[发明专利]一种基于CCD的埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于CCD的埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的测量方法，首先采集图像，并进行图像处理：利用CCD采集实际焊接试样的宏观截面图像并进行图像处理，输入到计算机，放大到适当倍数，利用通过点的切线，以切线处于水平为基准，将图像找正。利用神经网络技术，分析、校核对正程度；其次对图像进行特征点定位：首先找内外焊道边界的两个交点，再通过交点做水平线，找出与另一侧焊道边界的两个交点，最后，定位焊道边界内两条水平线段的中心点；最后计算焊偏量：通过计算两个中心点的横向坐标差，取其绝对值，并考虑放大系数，将该绝对值与已校准标尺的测量信号比较，计算出实际焊缝的焊偏量。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种基于CCD的埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的测量方法。

背景技术

管道输送是一种安全、经济、可靠的石油天然气运输方式，国民经济的发展需求的大量油气资源，尤其是天然气清洁能源需要依靠管道输送。高压、大口径、大输量油气管道主要采用埋弧焊钢管，埋弧焊缝的质量对油气管道的安全至关重要。大口径、厚壁油气输送钢管一般采用多丝埋弧焊方法进行内外双面埋弧焊，内、外焊缝焊接时如果不能对正(即焊偏)可能产生中部未焊透缺陷，对管道的安全运行带来隐患，因此未焊透缺陷不允许存在。为了保证不产生未焊透缺陷，油气管道钢管埋弧焊管技术标准通常要求对焊缝的焊偏量进行控制，如美国石油学会标准API SPEC 5L 45版和我国标准GB/T 9711-2011规定，对壁厚小于等于20mm的钢管，焊缝最大焊偏量不应超过3mm，对于壁厚大于20mm的钢管，焊缝最大焊偏量不应超过4mm，如图1所示。标准虽然进行了焊偏量规定，但没有给出具体的测量方法，钢管制造厂和监督检验机构一般在焊缝宏观金相试样上划线测量，其缺点一是人为因素多，检测结果误差大，不同的人、不同检验机构测量结果不一致，结果互比性差；二是工作量大、效率低。因此，需要给出一种简单、快捷、准确的测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于CCD的埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的测量方法，以解决现有技术存在的问题，本发明采用现代CCD图像传感器、数字图像处理技术和计算机分析技术，通过识别特征点、线和定位，对石油天然气管道用埋弧焊钢管焊缝的焊偏量参数进行准确、快速的测量，实现测量的仪器化，为控制埋弧焊钢管的质量提供测量数据，从而保证钢管的质量和油气管道的安全。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于CCD的埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：通过CCD摄像机对焊缝截面试样进行采集，并灰度化得到灰度图；

步骤2：对步骤1得到的灰度图进行噪声滤除；

步骤3：对步骤2得到的图像进行边缘检测；

步骤4：对步骤3得到的图像进行分割得到目标图像；

步骤5：对步骤4得到的目标图像进行方向识别；

步骤6：根据步骤5的方向识别结果对目标图像进行旋转，使通过外焊缝轮廓线与钢管母材的交点o的钢管外壁轮廓线的切线op位于水平位置，得到旋转图像；

步骤7：通过内外焊道的交点c、e分别做水平线，且两条水平线均与切线op平行，通过c、e点的水平线与焊道另一侧边缘的交点记为d、f，取线段cd的中点m₁，线段ef的中点m₂，计算m₁和m₂之间的水平距离L；

步骤8：将L与已校准标尺的测量信号比较，得出实际的水平距离，即为实际焊缝焊偏量值。

进一步地，步骤2中采用邻域平均法对灰度图进行噪声滤除。

进一步地，步骤3中采用sobel算法进行边缘检测。

进一步地，步骤4中采用最大类间方差的阈值分割法进行图像分割。