專利名稱：一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種幾何量測(cè)量裝置，具體是涉及一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
無縫鋼管在檢測(cè)時(shí)，如圖1所示，首先由前輸送輥道組1輸入鋼管，鋼管2螺旋前進(jìn)，超聲檢測(cè)池3抬起，鋼管便進(jìn)入超聲檢測(cè)單元4，此時(shí)超聲檢測(cè)啟動(dòng)，整根鋼管檢測(cè)完畢由后輸送輥道組5輸出。在檢測(cè)過程中，鋼管與超聲換能器之間的距離變化和水耦合狀況是決定最終檢測(cè)結(jié)果的關(guān)鍵因素，而距離和水耦合的控制主要取決于輸送輥道和檢測(cè)單元整線進(jìn)給方向的同軸度和平面度。雖然在系統(tǒng)的安裝過程中，可以采用多種測(cè)試手段(如利用拉線法和水平儀)來確保整條線的同軸度和平面度，但是實(shí)際檢測(cè)中，鋼管處于螺旋進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，受輥輪變形、檢測(cè)池夾緊、各電機(jī)轉(zhuǎn)速的差異以及總驅(qū)動(dòng)力的波動(dòng)等因素的影響，靜態(tài)調(diào)整后的同軸度和平面度顯然不能真實(shí)反映動(dòng)態(tài)時(shí)的情形。因此，如何定量測(cè)出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)情形下的同軸度和平面度并指導(dǎo)本體安裝調(diào)整是確保整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵所在。目前，對(duì)于旋轉(zhuǎn)體幾何中心的確定或?qū)χ械臏y(cè)試方法主要分為兩大類接觸式和非接觸式測(cè)試法。實(shí)際應(yīng)用中，考慮到被測(cè)對(duì)象的運(yùn)行工況、規(guī)格、測(cè)試儀器安裝的可行性和安全性，接觸式測(cè)試方法受到了極大的約束。而以激光作為測(cè)試參考軸的非接觸式法，由于激光本身具有很好的直線傳播特性、光能集中且具備感應(yīng)放大微小尺寸變動(dòng)的能力，在長(zhǎng)距離測(cè)試領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中最具代表性的是激光軸類的檢測(cè)儀及其相關(guān)的定性和定量對(duì)中方法。激光軸對(duì)中儀和二維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測(cè)量裝置是定量檢測(cè)典型儀器。這兩種定量檢測(cè)裝置的共同點(diǎn)都是在控制激光發(fā)射傳播的基礎(chǔ)上，利用光電靶將接收到的激光轉(zhuǎn)為電信號(hào)并由微機(jī)收集處理顯示測(cè)量值。但是二者對(duì)于發(fā)射源和接收光電靶的安裝有特別要求，尤其是光電靶的安裝精度直接影響著測(cè)試精度；此外，二者一般用于靜態(tài)檢測(cè)，對(duì)于動(dòng)態(tài)被測(cè)對(duì)象，若要測(cè)試同軸度和平面度，光電靶必須能跟隨運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡，這對(duì)于負(fù)責(zé)光電轉(zhuǎn)換并傳輸信號(hào)的實(shí)體靶安裝顯然是相當(dāng)困難的?，F(xiàn)有的定性檢測(cè)法中，將光電靶替換成標(biāo)有刻度的普通靶并使激光斑直接顯示在靶上。測(cè)試時(shí)只要將靶安裝在運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于激光源的一端，被測(cè)物體在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生軸線偏離將會(huì)帶動(dòng)靶心偏離光軸，當(dāng)靶心越過劃定區(qū)域意味著被測(cè)對(duì)象未滿足目標(biāo)同軸度和平面度要求。