【摘要】：本研究課題以目前激光切割篩管的縫寬人工檢測的局限性和不確定性為出發(fā)點,設(shè)計制作一套完整的實驗測試設(shè)備,實現(xiàn)了對割縫篩管的快速自動化高精度在線檢測。本系統(tǒng)基于計算機視覺圖像處理技術(shù),通過CCD相機對篩管割縫的圖像采集、圖像處理、相機標定以及時鐘同步等步驟,最終實現(xiàn)了對篩管切縫的高精度在線監(jiān)測,自動化程度較高。試驗結(jié)果表明,在精度方面誤差為17um,遠高于傳統(tǒng)的測量方法,為篩管的制造和使用行業(yè)提供了新的測量方式。論文主要研究內(nèi)容包括:1.設(shè)計了一套自動化的在線監(jiān)測系統(tǒng):構(gòu)建相機采集模型,結(jié)合現(xiàn)場加工環(huán)境以及檢測精度要求,編寫圖像處理算法程序,提高算法精度以及優(yōu)化測量結(jié)果,實現(xiàn)系統(tǒng)性能的提升。2.提出一種基于曲線擬合法的切縫邊緣亞像素提取方法,通過對割縫進行邊緣粗定位、目標圖像分割、以及曲線擬合法等算法實現(xiàn)了切縫邊緣的亞像素精度檢測,保證了實際生產(chǎn)中的精度要求。3.研究相機成像模型、相機標定方法,根據(jù)測量現(xiàn)場的特點選擇張氏相機標定法進行相機現(xiàn)場標定實驗。求解出相機內(nèi)、外參數(shù)以及相機的切向、徑向畸變系數(shù),完成相機標定。4.采用了I/O數(shù)據(jù)采集卡對圖像的采集進行同步校正,通過采集實際生產(chǎn)中的高電平信號,在程序中設(shè)置不同定時器,以實現(xiàn)對圖像的同步采集和處理,并確保不會在割縫空程階段獲取圖像,實現(xiàn)了穩(wěn)定的在線檢測。5.進行了割縫寬度尺寸測量實驗,以及實驗數(shù)據(jù)分析。在測量試驗中,通過對割縫邊緣進行定位,從而計算縫寬尺寸。選取30組測量數(shù)據(jù)進行分析,以測量結(jié)果初步驗證了測量方案的可行性,并從縫寬的測量誤差曲線變化特征的角度對測量精度的影響因素進行分析。
【圖文】：

圖 1-1 石油篩管圖示相較于傳統(tǒng)的割縫加工，管材的激光切割必須要有一些特殊的構(gòu)造和技藝，例如光路部分必須要順應(yīng)光軸相對于管軸的轉(zhuǎn)動；控制部分應(yīng)滿足多軸的控制和聯(lián)動；機床切割切頭部分需要設(shè)置夾緊裝置以及拍熱裝置；在實際切割過程中容易出現(xiàn)平移或者管軸轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，管套發(fā)生變形以及切割出現(xiàn)粉塵時，夾具系統(tǒng)必須可以更好的適應(yīng)[12]。依據(jù)開采石油地質(zhì)，開采石油的粘度以及對原油產(chǎn)量預期等因素，，設(shè)計篩管割縫的相關(guān)參數(shù)，包括割縫類型和縫的分布等。針對割縫類型，主要設(shè)計的參數(shù)有：長度、寬度、斷面形狀、表面形狀。割縫表面會出現(xiàn)三種形狀，分別為折線形、曲線形以及直線型，相應(yīng)的斷面形狀也多種多樣，包括矩形、組合型、梯形以及二次曲線等[13]。篩管斷面的形狀結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。

第二章 基于機器視覺的割縫缺陷在線檢測系統(tǒng)測系統(tǒng)原理檢測系統(tǒng)方案設(shè)計覺的根源是對目標圖像信息的采集開始，割縫的在線檢測系裝位置——確保相機的視場范圍和拍攝環(huán)境，光源的放置—縫的相機視場內(nèi)的圖像質(zhì)量，軟件的流程——確保圖像的采定高速高精度運行。目前的機器視覺的檢測系統(tǒng)主要受相機及拍攝環(huán)境的因素，因此很少用于高熱高強度光的現(xiàn)場加工內(nèi)石油篩管的加工行業(yè)發(fā)展時間較短，所以我國在石油篩管缺，需要更深入的研究。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE93;TP391.41

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本文編號：2554574