專利名稱：對鋼管管端結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量裝置，是一種對鋼管管端結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
壁厚是無縫鋼管的重要技術(shù)指標，管端壁厚的快速、準確的測量，對無縫鋼管的加 工質(zhì)量有著重要的意義。因此，無縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)在各條生產(chǎn)線，都配備管端壁厚測量工 位，每班次均有專職的質(zhì)檢人員進行檢測。測量鋼管管端壁厚，橢圓度等參數(shù)由現(xiàn)場的質(zhì)檢 人員用量具進行逐支測量，人為因素造成測量準確度下降。如何實現(xiàn)鋼管管端參數(shù)的自動 測量，設計一種測量裝置是當務之急。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種對鋼管管端結(jié)構(gòu)的 測量系統(tǒng)，以利于實現(xiàn)對管端壁厚的快速、準確的測量，提高檢測精度，減輕操作人員的勞 動強度。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是提供一種對鋼管管端結(jié)構(gòu)的測量 系統(tǒng)，其中該測量系統(tǒng)包括有相互電連接的系統(tǒng)電器控制柜、CCD攝像系統(tǒng)、定位機構(gòu)及 圖像處理顯示機構(gòu)，所述系統(tǒng)電器控制柜包括有PLC，PLC包括相互電連接的電源模塊和可 編程控制器模塊，所述CCD攝像系統(tǒng)包括相互電連接的攝像頭和LED光源，所述定位機構(gòu)包 括相互電連接的連桿和測距傳感器，所述圖像處理顯示機構(gòu)為通過工控機控制的機構(gòu)；測 量指令經(jīng)過工控機的人機交互界面進入測量的指令后，工控機將信號傳遞給系統(tǒng)電氣控制 柜，系統(tǒng)電氣控制柜里的PLC將信號傳遞給LED光源，同時系統(tǒng)電氣控制柜的PLC信號控制 連桿帶動攝像頭向前進給，攝像頭進行拍攝，并通過USB線傳輸?shù)焦た貦C。本實用新型的效果是該系統(tǒng)是一套鋼管管端內(nèi)外徑橢圓度的自動化檢測設備，利 用攝像頭及工控機組成視覺系統(tǒng)自動捕捉鋼管端面圖像，經(jīng)工控機進行圖像處理，提高測 量精度，消除人為誤差、提高測量速度。實現(xiàn)產(chǎn)品在線檢測自動化由于管端成像測厚系統(tǒng)采 用了非接觸測量方法，取消了手工管端測厚，極大的提高了管端測厚檢測的安全性，可杜絕 此檢測環(huán)節(jié)的安全事故。同時，采用管端成像測厚系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸功能，降低了質(zhì)檢人員的 勞動強度，提高了檢測數(shù)據(jù)的速度及準確性?，F(xiàn)場測試數(shù)據(jù)與靜態(tài)手動測量數(shù)據(jù)基本一致， 表明采用管端成像測厚系統(tǒng)做為管端壁厚測量的技術(shù)手段，完全滿足工藝及檢測精度的要 求。因此，管端成像測厚系統(tǒng)具有良好的應用性和技術(shù)先進性，具有廣闊的推廣價值。

圖1為本實用新型的測量系統(tǒng)示意圖；圖2為本實用新型的測量系統(tǒng)連接框圖；圖3為本實用新型的測量系統(tǒng)信號傳遞流程圖。圖中[0010]1、系統(tǒng)電氣控制柜2、攝像頭3、連桿4、LED光源5、被測鋼管6、電源模塊 7、可編程控制器模塊8、導線槽9、高壓空氣閥門10、模塊導軌 11、工控機
具體實施方式結(jié)合附圖對本實用新型的對鋼管管端結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)加以說明。如圖1、2所示，本實用新型的對鋼管管端結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括有相 互電連接的系統(tǒng)電器控制柜1、CXD攝像系統(tǒng)、定位機構(gòu)及圖像處理顯示機構(gòu)，所述系統(tǒng)電 器控制柜1包括有PLC，PLC包括相互電連接的電源模塊6和可編程控制器模塊7，所述CXD 攝像系統(tǒng)包括相互電連接的攝像頭2和LED光源4，所述定位機構(gòu)包括相互電連接的連桿3 和測距傳感器，所述圖像處理顯示機構(gòu)為通過工控機11控制的機構(gòu)；測量指令經(jīng)過工控機 11的人機交互界面進入測量的指令后，工控機11將信號傳遞給系統(tǒng)電氣控制柜1，系統(tǒng)電 氣控制柜1里的PLC將信號傳遞給LED光源4，同時系統(tǒng)電氣控制柜1的PLC信號控制連桿 3帶動攝像頭2向前進給，攝像頭2進行拍攝，并通過USB線傳輸?shù)焦た貦C11。所述連桿3的長度定為1米，所述測距傳感器設在連桿3前端的頂板上。該測量系統(tǒng)包括有相互電連接的系統(tǒng)電器控制柜1、CXD攝像系統(tǒng)、定位機構(gòu)及圖 像處理顯示機構(gòu)。系統(tǒng)電氣控制柜1主要負責整個測量系統(tǒng)的供電，供氣和自動化控制。統(tǒng) 電氣控制柜1中的PLC模塊包括電源模塊6和可編程控制器模塊7，可編程控制器模塊7用 來調(diào)用并執(zhí)行用戶程序，驅(qū)動測量裝置完成測量動作。