专利名称：对钢管管端结构的测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量装置，是一种对钢管管端结构的测量系统。
背景技术：
壁厚是无缝钢管的重要技术指标，管端壁厚的快速、准确的测量，对无缝钢管的加 工质量有着重要的意义。因此，无缝钢管生产企业在各条生产线，都配备管端壁厚测量工 位，每班次均有专职的质检人员进行检测。测量钢管管端壁厚，椭圆度等参数由现场的质检 人员用量具进行逐支测量，人为因素造成测量准确度下降。如何实现钢管管端参数的自动 测量，设计一种测量装置是当务之急。
发明内容为解决上述技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种对钢管管端结构的 测量系统，以利于实现对管端壁厚的快速、准确的测量，提高检测精度，减轻操作人员的劳 动强度。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种对钢管管端结构的测量 系统，其中该测量系统包括有相互电连接的系统电器控制柜、CCD摄像系统、定位机构及 图像处理显示机构，所述系统电器控制柜包括有PLC，PLC包括相互电连接的电源模块和可 编程控制器模块，所述CCD摄像系统包括相互电连接的摄像头和LED光源，所述定位机构包 括相互电连接的连杆和测距传感器，所述图像处理显示机构为通过工控机控制的机构；测 量指令经过工控机的人机交互界面进入测量的指令后，工控机将信号传递给系统电气控制 柜，系统电气控制柜里的PLC将信号传递给LED光源，同时系统电气控制柜的PLC信号控制 连杆带动摄像头向前进给，摄像头进行拍摄，并通过USB线传输到工控机。本实用新型的效果是该系统是一套钢管管端内外径椭圆度的自动化检测设备，利 用摄像头及工控机组成视觉系统自动捕捉钢管端面图像，经工控机进行图像处理，提高测 量精度，消除人为误差、提高测量速度。实现产品在线检测自动化由于管端成像测厚系统采 用了非接触测量方法，取消了手工管端测厚，极大的提高了管端测厚检测的安全性，可杜绝 此检测环节的安全事故。同时，采用管端成像测厚系统及数据传输功能，降低了质检人员的 劳动强度，提高了检测数据的速度及准确性。现场测试数据与静态手动测量数据基本一致， 表明采用管端成像测厚系统做为管端壁厚测量的技术手段，完全满足工艺及检测精度的要 求。因此，管端成像测厚系统具有良好的应用性和技术先进性，具有广阔的推广价值。

图1为本实用新型的测量系统示意图；图2为本实用新型的测量系统连接框图；图3为本实用新型的测量系统信号传递流程图。图中[0010]1、系统电气控制柜2、摄像头3、连杆4、LED光源5、被测钢管6、电源模块 7、可编程控制器模块8、导线槽9、高压空气阀门10、模块导轨 11、工控机
具体实施方式结合附图对本实用新型的对钢管管端结构的测量系统的结构加以说明。如图1、2所示，本实用新型的对钢管管端结构的测量系统，该测量系统包括有相 互电连接的系统电器控制柜1、CXD摄像系统、定位机构及图像处理显示机构，所述系统电 器控制柜1包括有PLC，PLC包括相互电连接的电源模块6和可编程控制器模块7，所述CXD 摄像系统包括相互电连接的摄像头2和LED光源4，所述定位机构包括相互电连接的连杆3 和测距传感器，所述图像处理显示机构为通过工控机11控制的机构；测量指令经过工控机 11的人机交互界面进入测量的指令后，工控机11将信号传递给系统电气控制柜1，系统电 气控制柜1里的PLC将信号传递给LED光源4，同时系统电气控制柜1的PLC信号控制连杆 3带动摄像头2向前进给，摄像头2进行拍摄，并通过USB线传输到工控机11。所述连杆3的长度定为1米，所述测距传感器设在连杆3前端的顶板上。该测量系统包括有相互电连接的系统电器控制柜1、CXD摄像系统、定位机构及图 像处理显示机构。系统电气控制柜1主要负责整个测量系统的供电，供气和自动化控制。统 电气控制柜1中的PLC模块包括电源模块6和可编程控制器模块7，可编程控制器模块7用 来调用并执行用户程序，驱动测量装置完成测量动作。其型号为OMRON CPM1A-20CDR-A-V1。 统电气控制柜1中的PLC模块通过模块导轨10安装固定。