[发明专利]一种钢管测量装置

说明书

本发明提供一种钢管测量装置，包括：标定模块，用于对分布于横截面为正六边形棒材各侧面的3D相机进行标定，获得3D相机坐标系位置点到物体空间坐标系的转换矩阵；采集转换模块，用于将标定的3D相机采集的钢管表面在相机坐标系下的位置点坐标通过转换矩阵映射到物体空间坐标系下，获得钢管表面在物体空间坐标系下的位置点坐标，其中，钢管是标定3D相机后同轴替换所述棒材的；直径计算模块，用于根据钢管表面在物体空间坐标系下的位置点坐标，通过最小二乘法以圆形方程为最终拟合目标，得到钢管的直径。本发明能够对管材直径自动检测，保证钢管质量判定的准确性和及时性。

技术领域

本发明属于钢管生产控制技术领域，具体地说，涉及一种钢管测量装置。

背景技术

无缝钢管加工工艺复杂，至少涉及长尺坯锯切、环形炉、穿孔机、轧机、定径机、冷床、管排锯切、矫直机、吹吸灰、探伤机、测长称重机、打包机等相关设备，通常各设备由不同厂家提供，各设备有其独立的PLC控制工作，并各设备的PLC与MES（生产执行系统）连接，由MES进行各设备之间的流程化控制，并实施获取相关生产信息等。一根长尺坯在经过各设备加工期间，物料运动路径多变，且又涉及一根长尺坯变为多根定尺坯，定尺坯经轧制为钢管后，钢管又锯切为多根钢管的工艺过程。

在管材质量检测方面，尤其是对于管材的外径，通常是在一批次管材生产完成后，质检人员从其中抽取一部分管材进行检测，这种离线检测的方式具有时间滞后性，离线钢管尺寸精度分析的数据也不能很好的逐支反应钢管实际情况。而且抽检仅是抽查几根，进行离线测量，记录，由专门的质检人员综合考虑各个因素后进行判定。质检人员只能通过少量抽检的数据（离线抽检方式）给出终判，经常有错判的情况发生，质检人员判定合格外发的产品，也会存在质量异议。

在工业自动化程度不断提高的背景下，需要实现钢管生产过程中的管材直径的自动检测，而截至目前，暂未有较好的在线解决方法。

发明内容

为解决现有技术中的以上问题，本发明提供一种钢管测量装置，包括：

标定模块，用于对分布于横截面为正六边形棒材各侧面的3D相机进行标定，获得3D相机坐标系位置点到物体空间坐标系的转换矩阵；

采集转换模块，用于将标定的3D相机采集的钢管表面在相机坐标系下的位置点坐标通过转换矩阵映射到物体空间坐标系下，获得钢管表面在物体空间坐标系下的位置点坐标，其中，钢管是标定3D相机后同轴替换所述棒材的；

直径计算模块，用于根据钢管表面在物体空间坐标系下的位置点坐标，通过最小二乘法以圆形方程为最终拟合目标，得到钢管的直径。

可选地，建立有二维的相机坐标系X0A0Y0、中间辅助坐标系X1A1Y1、物体空间坐标系X2A1Y2，其中相机坐标系是在横截面内以3D相机中心为坐标原点A0，相机靶面平行方向为X0轴，相机靶面垂直方向为Y0轴；中间辅助坐标系是在横截面内以正六边形的中心为原点A1，以3D相机正对的侧面平行方向为X1轴，垂直该侧面的方向为Y1轴；物体空间坐标系是以正六边形的中心为原点A1，以棒材水平宽度方向为X2轴，以棒材竖直宽度方向为Y2轴。

可选地，标定模块中，对分布于横截面为正六边形棒材各侧面的3D相机进行标定，获得3D相机坐标系位置点到物体空间坐标系的转换矩阵，包括：

根据3D相机输出数据得到正对侧面距离相机最小距离d位置对应的在相机靶面图像上X0轴方向位置x0，根据3D相机输出数据得到正对侧面一个角点在相机靶面图像上X0轴方向位置x1，根据3D相机输出数据得到正对侧面另一角点在相机靶面图像上X0轴方向位置x2，

由此得到相机坐标系位置点在中间辅助坐标系下位置信息为：