其型號為OMRON CPM1A-20CDR-A-V1。 統(tǒng)電氣控制柜1中的PLC模塊通過模塊導軌10安裝固定。統(tǒng)電氣控制柜1中還設有理順 電連接線用的導線槽8以及高壓空氣閥門9，高壓空氣閥門9負責高壓空氣的開閉。采用大恒視覺公司生產(chǎn)的DH3102-UT攝像頭2，有效像素為2048X 1510。能拍攝 靜態(tài)畫面，不能清晰地拍攝動態(tài)圖象。攝像頭2與工控機11通過USB線連接，USB線用于 數(shù)據(jù)及控制信號的傳輸，并為攝像頭2供電。連桿3的長度固定為1米，其前端設有頂板和測距傳感器。連桿3由系統(tǒng)電氣控 制柜1中的控制程序控制其動作，并帶動攝像頭2 —起前后移動，保證物距為固定值1米。LED光源4能發(fā)出很強的平行光線，為成像的清晰度提供了保證。工控機11內(nèi)有圖象處理軟件，選用德國MVTec公司的HALCON圖象處理軟件。 HALCON是一款全能的機器視覺軟件包，它以最新的計算機圖象處理和計算機視覺技術(shù)為基 礎(chǔ)，提供當今功能最強大的視覺算法開發(fā)包，是世界最全面的機器視覺處理軟件。電腦還有 用戶編寫的人機交互界面，用于接受操作指令并顯示測量結(jié)果。本實用新型的對鋼管管端結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是這樣實現(xiàn)的，過程如下如圖3所示，測量指令經(jīng)過工控機11的人機交互界面進入測量的指令后，工控機 11將信號傳遞給系統(tǒng)電氣控制柜1，系統(tǒng)電氣控制柜1里的PLC包括相互電連接的電源模 塊6、可編程控制器模塊7、導線槽8和模塊導軌10，并控制高壓空氣閥門9的開啟，使高壓 空氣驅(qū)動連桿3帶動攝像頭2向前進給，直至觸碰到被測鋼管5的管壁，此時LED光源4開 啟，攝像頭2進行對被測鋼管5管壁的圖像拍攝，通過USB線傳輸?shù)焦た貦C11，利用HALCON 軟件對圖象進行處理后得到一個管端的輪廓。確定圓環(huán)的中心后，做通過中心的直線，直線 與內(nèi)外圓有四個交點，利用軟件測量同側(cè)兩交點的距離即為鋼管管端的壁厚。在圓環(huán)上取八個扇形的區(qū)域，每個扇面由十條直線組成，間隔為0. 5度，該區(qū)域的壁厚值是十個點壁厚的平均值。在圓環(huán)上顯示的是各區(qū)域的平均值，在變量表中存儲最大和最小值。軟件測出 的壁厚值實際上是像素值，在物距固定的條件下，按照一個固定的比例轉(zhuǎn)化為實際壁厚。最 后在工控機的人機界面上對測量結(jié)果進行顯示，測量結(jié)果示意如下表表一檢驗結(jié)果示例
權(quán)利要求一種對鋼管管端結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)，其特征是該測量系統(tǒng)包括有相互電連接的系統(tǒng)電器控制柜(1)、CCD攝像系統(tǒng)、定位機構(gòu)及圖像處理顯示機構(gòu)，所述系統(tǒng)電器控制柜(1)包括有PLC，PLC包括相互電連接的電源模塊(6)和可編程控制器模塊(7)，所述CCD攝像系統(tǒng)包括相互電連接的攝像頭(2)和LED光源(4)，所述定位機構(gòu)包括相互電連接的連桿(3)和測距傳感器，所述圖像處理顯示機構(gòu)為通過工控機(11)控制的機構(gòu)；測量指令經(jīng)過工控機(11)的人機交互界面進入測量的指令后，工控機(11)將信號傳遞給系統(tǒng)電氣控制柜(1)，系統(tǒng)電氣控制柜(1)里的PLC將信號傳遞給LED光源(4)，同時系統(tǒng)電氣控制柜(1)的PLC信號控制連桿(3)帶動攝像頭(2)向前進給，攝像頭(2)進行拍攝，并通過USB線傳輸?shù)焦た貦C(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鋼管管端結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)，其特征是所述連桿(3)的長 度定為1米，所述測距傳感器設在連桿(3)前端的頂板上。
專利摘要本實用新型提供一種對鋼管管端結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括有相互電連接的系統(tǒng)電器控制柜、CCD攝像系統(tǒng)、定位機構(gòu)及圖像處理顯示機構(gòu)；測量指令經(jīng)過工控機的人機交互界面進入測量的指令后，工控機將信號傳遞給系統(tǒng)電氣控制柜，系統(tǒng)電氣控制柜里的PLC將信號傳遞給LED光源，同時系統(tǒng)電氣控制柜的PLC信號控制連桿帶動攝像頭向前進給，攝像頭進行拍攝，并通過USB線傳輸?shù)焦た貦C。有益效果是該系統(tǒng)利用攝像頭及工控機組成視覺系統(tǒng)自動捕捉鋼管端面圖像，經(jīng)工控機進行圖像處理，提高測量精度，消除人為誤差、提高測量速度。降低了質(zhì)檢人員的勞動強度，提高了檢測數(shù)據(jù)的速度及準確性。實現(xiàn)產(chǎn)品在線檢測自動化。極大的提高了管端測厚檢測的安全性，可杜絕此檢測環(huán)節(jié)的安全事故。
文檔編號G01B11/06GK201593975SQ20102004328
公開日2010年9月29日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者劉解放, 李勇杰, 郭瑞卿, 高景華 申請人:天津鋼管集團股份有限公司