[发明专利]一种用于无缝钢管表面三维缺陷检测的无损检测装置

说明书

本发明涉及钢管检测技术领域，尤其为一种用于无缝钢管表面三维缺陷检测的无损检测装置，包括装置本体、电控与喷标系统、工控机与显示部分。本发明，能大大减少现有超声，漏磁，涡流等设备对小点坑的漏报，解决无缝钢管外表面三维缺陷的在线自动检测问题，适宜推广使用。

技术领域

本发明涉及钢管检测技术领域，具体为一种用于无缝钢管表面三维缺陷检测的无损检测装置。

背景技术

当热轧钢管经过冷床后，表面氧化铁皮依然会有少量残余，这些氧化铁皮给表检带来很多干扰。因此，目前大部分情况下，在经过超声、漏磁或涡流等设备检测后，还需要有人工表检。人工表检主要是为了排除机器漏报，主要以凹坑为主，加上少量外折，对于外表面的缺陷主要分为凹坑，外折与裂纹三大类，常用的漏磁，超声和涡流主要针对外折与裂纹和大凹坑，对于小凹坑容易出现漏报，但国际标准API对于高标号的钢管质量要求越来越高，因此，针对上述问题提出一种用于无缝钢管表面三维缺陷检测的无损检测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于无缝钢管表面三维缺陷检测的无损检测装置，能大大减少现有超声，漏磁，涡流等设备对小点坑的漏报，解决无缝钢管外表面三维缺陷的在线自动检测问题,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括装置本体、电控与喷标系统、工控机与显示部分，其特征在于：所述装置本体包括本体安装基座、三维传感器安装基板、三维传感器安装基板上下运动电机、三维传感器、激光遮光外壳，所述电控与喷标系统包括来管光电触发开关、编码器、电控机柜、喷嘴及涂料瓶，所述电控机柜中有三维传感器上下运动电机控制器、PLC、四路三维传感器触发控制器、开关电源，所述工控机与显示部分包括一台工控机与显示器鼠标键盘。所述装置本体上设置有四个三维传感器，安装在装置本体上垂直管行进方向的45°、135°、225°、315°方向。

优选的，无缝钢管表面三维缺陷的无损检测装置具体操作为：当钢管通过装置本体时，所述来管光电触发开关触发开始检测信号，安装在辊道上的旋转编码器通过触发控制器触发四路三维传感器同时开始采集钢管表面轮廓数据，得到的轮廓数据传输到工控机，通过无损检测方法对轮廓数据进行分析，提取其中缺陷及位置，并反馈到PLC，通过PLC控制喷标系统进行喷标。、

优选的，所述装置本体在检测到缺陷后，通过控制PLC控制喷嘴喷墨，通过调节喷墨的延时时间来精确控制喷墨位置与缺陷位置的相对距离不超过10厘米。

优选的，无损检测方法包括如下步骤：

1)根据配方管径生成初始二维图像，具体的，图像的宽度W通过式W＝2πR/X_RES计算，其中R表示配方管半径，X_RES表示相机在X轴方向的分辨率，图像的高度由相机输出的管身轮廓线行数决定，图像颜色初始化为黑色；

2)根据输入点云数据，对每一行管身轮廓，利用最小二乘法拟合椭圆，得到椭圆的圆心、长轴、短轴和倾角，具体的，设平面任意位置椭圆方程为式x²+Axy+By²+Cx+Dy+E＝0，若已知椭圆轮廓上的N(N≥5)个测量点(x_i,y_i)(i＝1,2,…,N)，则依据最小二乘法原理，通过式可以求得式x²+Axy+By²+Cx+Dy+E＝0的五个未知参数A、B、C、D、E的值，根据式可计算出椭圆圆心坐标(x₀,y₀)，长轴a，短轴b及倾角θ；

3)利用拟合得到的椭圆信息，去除离群点，具体的，对轮廓线上每一个点(x₁,y₁)根据式计算其到椭圆圆心(x₀,y₀)的欧式距离，将这些欧式距离作为一组样本，根据式计算标准差，其中stdev表示样本标准差，n表示样本个数，ρ_i为第i个欧式距离样本值，为样本均值。将欧式距离在三倍标准差以上的点作为离群点过滤；