专利名称：绕丝与割缝防砂筛管缝宽自动检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及一种测量绕丝与割缝防砂筛管缝宽的装置。
背景技术：
在石油开采过程中，原油进入油井内时会夹带大量泥砂，必须进行过滤以防砂石 进入加剧磨损从而缩短油井使用寿命。采用绕丝或割缝筛管和一定尺度的砾石组合后进行 机械防砂在各种防砂措施中占主要地位。一般筛管上缝隙的宽度0. 1-0. 3mm，其公差一般为 士0. 02mm，缝隙太大则过滤性能差，缝隙太小则容易淤塞。生产和使用单位一般依据企业标 准用塞尺检验其缝隙宽度，通常1米长绕丝筛管有9800条缝隙，若采用塞尺法全检所有缝 宽，工人劳动强度很大，测量效率低，一般只能抽检。而且塞尺法只能判断缝隙尺寸是否在 其公差范围之内，不能获知缝隙的实际真实尺寸，同时塞尺对超出公差下限的情况比较敏 感，对于超出公差上限的大缝隙存在误判，导致零件误验收，检验中测量力取决于操作者经 验，人为误差也比较大。

实用新型内容本实用新型的目的是针对上述缺陷，提供一种绕丝与割缝防砂筛管缝宽自动检测 仪，以解决筛管缝宽检测的高效、自动和准确问题。本实用新型解决技术问题采用如下技术方案本实用新型测量绕丝与割缝防砂筛管缝宽的自动检测仪，包括机械传动单元、测 量单元以及计算机处理单元，其结构特点是在于a、所述机械传动单元是以步进电机为驱动件，步进电机的转动输出通过联轴器向 滚珠丝杠传动，与所述滚珠丝杆通过螺纹副连接有螺母架；设置滚动导轨副，所述滚动导轨 副由滚动导轨和滑块组成；所述滑块与螺母架固定连接，在螺母架上固定设置立柱；b、所述测量单元包括光源照明组件和内置CXD的工业相机；在所述光源照明组件 中，发光二极管呈环形布置在呈悬置的发光二极管连接板的底面上，所述发光二极管连接 板由螺钉固定在灯座的底端，所述灯座通过锁紧螺钉固定在灯座连接杆的底端法兰上，所 述灯座连接杆通过卡环与镜筒连接；所述工业相机由光学镜头与CXD芯片组成；所述光学 镜头安装在镜筒中，所述镜筒固定设置在镜筒支架上，所述镜筒支架通过螺钉与二维整体 精密位移台的顶面相连接；所述二维整体精密位移台的底面通过螺钉与安装座固定设置在 立柱上；C、所述计算机处理单元包括有图像采集卡和图像处理模块，对于工业相机的拍摄 图像，由图像采集卡采集缝隙的数字化图像，并通过图像处理模块经过图像滤波和特征提 取，获取缝隙宽度的测量值。本实用新型测量绕丝与割缝防砂筛管缝宽的自动检测仪，其结构特点也在于所述滚动导轨副对称布置在滚珠丝杠的两侧、并且与滚珠丝杠的轴线平行。在所述灯座连接杆的外侧壁上设有纵向槽，所述灯座连接杆通过纵向槽与卡环连
3接在镜筒的底端，使灯座在镜筒的高度上可调。在所述灯座连接杆的底端法兰上，沿圆周设置一对圆弧形槽，所述锁紧螺钉在所 述圆弧形槽中的锁定位置可以调节，以获光源与工业相机光轴之间不同的转动角度。本实用新型基于机器视觉测量技术，由计算机操作界面上的菜单及控制按钮实现 不同的测量控制方式，根据测量控制方式，实时地控制图像采集卡进行数据采集，采集的数 据可以获得实时处理、显示及存储。与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在1、本实用新型采用机器视觉非接触测量，可以实现绕丝与割缝防砂筛管缝宽的自 动高精度测量；2、本实用新型利用光学图像滤波技术，可以成功排除绕丝与割缝防砂筛管缝隙内 毛刺和脏物对缝宽测量精度的影响；3、本实用新型设计的照明光源可解决绕丝和割缝筛管的测量照明问题；4、本实用新型可以通过对测量数据的处理与分析，给出匹配砾石尺寸的分级建 议，实现砾石尺寸的自动匹配和优化；5、本实用新型的测量长度范围为1米，经过适当增加附件支撑后，可将测量范围 提高到4米，仪器具有可扩展性和柔性；6、本实用新型检测重复性好、精度高、检测效率高，平均单缝测量时间达到0.5 秒。