相比較于定量檢測(cè)法，該方法的測(cè)試儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于實(shí)施，但是由于缺乏定量的偏差值描述，對(duì)于進(jìn)一步指導(dǎo)大中型被測(cè)對(duì)象的安裝精度調(diào)整顯得力不從心?，F(xiàn)有的檢測(cè)方法中， 無論是定性還是定量檢測(cè)法，在檢測(cè)諸如無縫鋼管檢測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)距離設(shè)備的同軸度和平面度時(shí)，都不容回避激光束擴(kuò)散的現(xiàn)實(shí)問題。普通激光源發(fā)射點(diǎn)光斑面積約為6. ^mm2,激光經(jīng)過30m左右的傳播后，其光斑面積可擴(kuò)散到約490. 87mm2。這意味著檢測(cè)儀設(shè)計(jì)過程中必須考慮遠(yuǎn)程聚光問題從而增加儀器的復(fù)雜度，否則測(cè)試結(jié)果的置信度將大大降低。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)背景技術(shù)領(lǐng)域中存在的局限性，本實(shí)用新型的目的在于提供一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量裝置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一、一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量方法本實(shí)用新型評(píng)價(jià)方法的步驟如下在螺旋輸送系統(tǒng)的輸入端和輸出端分別安裝激光源和視覺檢測(cè)系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)樣管的尾端安裝激光入射點(diǎn)控制圓盤，前進(jìn)端安裝分布著三個(gè)發(fā)光二極管的光靶，激光軸穿越入射點(diǎn)控制圓盤照射在光靶上，標(biāo)準(zhǔn)樣管在輸送時(shí)，視覺檢測(cè)系統(tǒng)每隔一定時(shí)間進(jìn)行一次圖像采集和處理，并計(jì)算出發(fā)光二極管所在圓的圓心到激光斑質(zhì)心之間的距離，從而消除光斑擴(kuò)散對(duì)測(cè)量的影響，實(shí)現(xiàn)定量測(cè)量同軸度和平面度。所述同軸度定量測(cè)量法為利用標(biāo)準(zhǔn)樣管前進(jìn)過程中視覺檢測(cè)系統(tǒng)圖像采集傳感器采集光靶在不同運(yùn)動(dòng)位置的圖像并上傳到PC機(jī)，PC機(jī)接收到視覺檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)控中心上傳的圖像后，截取目標(biāo)處理區(qū)域的圖像，運(yùn)用高帽濾波處理技術(shù)、OSTU閾值處理技術(shù)、形態(tài)學(xué)處理技術(shù)、消噪技術(shù)、細(xì)化處理技術(shù)提取激光斑和光弧的輪廓，采用Hough變換和質(zhì)心求解算法依次提取光弧輪廓所在圓的圓心和激光斑的質(zhì)心并計(jì)算二者之間的距離，整根標(biāo)準(zhǔn)樣管通過被測(cè)系統(tǒng)后，PC機(jī)統(tǒng)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)樣管在不同位置光弧圓心到激光斑之間的最大距離，以該距離為半徑，光弧圓心和激光入射點(diǎn)控制圓盤圓心所在直線為軸線，形成的假想圓柱體分布空間即為被測(cè)系統(tǒng)在該輸送方向的同軸度。所述平面度定量測(cè)量法為利用標(biāo)準(zhǔn)樣管前進(jìn)過程中視覺檢測(cè)系統(tǒng)圖像采集傳感器采集光靶在不同運(yùn)動(dòng)位置的圖像并上傳到PC機(jī)，PC機(jī)接收到視覺檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)控中心上傳的圖像后，截取目標(biāo)處理區(qū)域的圖像，運(yùn)用高帽濾波處理技術(shù)、OSTU閾值處理技術(shù)、形態(tài)學(xué)處理技術(shù)、消噪技術(shù)、細(xì)化處理技術(shù)提取激光斑和光弧的輪廓，采用Hough變換和質(zhì)心求解算法依次提取光弧輪廓所在圓的圓心和激光斑的質(zhì)心，PC機(jī)分析并記錄激光斑質(zhì)心偏離光弧圓心所在平面的方向和距離，整根標(biāo)準(zhǔn)樣管通過被測(cè)系統(tǒng)后，PC機(jī)統(tǒng)計(jì)出在光弧圓心所在平面上下方的最大距離，通過計(jì)算二者之間的差即為被測(cè)系統(tǒng)在該輸送方向的平面度。