[发明专利]螺旋输送系统同轴度和平面度动态定量测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种几何量测量方法及装置，具体是涉及一种螺旋输送系统同轴度和平面度动态定量测量方法及装置。

背景技术

无缝钢管在检测时，如图1所示，首先由前输送辊道组1输入钢管，钢管2螺旋前进，超声检测池3抬起，钢管便进入超声检测单元4，此时超声检测启动，整根钢管检测完毕由后输送辊道组5输出。在检测过程中，钢管与超声换能器之间的距离变化和水耦合状况是决定最终检测结果的关键因素，而距离和水耦合的控制主要取决于输送辊道和检测单元整线进给方向的同轴度和平面度。虽然在系统的安装过程中，可以采用多种测试手段（如利用拉线法和水平仪）来确保整条线的同轴度和平面度，但是实际检测中，钢管处于螺旋进给的运动状态，受辊轮变形、检测池夹紧、各电机转速的差异以及总驱动力的波动等因素的影响，静态调整后的同轴度和平面度显然不能真实反映动态时的情形。因此，如何定量测出系统动态情形下的同轴度和平面度并指导本体安装调整是确保整个检测系统性能的关键所在。

目前，对于旋转体几何中心的确定或对中的测试方法主要分为两大类：接触式和非接触式测试法。实际应用中，考虑到被测对象的运行工况、规格、测试仪器安装的可行性和安全性，接触式测试方法受到了极大的约束。而以激光作为测试参考轴的非接触式法，由于激光本身具有很好的直线传播特性、光能集中且具备感应放大微小尺寸变动的能力，在长距离测试领域得到了广泛的应用。其中最具代表性的是激光轴类的检测仪及其相关的定性和定量对中方法。激光轴对中仪和二维横向塞曼双频激光直线度/同轴度测量装置是定量检测典型仪器。这两种定量检测装置的共同点都是在控制激光发射传播的基础上，利用光电靶将接收到的激光转为电信号并由微机收集处理显示测量值。但是二者对于发射源和接收光电靶的安装有特别要求，尤其是光电靶的安装精度直接影响着测试精度；此外，二者一般用于静态检测，对于动态被测对象，若要测试同轴度和平面度，光电靶必须能跟随运动对象的运动轨迹，这对于负责光电转换并传输信号的实体靶安装显然是相当困难的。现有的定性检测法中，将光电靶替换成标有刻度的普通靶并使激光斑直接显示在靶上。测试时只要将靶安装在运动物体相对于激光源的一端，被测物体在运动中发生轴线偏离将会带动靶心偏离光轴，当靶心越过划定区域意味着被测对象未满足目标同轴度和平面度要求。相比较于定量检测法，该方法的测试仪器结构简单便于实施，但是由于缺乏定量的偏差值描述，对于进一步指导大中型被测对象的安装精度调整显得力不从心。现有的检测方法中，无论是定性还是定量检测法，在检测诸如无缝钢管检测系统长距离设备的同轴度和平面度时，都不容回避激光束扩散的现实问题。普通激光源发射点光斑面积约为6.28mm²，激光经过30m左右的传播后，其光斑面积可扩散到约490.87mm²。这意味着检测仪设计过程中必须考虑远程聚光问题从而增加仪器的复杂度，否则测试结果的置信度将大大降低。

发明内容

针对背景技术领域中存在的局限性，本发明的目的在于提供一种螺旋输送系统同轴度和平面度动态定量测量方法及装置。

本发明采用的技术方案是：

一、一种螺旋输送系统同轴度和平面度动态定量测量方法：

本发明评价方法的步骤如下：在螺旋输送系统的输入端和输出端分别安装激光源和视觉检测系统，标准样管的尾端安装激光入射点控制圆盘，前进端安装分布着三个发光二极管的光靶，激光轴穿越入射点控制圆盘照射在光靶上，标准样管在输送时，视觉检测系统每隔一定时间进行一次图像采集和处理，并计算出发光二极管所在圆的圆心到激光斑质心之间的距离，从而消除光斑扩散对测量的影响，实现定量测量同轴度和平面度。

所述同轴度定量测量法为利用标准样管前进过程中视觉检测系统图像采集传感器采集光靶在不同运动位置的图像并上传到PC机，PC机接收到视觉检测系统测控中心上传的图像后，截取目标处理区域的图像，运用高帽滤波处理技术、OSTU阈值处理技术、形态学处理技术、消噪技术、细化处理技术提取激光斑和光弧的轮廓，采用Hough变换和质心求解算法依次提取光弧轮廓所在圆的圆心和激光斑的质心并计算二者之间的距离，整根标准样管通过被测系统后，PC机统计出标准样管在不同位置光弧圆心到激光斑之间的最大距离，以该距离为半径，光弧圆心和激光入射点控制圆盘圆心所在直线为轴线，形成的假想圆柱体分布空间即为被测系统在该输送方向的同轴度。