[发明专利]一种管道螺纹自动测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种管道螺纹自动测量装置及测量方法，属于计算机视觉技术领域。本发明利用工业相机分段对螺纹进行测量，同时使用激光做基准线，保证工业相机拍摄时图像能够处于同一维度内。获得螺纹图像后，先对一段图像中的螺纹图像进行螺高和螺距的提取，提取完成后，利用图像拼接和图像融合算法，将每一段获得的螺高和螺距拼接融合，获取整个螺纹的数据。图像拼接和图像融合算法，能够解决单一图像信息的不确定问题，且每次采集螺纹的一小块区域，然后通过平移得到螺纹的全景图像，即给出螺纹在平移过程中每一区域的螺纹信息，增加数据的可靠性。本发明不仅可以测量大零件，也可以适用小物体的图像检测。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，更具体地说，涉及一种管道螺纹自动测量装置及测量方法。

背景技术

螺纹检测方法主要有接触式和非接触式两种。接触式检测又包括对螺纹的综合评估(如量规)和对单个或少量几何参数的测量(如量针法)。而非接触式的测量方法，主要是利用螺纹表面的光学信息来进行检测。目前制造业主要使用接触式测量对螺纹进行检测，但是在深海螺纹本身体积较大和要求精度较高的情况下，接触式检测的效果不佳，很难保证测量的精度。

基于此，随着图像处理技术的快速发展和新型光学元件与光源的不断涌现，机器视觉测量技术越来越多的得到应用，该技术能够高精度、自动化的检测螺纹。目前国内主要有天津大学的左建中、刘峰等在2006年提出一种检测螺纹的机器视觉系统，该系统实现了对螺纹多个单项参数的测量，文章深入研究了测量方法的流程，介绍了螺纹图像处理过程和螺纹参数提取方法，并对测量系统的误差做了分析。电子科技大学的姜籍翔在2014年设计了一种全新的检测系统，该系统采用了两个相机来完成螺纹参数的测量，研究了图像处理和参数提取的相关算法，详细分析了测量系统各个部分对检测结果的误差影响。浙江大学的马睿在2019年提出基于图像的外螺纹参数综合检测方法研究，文中通过对检测平台进行改进使得被测件可以连续转动，通过CCD相机得到一系列螺纹参数的特征点，重建螺纹的三维线框模型，拟合螺纹线从轴向和径向对被测件进行综合检测，使得提取到的参数误差较小。但是由于这些检测系统和算法都是采用被测件是小螺纹，对于深海螺纹等大零件，这些检测系统和算法都不能很好地完成检测效果。考虑到深海螺纹应用环境的复杂性，其更换难度大且成本高，若产品不合格造成石油泄漏，会对海水污染造成非常严重的后果，赔偿的代价巨大。

经检索，中国专利申请号：201910133017.7，申请日为：2019年2月22日，发明名称为：一种基于机器视觉和虚拟仪器的外螺纹多参数评定方法。该申请案的方法步骤如下：通过图像处理得到外螺纹边缘，采用LabVIEW编程提取特征点牙顶点和牙底点，将外螺纹的牙顶点进行最小二乘拟合直线l₁和l₄，牙底点进行最小二乘拟合直线l₂和l₃，牙顶点到对边拟合线的距离的平均值得到大径，牙底点到对边拟合线的距离平均值得到小径，做l₁、l₂两条直线的中线k₁和l₃、l₄两条直线的中线k₂，两直线k₁k₂之间的距离为外螺纹中径，通过求中径线和牙侧线之间的距离得到螺距。该申请案可对螺纹进行非接触式测量，但是该申请案同样只能对小螺纹进行测量，当螺纹尺寸过大，该申请案便不能保证测量的螺纹的精度。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有检测系统和算法只能检测小螺纹的局限性，本发明提供一种管道螺纹自动测量装置及测量方法，本发明利用激光做基准线，分段对螺纹进行测量，再通过图像拼接和图像融合获取整个螺纹的数据，根据具体需求选择合适的程序，对具体数据进行分析处理，从而使处理结果更加准确。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：