[发明专利]一种油管螺纹尺寸参数检测方法与设备

说明书

本发明涉及一种油管螺纹尺寸参数检测方法与设备，用平行光源照明，双远心镜头，面阵CCD数字相机采集油管螺纹上下截面图像；用图像处理软件提取轮廓亚像素边缘；计算上下截面图像的几何参数。本发明的检测设备主要由底座、图像采集部件，升降导轨机构等部件组成，图像采集部件由支架、固定在支架上的两部平行LED照明光源、两个双远心镜头、两个面阵CCD数字单色相机及图像采集与处理软件组成。本发明采用平行光源，远心镜头可以保证采集到的零件外形图像，在一定范围内不随距离发生畸变，测量速度快，得到较高精度的测量结果。

技术领域

本发明属于机械零件检测技术领域，涉及零件的数字图像获取方法与设备，可用于普通螺纹及其他零件尺寸检测。

背景技术

油管是在钻探完成后将原油和天然气从油气层运输到地表的管道，在油田的使用量非常大，油管螺纹的质量直接影响到油田的正常生产。但目前在油管的生产过程中，油管螺纹尺寸测量常用手工方法,使用螺纹量规和锥度量规配合一系列工具进行人工检测，这种测量方法工作效率低，人为影响因素很大。

如何快速、准确测量油管螺纹空间几何形状的尺寸，是当前检测技术亟待解决的难题。

通用螺纹测量仪分为接触式和光学瞄准式。接触式测量仪通过两个半球式探头自定心的方法实现螺纹的测量,存在的问题是对探头的加工要求极高,使用过程中探头容易磨损,探头容易脱落,测量螺纹时需要使用三针等辅助手段,效率低,操作繁琐。光学瞄准式主要通过万能工具显微镜等光学仪器进行测量,存在的主要问题是通过人眼目视瞄准,人为误差因素多,自动化程度低,效率低,长时间使用造成人眼疲劳，通用螺纹测量仪不能在线测量。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有检测方法存在的不足，提出一种用图像在线检测油管螺纹几何尺寸的方法及设备，以提高检测效率、检测精度，降低检测设备成本。

为了实现上述发明目的，采用以下检测方法：

1，用平行LED照明光源，双远心镜头，面阵CCD数字单色相机采集螺纹截面图像；

2，用图像处理软件提取轮廓亚像素边缘；

3，计算螺纹几何参数，包括螺纹的齿高、螺距、锥角和直径等参数。

本发明的检测设备：

技术方案：主要由底座及安装在底座上的图像采集部件组成，图像采集部件由安装在底座上的托架、固定在托架上的两束平行LED照明光源、两个双远心镜头、两个面阵CCD数字单色相机及图像采集与处理软件组成。

图像采集部件中，平行LED照明光源与远心镜头同轴安装在托架上。托架安装在底座上，要求镜头轴线与光源轴线平行，位于螺纹齿高部分。

上边图像采集部件安装在支板滑动导轨上，该滑动导轨上设有与其配合升降的升降丝杠，被测油管螺纹放置在加工装置支架上，测量装置镜头与螺纹螺旋方向平行。

所述两组双远心镜头及对应的平行光源；上组镜头光源可根据油管直径上下调节位置；下方设有镜头光源支架。

图像采集及齿高、螺距、锥角和直径等参数的计算过程：

调整好底座，通过底座调整镜头位置，使镜头轴线位于螺纹截面中心附近,固定好相机位置。

设置照明光亮度、相机增益及快门时间。

拍摄已知固定尺寸部件的标定图像，来标定相机的位置。标定图像由上下部分两张图像组成，对该组图像检测边缘直线，在当前图像坐标系下设定距离边缘直线一半直径距离的两条直线作为标定。

用相机实时在线采集待测螺纹灰度图像，并可随时截取采集过程中的测量图像。

用图像处理软件对截取的螺纹图像进行处理、运算，得到相应的几何参数，螺纹的齿高、螺距、锥角和直径等参数。