统电气控制柜1中还设有理顺 电连接线用的导线槽8以及高压空气阀门9，高压空气阀门9负责高压空气的开闭。采用大恒视觉公司生产的DH3102-UT摄像头2，有效像素为2048X 1510。能拍摄 静态画面，不能清晰地拍摄动态图象。摄像头2与工控机11通过USB线连接，USB线用于 数据及控制信号的传输，并为摄像头2供电。连杆3的长度固定为1米，其前端设有顶板和测距传感器。连杆3由系统电气控 制柜1中的控制程序控制其动作，并带动摄像头2 —起前后移动，保证物距为固定值1米。LED光源4能发出很强的平行光线，为成像的清晰度提供了保证。工控机11内有图象处理软件，选用德国MVTec公司的HALCON图象处理软件。 HALCON是一款全能的机器视觉软件包，它以最新的计算机图象处理和计算机视觉技术为基 础，提供当今功能最强大的视觉算法开发包，是世界最全面的机器视觉处理软件。电脑还有 用户编写的人机交互界面，用于接受操作指令并显示测量结果。本实用新型的对钢管管端结构的测量系统的结构是这样实现的，过程如下如图3所示，测量指令经过工控机11的人机交互界面进入测量的指令后，工控机 11将信号传递给系统电气控制柜1，系统电气控制柜1里的PLC包括相互电连接的电源模 块6、可编程控制器模块7、导线槽8和模块导轨10，并控制高压空气阀门9的开启，使高压 空气驱动连杆3带动摄像头2向前进给，直至触碰到被测钢管5的管壁，此时LED光源4开 启，摄像头2进行对被测钢管5管壁的图像拍摄，通过USB线传输到工控机11，利用HALCON 软件对图象进行处理后得到一个管端的轮廓。确定圆环的中心后，做通过中心的直线，直线 与内外圆有四个交点，利用软件测量同侧两交点的距离即为钢管管端的壁厚。在圆环上取八个扇形的区域，每个扇面由十条直线组成，间隔为0. 5度，该区域的壁厚值是十个点壁厚的平均值。在圆环上显示的是各区域的平均值，在变量表中存储最大和最小值。软件测出 的壁厚值实际上是像素值，在物距固定的条件下，按照一个固定的比例转化为实际壁厚。最 后在工控机的人机界面上对测量结果进行显示，测量结果示意如下表表一检验结果示例
权利要求一种对钢管管端结构的测量系统，其特征是该测量系统包括有相互电连接的系统电器控制柜(1)、CCD摄像系统、定位机构及图像处理显示机构，所述系统电器控制柜(1)包括有PLC，PLC包括相互电连接的电源模块(6)和可编程控制器模块(7)，所述CCD摄像系统包括相互电连接的摄像头(2)和LED光源(4)，所述定位机构包括相互电连接的连杆(3)和测距传感器，所述图像处理显示机构为通过工控机(11)控制的机构；测量指令经过工控机(11)的人机交互界面进入测量的指令后，工控机(11)将信号传递给系统电气控制柜(1)，系统电气控制柜(1)里的PLC将信号传递给LED光源(4)，同时系统电气控制柜(1)的PLC信号控制连杆(3)带动摄像头(2)向前进给，摄像头(2)进行拍摄，并通过USB线传输到工控机(11)。
2.根据权利要求1所述的对钢管管端结构的测量系统，其特征是所述连杆(3)的长 度定为1米，所述测距传感器设在连杆(3)前端的顶板上。
专利摘要本实用新型提供一种对钢管管端结构的测量系统，该测量系统包括有相互电连接的系统电器控制柜、CCD摄像系统、定位机构及图像处理显示机构；测量指令经过工控机的人机交互界面进入测量的指令后，工控机将信号传递给系统电气控制柜，系统电气控制柜里的PLC将信号传递给LED光源，同时系统电气控制柜的PLC信号控制连杆带动摄像头向前进给，摄像头进行拍摄，并通过USB线传输到工控机。有益效果是该系统利用摄像头及工控机组成视觉系统自动捕捉钢管端面图像，经工控机进行图像处理，提高测量精度，消除人为误差、提高测量速度。降低了质检人员的劳动强度，提高了检测数据的速度及准确性。实现产品在线检测自动化。极大的提高了管端测厚检测的安全性，可杜绝此检测环节的安全事故。
文档编号G01B11/06GK201593975SQ20102004328
公开日2010年9月29日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者刘解放, 李勇杰, 郭瑞卿, 高景华 申请人:天津钢管集团股份有限公司