全检7800条缝，采用本实用新型大约需要1. 6个小时，若采用塞尺法人工测量需要6. 5 个小时，检测效率提高4倍以上。本实用新型测量范围广，绕丝筛管最大外径尺寸可测至 Φ 88mm，割缝筛管的最大外径尺寸可测至Φ 140mm。

图1为本实用新型结构原理图。图2为本实用新型机械传动单元主视图。图3是图2的俯视图。图4是本实用新型测量单元结构图。图5是图4的俯视图。图6为本实用新型使用状态示意图。图中标号1底座、2为V形架、3被测件、4发光二极管、5灯座、6锁紧螺钉、7灯座 连接杆、8卡环、9镜筒支架、10镜筒、11 二维整体精密位移台、12安装座、13立柱、14螺母 架、15滑块、16滚动导轨、17导轨座、18步进电机、19联轴器、20左轴承座、21滚动轴承、22 滚珠丝杠、23右轴承座、M发光二极管连接板。
具体实施方式
本实施例包括有机械传动单元、测量单元以及计算机处理单元，其中参见图1、图2和图3，机械传动单元是以步进电机18为驱动件，步进电机18的转 动输出通过联轴器19向滚珠丝杠22进行传动，滚珠丝杠22是由左轴承座20、滚动轴承21 以及右轴承座23支承在底座1上，与滚珠丝杆22通过螺纹副连接有螺母架14 ；设置滚动 导轨副；滚动导轨副由滚动导轨16和滑块15组成，滚动导轨16支承在导轨座17上，滑块 15与滚动导轨16滑动配合；滑块15通过螺钉与螺母架14固定连接，在螺母架14上通过螺钉固定连接立柱13 ；测量单元包括光源照明组件和内置CXD的工业相机；在光源照明组件中发光二极 管4呈环形布置在呈悬置的发光二极管连接板M的底面上，发光二极管连接板M由螺钉 固定在灯座5的底端，灯座5通过锁紧螺钉6固定在灯座连接杆7底端法兰上，灯座连接杆 7通过卡环8与镜筒10连接；工业相机由光学镜头与CXD芯片组成；光学镜头安装在镜筒10中，镜筒10固定设 置在镜筒支架9上，镜筒支架9通过螺钉与二维整体精密位移台11的顶面相连接；二维整 体精密位移台11的底面通过螺钉与安装座12固定设置在立柱13上；计算机处理单元包括有图像采集卡和图像处理模块，对于工业相机的拍摄图像， 由图像采集卡采集缝隙的数字化图像，并通过图像处理模块经过图像滤波和特征提取，获 取缝隙宽度的测量值。具体实施中，相应的结构设置也包括滚动导轨副对称布置在滚珠丝杠22的两侧、并且与滚珠丝杠22的轴线平行，滚动 导轨副的作用是防止螺母架14转动以及承受立柱上的负载，使得滚珠丝杠带动螺母架移 动，实现测量要求。采用市售的02TM232 二维整体精密位移台11，是由两层交叉滚柱与V形导轨组成， 用螺旋测微头驱动，可在XY两方向实现精确微动，精度可达0. 001mm，从而在测量前对镜头 在垂直方向上对焦和在水平方向上瞄准，进行数字化调焦。在灯座连接杆7的外侧壁上设有纵向槽，灯座连接杆7通过纵向槽与卡环8连接 在镜筒10的底端，使灯座5在镜筒10的高度上可调，以适应被测件不同规格的要求。图4、图5所示，在灯座连接杆7的底端法兰上，沿圆周设置一对圆弧形槽，锁紧螺 钉6在所述圆弧形槽中的锁定位置可以调节，以获光源与工业相机光轴之间不同的转动角度。参见图6，检测前需用标准缝对仪器进行标定。检测时，被测件3安装完毕后，调节 V形架2使得被测件最高点位于镜筒光轴上，此时光源与工业相机位于被测件一端，调节二 维整体位移台11，使镜头在垂直方向上对焦和在水平方向上瞄准，按动“测量”按钮时，步进 电机带动光源与工业相机从被测件3的一端移至另一端，在移动过程中对各被测缝宽依次 进行瞄准、图像滤波、特征提取以及计算，并记录保存。当光源与相机移至另一端时，转动被 测件，同样对另一棱面的缝宽进行测量。直到对所有棱面的缝宽测量完毕，完成一个被测件 的测量。