二、一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量裝置激光入射點(diǎn)控制圓盤、光靶、兩個(gè)三角架、由圖像采集傳感器和基于PC機(jī)的圖像采集控制與處理系統(tǒng)構(gòu)成的視覺檢測(cè)系統(tǒng)；其中1)激光入射點(diǎn)控制圓盤的一個(gè)端面中心有十字圓心標(biāo)識(shí)的激光入射點(diǎn)，激光入射點(diǎn)控制圓盤安裝在標(biāo)準(zhǔn)鋼管的尾端面；2)光靶的一個(gè)端面上裝有呈等腰直角三角形分布的三個(gè)發(fā)光二極管、靶心刻有十字標(biāo)識(shí)，三個(gè)發(fā)光二極管經(jīng)撥動(dòng)開關(guān)與鈕扣電池和電池座連接，光靶安裝在標(biāo)準(zhǔn)鋼管的前進(jìn)端面；3)第一個(gè)三腳架上設(shè)有第一水平可調(diào)托盤，第一水平可調(diào)托盤上端面設(shè)有兩個(gè)激光源夾具，兩個(gè)激光源夾具中安裝有激光源，第一個(gè)三腳架放置在激光入射點(diǎn)控制圓盤的一側(cè)；4)第二個(gè)三腳架上設(shè)有第二水平可調(diào)托盤，第二水平可調(diào)托盤上端面設(shè)有圖像采集傳感器，圖像采集傳感器和基于PC機(jī)的圖像采集控制與處理系統(tǒng)連接，第二個(gè)三腳架放置在光靶的一側(cè)。所述的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的水平可調(diào)托盤均包括三角形儀器固定板、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪、 三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿、三個(gè)調(diào)節(jié)螺母、三角形底座和三個(gè)卡簧；三角形底座的三個(gè)角上分別裝有調(diào)節(jié)螺桿，位于三角形底座與三角形儀器固定板間的三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿下端分別與各自的調(diào)節(jié)螺母連接，三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿上端與各自的轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪連接，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪穿過三角形儀器固定板后分別用各自的卡簧連接，三角形儀器固定板上設(shè)有氣泡水平儀，三角形底座中心開有底座固定螺孔；其中一個(gè)水平可調(diào)托盤的三角形儀器固定板中心開有激光源夾具固定孔。所述的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激光源夾具均包括鎖緊螺釘、燕尾卡座、滾珠軸承、高度微調(diào)螺桿和兩塊活動(dòng)卡片；高度微調(diào)螺桿下端與三角形儀器固定板中心的激光源夾具固定孔連接，高度微調(diào)螺桿上端與燕尾卡座下端的滾珠軸承連接，燕尾卡座上端開有燕尾槽，兩塊活動(dòng)卡片下端與燕尾卡座上的燕尾槽連接，兩塊活動(dòng)卡片上端用鎖緊螺釘連接，兩塊活動(dòng)卡片中間的半圓孔內(nèi)安裝激光源。所述的視覺檢測(cè)系統(tǒng)包括基于MT9P031傳感器圖像采集傳感器、基于DM6467測(cè)控中心模塊以及PC上位機(jī)；基于DM6467測(cè)控中心模塊中的PXI通訊控制模塊、USB通訊控制模塊和串口通訊控制模塊分別經(jīng)PXI通訊接口、USB通訊接口和串口通訊接口與PC上位機(jī)連接，基于DM6467測(cè)控中心模塊中的Camera Link控制模塊經(jīng)Camera Link通訊接口與基于MT9P031傳感器圖像采集傳感器連接。