[发明专利]一种基于机器视觉的管材直径测量装置及其测量方法

说明书

本发明属于管材测量领域，公开了一种基于机器视觉的管材直径测量装置及其测量方法，该装置包括垂直连接的竖向支架和底盘，支架上水平连接有上下两根横杆，两根横杆的同侧端头分别安装有一个相机，两个相机处于被测管材中心线正上方；两根横杆分别通过夹持装置与竖向支架可调式安装，通过夹持装置连续调节相机距离管材的竖向距离以及相机水平方向的伸出长度。本发明是使用自然光源与两台高清相机相结合的方式进行非接触式测量，装置简易且成本低，并可以去除管材的圆心跳动所产生的测量误差；本发明可以实现管材运行中的实时在线测量，即使管材在运行中存在径向跳动也可以准确的测量其直径。

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的管材直径测量装置及其测量方法，是一种非接触式的直径测量装置，属于管材测量领域。

背景技术

管材的生产过程中，尤其是焊管（包括直缝和螺旋缝焊管）的生产，由于其特殊的生产工艺，焊管直径往往会不稳定，其直径误差范围需要控制在0.5%以内。为保证产品的生产质量，需要对移动中的管材直径进行实时的测量。

目前，大多数生产商是专门派人在流水线上进行人工直径检测，发现直径不符合要求才停机检测并调整，极易造成管材因管径超标而产生废品，传统的测量方法存在一定的局限性，测量过程对工件造成磨损，测量精度不高。管材管径实时测量系统实际应用价值勿容置疑，近年来在国内外已进行了大量的开发和研究，取得了丰硕的成果，但是在国内对该项目的研究开发及推广使用还相对薄弱。

已有一些非接触直径测量装置在生产过程中得到应用。专利号为CN 108344370 A的发明专利，采用视觉传感器和激光相结合的方式对管材进行直径测量。其测量装置较复杂，对管材的固定装置有一定要求，且随着管材的直径变化管材的中心线位置也在变动，就会对测量结果产生较大的影响。专利 CN 201488707，介绍了一种管材管径测量装置，采用激光伸入管材内部对内径进行测量，但其无法准确测量管材的外径。

本发明是一种实时的管材直径测量装置，采用两台相机相结合，利用相机拍摄圆柱物体侧面的成像的光学原理对直径进行测量，可以在管材直径细微变化时，及时发现并调整相应的生产工艺参数，生产无需间断，这样可以极大提高管材的质量和生产效率。

发明内容

本发明的目的在于实现对管材直径的实时测量，进而提供了一种基于机器视觉的管材直径测量装置及其测量方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于机器视觉的管材直径测量方法，是通过在管材正上方安装上下两个相机，使两个相机的中心与管材轴线位于同一竖直平面内，测得上下两个相机之间的距离H1以及下方相机与管材中心之间的距离H2，同时获得此时上下两个相机的焦距L1和L2，并根据上下两个相机分别拍摄的管材图片获取相应的管材边缘信息K1和K2，最后根据方程组：

；

；

R1=R2；

解出R1和R2，得到管材的直径。

一种基于机器视觉的管材直径测量装置，包括垂直连接的竖向支架和底盘，支架上水平连接有上下两根横杆，两根横杆的同侧端头分别安装有一个相机，两个相机处于被测管材中心线正上方；两根横杆分别通过夹持装置与竖向支架可调式安装，通过夹持装置连续调节相机距离管材的竖向距离以及相机水平方向的伸出长度。

所述夹持装置包括夹块和两个锁紧螺钉，夹块上设有用于插入安装横杆和支架的横向通孔和竖向通孔，沿水平方向垂直于横向通孔和竖向通孔分别安装有可旋进的锁紧螺钉，锁紧螺钉端头设有橡胶垫块。

基于机器视觉的管材直径测量装置的具体测量操作步骤如下：