[实用新型]一种基于图像处理的深孔垂直度测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，尤其涉及一种通过发射激光束、基于图像处理的深孔垂直度非接触式测量系统。

背景技术

核电蒸汽发生器的管板直径为Ф3000—Ф5000mm，厚度600—900mm，需要以核电蒸汽发生器的管板的一侧面为基准面，测量该核电蒸汽发生器的管板中各深孔相对于基准面的垂直度。深孔垂直度的偏差将直接影响到之后支撑板的安装，及在近万个管孔（深孔）内能否顺利、准确的穿过长达十几米的U型管束。

传统深孔测量一般采用接触式测量方法，首先按深孔孔径尺寸加工出与之配合的芯棒，然后将芯棒与工装端面垂直安装，之后将芯棒插入被测深孔内，使工装端面与被测深孔端面紧密接触，读取与工装相连接的指针表读数，再通过几何换算得到被测深孔垂直度。当被测深孔的孔径很小或者孔深很深时，芯棒的制造将会非常困难，其成本将大大提高。此外，接触式测量对深孔内表面和芯棒都会有磨损，芯棒一旦磨损其测量精度将难以保证；同时，核电蒸汽发生器的管板的深孔内表面如果受到磨损或刮伤，则将对整个核电设备后续正常运行造成安全隐患，影响非常严重。另外，现有技术也有采用三坐标测量的方法，但需要大型的三坐标测量仪，成本非常高，并且受场地条件的限制较大。

因此，在深孔垂直度测量上，特别是核电蒸汽发生器的管板的深孔的垂直度测量上，由于深孔数量庞大，精度要求高，其垂直度测量急需一种快速高效、精度高、成本低的非接触式检测方法。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种测量精度高、易于操作的、非接触式的基于图像处理的深孔垂直度测量系统。其操作便捷、成本低、效率高且测量精确，非常适合于深孔相对于基准面的垂直度的测量。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于图像处理的深孔垂直度测量系统，待测件的深孔贯穿于相互平行的待测件的前端面和后端面之间；基于图像处理的深孔垂直度测量系统包括：激光光束发射器、CCD图像传感器、图像处理程序和计算机；激光光束发射器从待测件的前端面向深孔发出垂直于待测件的前端面的激光束，激光束的直径大于深孔直径，且测量时激光束完全覆盖深孔；测量时CCD图像传感器紧贴待测件的后端面，且完全覆盖深孔；CCD图像传感器与装有图像处理程序的计算机相接。

作为一种优选，一种基于图像处理的深孔垂直度测量系统，包括前支座和后支座；激光光束发射器安装于前支座中，CCD图像传感器安装于后支座中并凸出于后支座。

作为一种优选，前支座内设有第一安装腔，激光光束发射器嵌入第一安装腔中；一前支座后盖安装于前支座的后端并将激光光束发射器顶紧在第一安装腔中；激光束穿过前支座的前端面。

作为一种优选，前支座的前端面设有多个环绕激光束布置的钢球；测量时钢球紧贴待测件的前端面，待测件的前端面与前支座的前端面平行。

作为一种优选，后支座内设有第二安装腔，CCD图像传感器嵌入第二安装腔并凸出于后支座的前端面；一带弹簧的弹簧后盖安装于后支座的后端，弹簧将CCD图像传感器顶紧在第二安装腔中。

作为一种优选，前支座和后支座均设置手持手柄。

作为一种优选，待测件、前支座和后支座分别安装于三个升降式夹具中，各升降式夹具在水平面上通过滑轨调整相互之间的位置。

作为一种优选，待测件为核电蒸汽发生器的管板。

一种基于图像处理的深孔垂直度测量方法，使用基于图像处理的深孔垂直度测量系统，包括如下步骤：激光光束发射器垂直于待测件的前端面从待测件的前端面向深孔发射激光束，在待测件的前端面上，激光束覆盖深孔；激光束穿过深孔直接照射在CCD图像传感器上形成直接照射区域，激光束经深孔的内壁反射，在CCD图像传感器上形成反射光线区域；待测件的后端面的孔径内，直接照射区域和反射光线区域存在明暗分界，计算机通过图像处理程序提取直接照射区域和反射光线区域的两段圆弧形轮廓，计算两段圆弧形轮廓的中心距，即可得到待测件的深孔的垂直度。

作为一种优选，测量前，将激光光束发射器安装于前支座中，将CCD图像传感器安装于后支座中，前支座通过手持的方式在待测件的前端面对准，后支座通过手持的方式在待测件的后端面对准。

总的说来，本实用新型具有如下优点：