[发明专利]一种精密测量空心管内外径及壁厚的视觉千分尺

说明书

本发明提供了一种精密测量空心管内外径及壁厚的视觉千分尺，包括至少一条带有刻度的直尺滑轨具体为第一测量臂，所述第一测量臂上至少一端带有至少一个成像装置、至少一个图像分析处理单元、至少一个运动控制装置及至少一个电机；应用本技术方案可实现对钢管的内外径及壁厚进行批量高精度全自动检测。

技术领域

本发明涉及钢管内外壁及壁厚测量领域，具体是指一种精密测量空心管内外径及壁厚的视觉千分尺。

背景技术

目前空心管行业中各轧管长在对空心管的管端进行尺寸测量时长期靠人工用千分尺进行手动测量，测量数据偏少，对壁厚不均或椭圆度，不能给出直观的判断，测量准确性，受生产节奏，环境或量距放置方式及测量人员的主观因素影响较大。而已有的视觉检测方法，虽然提高了测量的效率、自动化程度和客观性，但是已有的计算机视觉测量方法要么达不到手工测量的精度，要么达不到手工测量的范围。已有的机器视觉方法不能兼顾测量范围，如1000毫米外径；和测量精度，如微米量级精度的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密测量空心管内外径及壁厚的视觉千分尺，实现对钢管的内外径及壁厚进行批量高精度全自动检测。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种精密测量空心管内外径及壁厚的视觉千分尺，包括至少一条带有刻度的直尺滑轨具体为第一测量臂，所述第一测量臂上至少一端带有至少一个成像装置、至少一个图像分析处理单元、至少一个运动控制装置及至少一个电机；

所述成像装置包含相机及光学远心成像镜头，所述光学远心成像镜头的成像放大倍数在其有效工作范围内恒定；所述光学远心成像镜头与所述直尺滑轨及待测空心管的位置关系为：直尺滑轨横跨待测空心管管道的端面并且与待测管的管道端面紧贴，所述光学远心成像镜头放置在对直尺滑轨的刻度线及与直尺滑轨紧邻的待测空心管清晰成像处，所述光学远心成像镜头与相机相连，所述光学远心成像镜头的成像面落与相机的图像传感器面；所述成像装置与直尺滑轨滑动连接；直尺滑轨的刻度细分最小单位为毫米；

成像装置与电机机械相连，在电机驱动下，成像装置沿着直尺滑轨移动；所述电机与运动控制装置电相连；成像装置的相机图像一边与滑轨长边平行，成像装置的相机图像另一边与直尺滑轨的刻度线平行；

所述成像装置采集直尺滑轨上刻度线及待测空心管的管壁图像，所述图像分析处理单元对成像装置所获得图像进行分析，确定出空心管管道端口内外壁在图像中相对于直尺刻度线位置，计算出管道内外径及壁厚；

所述第一测量臂连接有驱动电机，在第一驱动电机的驱动下，第一测量臂带动成像装置绕垂直于第一测量臂的中轴线旋转；第一测量臂的中轴线与待测空心管的对称轴线平行；在旋转过程中，第一测量臂紧靠待测空心管的端口；所述第一驱动电机与运动控制装置电相连；

在第一测量臂绕中轴线旋转过程中，成像装置对待测空心管的端口和第一测量臂连续成像N次(N≥1)，图像分析处理单元分析这些图像，确定出待测空心管的管道端口内外壁在图像中相对于第一测量臂的刻度的位置，计算出N(N≥1)组待测空心管内外径及壁厚参数。

在一较佳的实施例中，所述第一测量臂的两端分别带有至少一个成像装置分别为第一成像装置及第二成像装置，用于同时对待测空心管的管道的两端内外壁及与之紧贴的直尺滑轨刻度线成像；第一成像装置及第二成像装置通过控制装置电相连，零时差采集图像；所述图像分析单元对第一成像装置及第二成像装置所获得图像进行分析，确定出待测空心管的管道端口内外壁在图像中相对于直尺刻度线位置，计算出待测空心管的管道内外径及壁厚。

在一较佳的实施例中，所述第一测量臂的左端设置有第一左端成像装置及第一右端成像装置，用于同时对左端的待测空心管的内壁及外壁及与之紧贴的直尺刻度线成像；所述第一左端成像装置及第一右端成像装置通过控制装置电相连，零时差采集图像；