[发明专利]基于机器视觉的非接触式管材壁厚测量方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的非接触式管材壁厚测量方法与系统，包括图像采集设备、显示器、主机、激光投影器、被测管材和支架。测量原理：投影器向被测管材表面投射特征标记物；利用图像采集设备获取管材表面图像信息；提取柱面上特征标记物和截面轮廓特征，进行特征匹配，并恢复管材柱面和截面的空间位置信息；对柱面进行拟合，确定柱面的轴向向量；计算截面轮廓在柱面轴向平面上的投影；过投影轮廓中心的直线与投影轮廓的一侧交于两点，则这两点之间距离即为被测管材截面实际壁厚值。有益效果是该系统设备简单，成本低，非接触式测量，数据处理速度快，测量结果精度高。

技术领域

本发明涉及厚度测量工具领域，具体涉及一种基于机器视觉的非接触式管材壁厚测量方法与系统。

背景技术

随着工业的发展，管材广泛应用于石油、造船、水电、化工、建筑、机械制造等领域。管材的壁厚是管材的尺寸指标之一，对管材的机械性能有着重要影响。例如，根据《JGJ130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》规定，钢管脚手架截面的直径和壁厚尺寸应当采用Φ48mm×3.5mm或者Φ51mm×3.0mm的规定。但现在许多生产厂家由于生产工艺粗糙造成管材壁厚不均或为了节省成本降低壁厚，造成市场管材质量参差不齐。如果使用的钢管壁厚不符合国家规定，则会降低钢管的承载能力，缩短使用寿命甚至酿成事故。

目前，管材壁厚测量有常规测量方法和专门测量的仪器，常规的管材壁厚的测量方法是利用卡尺等量具反复测量并记录，这种测量方法花费的人力资源大而且测量精度不高，不适用于当前管材行业自动化的大趋势；而专门的测量仪器，利用超声波、电磁原理制成，比如管道壁厚测量仪。管道壁厚测量仪对厚度的测量，是由探头产生超声波脉冲透过耦合剂到达被测体，一部分超声信号被物体底面反射，探头接收由被测体底面反射的回波，精确地计算超声波的往返时间，并根据时间来计算厚度值，再将计算结果显示出来。这种测量设备测量精度足够，但通常固定以后调节高度和角度的操作不方便，耗费时间；其次当壁厚测量仪的探测头接触到管材时，由于探测头精度高，如果接触时不注意保护，很容易造成探测头损坏；最后当这种壁厚测量仪用于工厂自动化检测管材壁厚时，往往存在设备体型笨重，成本高昂，响应速度相对较慢等问题。

机器视觉技术是用摄像机或照相机等图像采集设备及数字图像处理技术协同作业来代替人眼对图像进行识别、尺寸测量、形状匹配等检查的技术与方法。因其设备简单、成本低、运行速度快、处理结果精度高、不存在主观因素影响等优点，越来越多地被应用于不同的测量领域中。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的非接触式壁厚测量系统，用图像采集设备代替人眼，用机器视觉算法代替传统壁厚测量方法来实现管材壁厚的自动测量，从而提高测量精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于机器视觉的非接触式管材壁厚测量方法与系统，包括图像采集设备、显示器、主机、激光投影器、被测管材和支架。

其中，所述图像采集设备4为相机、摄像头、摄像机、扫描仪或者其它带有拍照功能的设备。

其中，所述激光投影器5与主机3连接，所述主机3与显示器2连接。激光投影器与主机连接，主机与显示器连接，可以保证主机控制激光投影器向所述被测管材1的柱面和截面投射特定的图形。

其中，图像采集设备4与主机3连接，所述主机3与显示器2连接。图像采集设备与主机连接，主机与显示器连接，可以直接将图像采集设备拍摄的图像传输到主机上，在显示器上对图像进行查看、分析和计算，无需频繁地取出图像采集设备导入图像，操作便利快速。

其中，所述支架6和被测管材1连接。支架与被测管材连接，可以保证被测管材在测量过程中的稳定性，进而保证最终测量结果的精度。

参考图4，上述所提及的基于机器视觉的非接触式管材壁厚测量系统的测量原理包括以下步骤：