本實(shí)用新型具有的有益效果是在標(biāo)準(zhǔn)樣管兩端分別裝上兩個(gè)透明的有機(jī)玻璃薄圓盤，其中靠近進(jìn)料端的圓盤刻有十字圓心標(biāo)識(shí)，進(jìn)給端的圓盤上裝有三個(gè)到圓心等距呈等腰直角三角形分布的發(fā)光二極管且可根據(jù)工作需要隨時(shí)控制燈的啟停。打開安裝在前輸送輥道頭部的激光源，調(diào)整光軸使其穿越兩端圓盤的圓心，啟動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，鋼管在螺旋進(jìn)給時(shí)，采用圖像采集傳感器對(duì)準(zhǔn)前進(jìn)端靶位并由PC機(jī)控制周期采集靶圖，引入圖像處理技術(shù)提取發(fā)光二極管轉(zhuǎn)動(dòng)形成的“光弧”圓心和激光斑的質(zhì)心，通過計(jì)算圓心和質(zhì)心的距離，實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)的同軸度和平面度。當(dāng)被測(cè)系統(tǒng)分布距離為35nT45m時(shí)測(cè)量精度可達(dá)1mm。該方法同時(shí)還提供了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的裝置。本實(shí)用新型可應(yīng)用于冶金、軍工、化工和交通等領(lǐng)域，應(yīng)用范圍較廣。
圖1是無縫鋼管超聲自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。圖2是本實(shí)用新型測(cè)量實(shí)例圖。圖3是激光入射點(diǎn)控制圓盤結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是光靶結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是標(biāo)準(zhǔn)樣管螺旋進(jìn)給中發(fā)光二極管形成的光弧和接收到的激光斑。圖6是水平可調(diào)托盤主視圖。圖7是圖6水平可調(diào)托盤三維示意圖。圖8是激光源夾具側(cè)視圖。圖9是圖8激光源夾具三維示意圖。圖10是視覺檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖。[0032]圖11是PXI通訊控制模塊連接圖。圖12是Camera Link控制模塊連接。圖13是圖像處理算法流程圖。圖14是實(shí)施例標(biāo)準(zhǔn)樣管進(jìn)入超聲檢測(cè)單元Im時(shí)的圖像采集處理結(jié)果。圖15是實(shí)施例標(biāo)準(zhǔn)樣管尾端距離超聲檢測(cè)單元0. 5m時(shí)的圖像采集處理結(jié)果。圖16是實(shí)施例標(biāo)準(zhǔn)樣管正進(jìn)入超聲檢測(cè)單元時(shí)的圖像采集處理結(jié)果。圖17是實(shí)施例標(biāo)準(zhǔn)樣管進(jìn)入超聲檢測(cè)單元an時(shí)的圖像采集處理結(jié)果。圖中1、前輸送輥道組，2、鋼管，3、超聲檢測(cè)池，4、超聲檢測(cè)單元，5、后輸送輥道組，6、三腳架，7、水平可調(diào)托盤，8、激光源開關(guān)，9、激光源夾具，10、激光源，11、激光源夾具高度調(diào)整機(jī)構(gòu)，12、水平可調(diào)托盤高度調(diào)整機(jī)構(gòu)，13、激光光軸，14、激光入射點(diǎn)控制圓盤， 15、輸送輥道，16、標(biāo)準(zhǔn)樣管，17、光靶，18、三腳架，19、圖像采集傳感器，20、基于PC機(jī)的圖像采集控制與處理系統(tǒng)，21、螺釘固定孔，22、十字圓心標(biāo)識(shí)，23、發(fā)光二極管，24、撥動(dòng)開關(guān)， 25、鈕扣電池和電池座，沈、連接導(dǎo)線，27、儀器固定板，觀、轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪，四、調(diào)節(jié)螺桿，30、調(diào)節(jié)螺母，31、底座，32、卡簧，33、激光源夾具固定螺孔，34、氣泡水平儀，35、底座固定螺孔，36、 鎖緊螺釘，37、燕尾卡座，38、滾珠軸承，39、高度微調(diào)螺桿，40、活動(dòng)卡片，41、燕尾槽，42、軸承拆卸孔，43、光弧，44、激光斑，45、標(biāo)準(zhǔn)樣管端面輪廓，46、激光斑質(zhì)心，47、光弧圓心。