向振动对成像规律的影响问题；

成像对焦单元，实现图像采集单元及激光测振单元的径向移动，从而实现不同型号筛管微小缝隙的高质量成像；它包括运动控制器、交流伺服电机、伺服驱动器、高精度滚珠丝杠及相应联轴器、光栅尺、限位开关、基座、运动滑块及可与图像采集单元、激光测振单元装配的连接装置；其中运动控制器为可编程逻辑控制器PLC，输出高速脉冲给交流伺服驱动器，并通过信号转接器接受来自于光栅尺动尺读数头的信号；伺服驱动器直接驱动交流伺服电机的运行，进而带动高精度滚珠丝杠转动，使得滑块及装配其上的图像采集单元和激光测振单元发生平移，实现装置对不同外径筛管的对焦成像功能；

上位机单元，控制整个装置的运行，包括上位机硬件及控制软件，它分别通过计算机接口与上述三个单元通信，实现图像采集单元中相机的参数设置、图像数据的获取、分析与存储；激光测振单元中测距仪的初始化设置与数据接收，及成像对焦单元的定位控制；上位机单元中还封装了缝隙的检测算法，综合上述各单元获取的信息进行绕丝筛管缝隙值的解算，缝隙相对误差的求取、不合格率统计，并提供图像显示、实时报警、数据入库功能。

所述的面阵工业相机采用2k×1k以上分辨率，30f/s以上帧频，单像元横向尺寸大于5um的黑白相机；高分辨率使得检测装置具有较大的视场，提高像元尺寸可以充分展现被测物细节，较高的帧频才能降低实际加工的运动模糊影响，从而实现对筛管缝隙的高质量成像。

所述显微镜头为放大倍率在×1.5以上，最大兼容CCD靶面在2/3英寸以上，工作距离在50-100mm间的C口光学镜头，可以实现对微小缝隙的真实放大聚焦，为高精度检测的实现打下基础。

所述球积分光源为具有碗状内壁以及顶部具有仿同轴照射的白色高亮度光源，其碗状内壁可以均匀反射从底部发射的光线，使被测筛管表面的照度均匀，缝隙边缘成像清晰。

所述图像采集卡为具有CameraLink数字接口的数据到主机传输速率大于200MB/s的高速采集卡，实现对高帧频工业相机所产生模拟信号的实时A/D转换与向上位机传输；若选用1394接口的相机，则无需图像采集卡。