权利要求1.一种测量绕丝与割缝防砂筛管缝宽的自动检测仪，包括机械传动单元、测量单元以 及计算机处理单元，其特征在于a、所述机械传动单元是以步进电机(18)为驱动件，步进电机(18)的转动输出通过联 轴器(19)向滚珠丝杠02)传动，与所述滚珠丝杆02)通过螺纹副连接有螺母架(14)；设 置滚动导轨副，所述滚动导轨副由滚动导轨(16)和滑块(1 组成；所述滑块(1 与螺母 架(14)固定连接，在螺母架(14)上固定设置立柱(13)；b、所述测量单元包括光源照明组件和内置CCD的工业相机；在所述光源照明组件中， 发光二极管(4)呈环形布置在呈悬置的发光二极管连接板04)的底面上，所述发光二极管 连接板04)由螺钉固定在灯座( 的底端，所述灯座( 通过锁紧螺钉(6)固定在灯座连 接杆(7)的底端法兰上，所述灯座连接杆(7)通过卡环(8)与镜筒(10)连接；所述工业相机 由光学镜头与CCD芯片组成；所述光学镜头安装在镜筒(10)中，所述镜筒(10)固定设置在 镜筒支架(9)上，所述镜筒支架(9)通过螺钉与二维整体精密位移台(11)的顶面相连接； 所述二维整体精密位移台(11)的底面通过螺钉与安装座(1 固定设置在立柱(1 上；c、所述计算机处理单元包括有图像采集卡和图像处理模块，对于工业相机的拍摄图 像，由图像采集卡采集缝隙的数字化图像，并通过图像处理模块经过图像滤波和特征提取， 获取缝隙宽度的测量值。
2.根据权利要求1所述的测量绕丝与割缝防砂筛管缝宽的自动检测仪，其特征是所述 滚动导轨副对称布置在滚珠丝杠0 的两侧、并且与滚珠丝杠0 的轴线平行。
3.根据权利要求1所述的测量绕丝与割缝防砂筛管缝宽的自动检测仪，其特征是在所 述灯座连接杆(7)的外侧壁上设有纵向槽，所述灯座连接杆(7)通过纵向槽与卡环(8)连 接在镜筒(10)的底端，使灯座( 在镜筒(10)的高度上可调。
4.根据权利要求1所述测量绕丝与割缝防砂筛管缝宽的自动检测仪，其特征是在所述 灯座连接杆(7)的底端法兰上，沿圆周设置一对圆弧形槽，所述锁紧螺钉(6)在所述圆弧形 槽中的锁定位置可以调节，以获光源与工业相机光轴之间不同的转动角度。
专利摘要本实用新型公开了一种测量绕丝与割缝防砂筛管缝宽的自动检测仪，包括机械传动单元、测量单元以及计算机处理单元，其特征在于机械传动单元是以步进电机为驱动件，步进电机的转动输出通过联轴器向滚珠丝杠传动，与滚珠丝杆通过螺纹副连接有螺母架；在螺母架上固定设置立柱；测量单元包括光源照明组件和内置CCD的工业相机；计算机处理单元包括有图像采集卡和图像处理模块，由图像采集卡采集缝隙的数字化图像，并通过图像处理模块经过图像滤波和特征提取，获取缝隙宽度的测量值。本实用新型用于解决筛管缝宽检测的高效、自动和准确问题。
文档编号G01B11/02GK201926426SQ201020611829
公开日2011年8月10日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者严锦根, 党学明, 刘善林, 刘琮洁, 孙磉礅, 王会生, 胡鹏浩 申请人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司弧东采油厂, 合肥工业大学