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)用新型激光入射點(diǎn)控制圓盤14、光靶17、兩個(gè)三角架 6，18、由圖像采集傳感器19和基于PC機(jī)的圖像采集控制與處理系統(tǒng)20構(gòu)成的視覺檢測(cè)系統(tǒng)；其中1)激光入射點(diǎn)控制圓盤14的一個(gè)端面中心有十字圓心標(biāo)識(shí)22的激光入射點(diǎn)，激光入射點(diǎn)控制圓盤14安裝在標(biāo)準(zhǔn)鋼管16的尾端面；2)光靶17的一個(gè)端面上裝有呈等腰直角三角形分布的三個(gè)發(fā)光二極管23、靶心刻有十字標(biāo)識(shí)22，三個(gè)發(fā)光二極管23經(jīng)撥動(dòng)開關(guān)M與鈕扣電池和電池座25連接，光靶17 安裝在標(biāo)準(zhǔn)鋼管16的前進(jìn)端面；3)第一個(gè)三腳架6上設(shè)有第一水平可調(diào)托盤7，第一水平可調(diào)托盤7上端面設(shè)有兩個(gè)激光源夾具9，兩個(gè)激光源夾具9中安裝有激光源10，第一個(gè)三腳架6放置在激光入射點(diǎn)控制圓盤14的一側(cè)；4)第二個(gè)三腳架18上設(shè)有第二水平可調(diào)托盤7，第二水平可調(diào)托盤7上端面設(shè)有圖像采集傳感器19，圖像采集傳感器19和基于PC機(jī)的圖像采集控制與處理系統(tǒng)連接20， 第二個(gè)三腳架18放置在光靶17的一側(cè)。所述水平可調(diào)托盤可用于固定激光源和圖像采集傳感器，并能調(diào)整二者的水平度和高度；三角支架，所述三角支架可用于固定水平可調(diào)托盤并調(diào)節(jié)其高度。高速視覺檢測(cè)系統(tǒng)，所述采集系統(tǒng)以及所帶的圖像處理軟件用于高速采集光靶圖像數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)提取鋼管進(jìn)給端的圓心和光斑質(zhì)心，進(jìn)而計(jì)算二者之間的偏距。如圖6、圖7所示，所述的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的水平可調(diào)托盤7 均包括三角形儀器固定板27、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪觀、三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿四、三個(gè)調(diào)節(jié)螺母30、三角形底座31和三個(gè)卡簧32 ；三角形底座31的三個(gè)角上分別裝有調(diào)節(jié)螺桿四，位于三角形底座31與三角形儀器固定板27間的三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿四下端分別與各自的調(diào)節(jié)螺母30連接，三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿四上端與各自的轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪觀連接，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪觀穿過三角形儀器固定板27后分別用各自的卡簧32連接，三角形儀器固定板27上設(shè)有氣泡水平儀34，三角形底座31中心開有底座固定螺孔35 ；其中一個(gè)水平可調(diào)托盤7的三角形儀器固定板27中心開有激光源夾具固定孔33。如圖8、圖9所示，所述的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激光源夾9 均包括鎖緊螺釘36、燕尾卡座37、滾珠軸承38、高度微調(diào)螺桿39和兩塊活動(dòng)卡片40 ；高度微調(diào)螺桿39下端與三角形儀器固定板27中心的激光源夾具固定孔33連接，高度微調(diào)螺桿39上端與燕尾卡座37下端的滾珠軸承38連接，燕尾卡座37上端開有燕尾槽41，兩塊活動(dòng)卡片40下端與燕尾卡座 37上的燕尾槽41連接，兩塊活動(dòng)卡片40上端用鎖緊螺釘36連接，兩塊活動(dòng)卡片40中間的半圓孔內(nèi)安裝激光源10。如圖10所述的視覺檢測(cè)系統(tǒng)包括基于MT9P031傳感器圖像采集傳感器、基于 DM6467測(cè)控中心模塊以及PC上位機(jī)；基于DM6467測(cè)控中心模塊中的PXI通訊控制模塊、 USB通訊控制模塊和串口通訊控制模塊分別經(jīng)PXI通訊接口、USB通訊接口和串口通訊接口與PC上位機(jī)連接，基于DM6467測(cè)控中心模塊中的Camera Link控制模塊經(jīng)Camera Link 通訊接口與基于MT9P031傳感器圖像采集傳感器連接。如圖3所示，為激光入射點(diǎn)控制圓盤14，十字圓心標(biāo)識(shí)22處于該盤圓心，盤的厚度為3mm，其上分布著四個(gè)均布的螺釘固定孔21。圖4為光靶17，三個(gè)發(fā)光二極管23呈等腰直角三角形分布，到光靶22圓心的距離相等均為35mm，由撥動(dòng)開關(guān)M、3v紐扣電池和電池座25和導(dǎo)線沈組成回路。兩圓盤采用透明有機(jī)玻璃制作。如圖11所示，PXI通訊控制模塊主要包括5R和IOR阻抗匹配電阻以及PXI通訊接口，DM6467DSP 芯片上的 PCI_AD、PCI_TRYDn、PCI_STOPn、PCI_SEERn、PCI_INTAn、PCI_ CBE2n、PCI_IRDYn分別經(jīng)5R阻抗匹配電阻與PXI通訊接口的相應(yīng)引腳相連接，DM6467DSP 芯片上的 PCI_AD[8:31]、PCI_CBE0n、PCI_CBEln、PCI_CBE3n、PCI_DEVSELn、PCI_PERI n、PCI_ PAR、PCI_PRAMEn、PCI_IDSELn、PCI_RSTn分別經(jīng)IOR阻抗匹配電阻與PXI通訊接口的相應(yīng)引腳相連接，DM6467DSP芯片上的PCI_GNTn、PCI_REQn、PCI_CLK分別直接與PXI通訊接口相連接。圖中箭頭方向表示信號(hào)傳輸?shù)姆较?。如圖12 所示，Camera Link 控制模塊主要包括 DS90LV031、DS90SR288A、100R 阻抗匹配電組，DM6467DSP芯片上的GP38、GP39和外部時(shí)鐘CLK、總初始化信號(hào)RESTn分別與 DS90LV031相連接，DS90LV031產(chǎn)生的8路差分信號(hào)與Camera Link相連接；DM6467DSP芯片上的HYNC、VYNC、FIELD、PCLK、DATAW: 12]分別與DS90SI^88A差分合并信號(hào)輸出端相連接，DS90SR288A差分信號(hào)輸入端與Camera Link相連接，Camera Link數(shù)據(jù)線的另一端與基于MT9P031傳感器圖像采集傳感器相連接。圖中箭頭方向表示信號(hào)傳輸?shù)姆较颉Ｕ麄€(gè)算法的流程如圖13所示，被測(cè)系統(tǒng)同軸度和水平度的定量測(cè)量方法需要分兩步完成，這兩步的具體實(shí)施過程如下第一步，在標(biāo)準(zhǔn)樣管16的尾端安裝激光入射點(diǎn)控制圓盤14，在前進(jìn)端裝上光靶 17，兩個(gè)圓盤的外徑與鋼管的外徑一致。在被測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)料端和出料端分別放置兩個(gè)三腳架6，在三腳架上通過固定螺栓18安裝兩個(gè)相同的水平可調(diào)托盤7。進(jìn)料端的水平可調(diào)托盤上安裝兩個(gè)激光源夾具9，并裝上通用圓柱狀激光源10，激光源工作的啟停由激光源開關(guān)8來控制。將標(biāo)準(zhǔn)樣管16回退到進(jìn)料端起始點(diǎn)后停止。啟動(dòng)激光源10和光靶17上的發(fā)光二極管，調(diào)整螺桿四升降使光源達(dá)到合適高度，并保證氣泡水平儀34中的氣泡居中，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)水平可調(diào)托盤并調(diào)節(jié)高度微調(diào)螺桿39，確保激光軸13穿越圓盤14的圓心且照射到光靶17上，通過鎖緊螺母18將水平可調(diào)托盤7鎖緊在三腳架上。在出料端的水平托盤上放置一個(gè)基于MT9P031圖像采集傳感器19，調(diào)整圖像采集傳感器19的拍攝角度，使其拍攝效果最佳。啟動(dòng)視覺檢測(cè)系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)樣管16螺旋前進(jìn)，光靶17跟隨鋼管一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，光靶上的二極管發(fā)出的光形成“光弧”，且速度越高光弧接近閉合上位機(jī)周期觸發(fā)采集命令給測(cè)控中心，從而使圖像采集傳感器19每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次圖像采集并上傳，上位機(jī)獲取原始圖像后，首先截取預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)圖像區(qū)域，減少?gòu)?fù)雜環(huán)境的影響；采用高帽濾波算法對(duì)截取后的圖像進(jìn)行一次濾波加強(qiáng)光弧條狀特征、除去激光斑影響； 引入OTSU閾值處理技術(shù)進(jìn)行閾值處理；在開形態(tài)學(xué)和閉形態(tài)學(xué)處理后，消除小點(diǎn)噪聲和光弧毛細(xì)；最后經(jīng)過細(xì)化和Hough變換技術(shù)提取當(dāng)前位置三段光弧的圓心在圖像中的坐標(biāo)依
次為(、，>'4 )、( , >\ )、( , J% )，由于系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中存在不同程度的振動(dòng)，導(dǎo)
致拍攝到的光弧有一定的畸變,表現(xiàn)為所提取的三段光弧的圓心并不重合。為了削弱振動(dòng)
所產(chǎn)生的影響，利用均值來表示當(dāng)前拍攝點(diǎn)的光弧圓心坐標(biāo)巧(萬，冗)，其中
權(quán)利要求1.一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量裝置，其特征在于包括激光入射點(diǎn)控制圓盤(14)、光靶(17)、兩個(gè)三角架(6，18)、由圖像采集傳感器(19)和基于PC機(jī)的圖像采集控制與處理系統(tǒng)(20)構(gòu)成的視覺檢測(cè)系統(tǒng)；其中1)激光入射點(diǎn)控制圓盤(14)的一個(gè)端面中心有十字圓心標(biāo)識(shí)(22)的激光入射點(diǎn)，激光入射點(diǎn)控制圓盤(14)安裝在標(biāo)準(zhǔn)鋼管(16)的尾端面；2)光靶(17)的一個(gè)端面上裝有呈等腰直角三角形分布的三個(gè)發(fā)光二極管、靶心刻有十字標(biāo)識(shí)(22)，三個(gè)發(fā)光二極管經(jīng)撥動(dòng)開關(guān)(24)與鈕扣電池和電池座(25)連接，光靶(17)安裝在標(biāo)準(zhǔn)鋼管(16)的前進(jìn)端面；3)第一個(gè)三腳架(6)上設(shè)有第一水平可調(diào)托盤，第一水平可調(diào)托盤上端面設(shè)有兩個(gè)激光源夾具，兩個(gè)激光源夾具中安裝有激光源(10)，第一個(gè)三腳架(6)放置在激光入射點(diǎn)控制圓盤(14)的一側(cè)；4)第二個(gè)三腳架(18)上設(shè)有第二水平可調(diào)托盤，第二水平可調(diào)托盤上端面設(shè)有圖像采集傳感器(19)，圖像采集傳感器(19)和基于PC機(jī)的圖像采集控制與處理系統(tǒng)連接(20)，第二個(gè)三腳架(18)放置在光靶(17)的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量裝置，其特征在于所述的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的水平可調(diào)托盤均包括三角形儀器固定板(27)、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪、三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿、三個(gè)調(diào)節(jié)螺母、三角形底座(31)和三個(gè)卡簧；三角形底座(31)的三個(gè)角上分別裝有調(diào)節(jié)螺桿，位于三角形底座(31)與三角形儀器固定板(27)間的三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿下端分別與各自的調(diào)節(jié)螺母連接，三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿上端與各自的轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪連接，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪穿過三角形儀器固定板(27)后分別用各自的卡簧連接，三角形儀器固定板(27)上設(shè)有氣泡水平儀(34)，三角形底座(31)中心開有底座固定螺孔(35)；其中一個(gè)水平可調(diào)托盤的三角形儀器固定板(27)中心開有激光源夾具固定孔(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量裝置，其特征在于所述的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激光源夾具(9)均包括鎖緊螺釘(36)、燕尾卡座(37)、滾珠軸承(38)、高度微調(diào)螺桿(39)和兩塊活動(dòng)卡片；高度微調(diào)螺桿(39)下端與三角形儀器固定板(27)中心的激光源夾具固定孔(33)連接，高度微調(diào)螺桿(39)上端與燕尾卡座(37)下端的滾珠軸承(38 )連接，燕尾卡座(37 )上端開有燕尾槽(41)，兩塊活動(dòng)卡片(40 )下端與燕尾卡座(37)上的燕尾槽(41)連接，兩塊活動(dòng)卡片(40)上端用鎖緊螺釘(36)連接，兩塊活動(dòng)卡片中間的半圓孔內(nèi)安裝激光源(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量裝置，其特征在于所述的視覺檢測(cè)系統(tǒng)包括基于MT9P031傳感器圖像采集傳感器、基于DM6467測(cè)控中心模塊以及PC上位機(jī)；基于DM6467測(cè)控中心模塊中的PXI通訊控制模塊、USB通訊控制模塊和串口通訊控制模塊分別經(jīng)PXI通訊接口、USB通訊接口和串口通訊接口與PC上位機(jī)連接，基于DM6467測(cè)控中心模塊中的Camera Link控制模塊經(jīng)Camera Link通訊接口與基于MT9P031傳感器圖像采集傳感器連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種螺旋輸送系統(tǒng)同軸度和平面度動(dòng)態(tài)定量測(cè)量裝置。在螺旋輸送系統(tǒng)的輸入端和輸出端分別安裝激光源和視覺檢測(cè)系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)樣管的尾端安裝激光入射點(diǎn)控制圓盤，前進(jìn)端安裝光靶，光靶上裝有三個(gè)分布成等腰直角三角形到圓心等距的發(fā)光二極管，激光光軸穿越入射點(diǎn)控制圓盤照射在光靶上，鋼管在螺旋進(jìn)給時(shí)，采用圖像采集傳感器對(duì)準(zhǔn)前進(jìn)端光靶定期采集靶圖，引入圖像處理技術(shù)提取發(fā)光二極管轉(zhuǎn)動(dòng)形成“光弧”的圓心和激光斑的質(zhì)心，通過計(jì)算圓心和質(zhì)心的距離，實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)的同軸度和平面度。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。它可應(yīng)用于冶金、軍工、化工和交通等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01B11/27GK202041186SQ20112005109
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者婁小冬, 方文平, 楊長(zhǎng)青, 鄧俊, 邵泉鋼 申請(qǐng)人:杭州浙大精益機(jī)電技術(shù)工程有限公司