【摘要】：螺旋焊管具有生產(chǎn)成本低、強(qiáng)度較大、安全性較高等優(yōu)點(diǎn),是目前我國(guó)石油、天然氣輸送管線的最主要用管。為了保證螺旋焊管成型的幾何質(zhì)量,各種鋼管生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)鋼管的外徑允許偏差、橢圓度等幾何參數(shù)作了規(guī)定,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼管的幾何參數(shù)對(duì)于保證鋼管質(zhì)量具有重要的意義。利用視覺(jué)檢測(cè)的方式對(duì)螺旋焊管的幾何參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,精度高、可靠性高、效率高,容易實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋焊管尺寸的實(shí)時(shí)監(jiān)控,提高螺旋焊管的產(chǎn)品合格率。本文搭建了以?xún)膳_(tái)CMOS工業(yè)相機(jī)和一臺(tái)線激光發(fā)生器為核心的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng),相機(jī)1垂直于線激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光平面,用于采集表征螺旋焊管管徑的激光弧線圖像,采用標(biāo)定靶標(biāo)與激光平面重合的方式進(jìn)行了相機(jī)的標(biāo)定；相機(jī)2從上至下垂直拍攝,實(shí)時(shí)采集螺旋焊管邊緣線與激光線圖像。通過(guò)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行灰度分析,設(shè)計(jì)了合理的圖像處理算法,包括圖像灰度分析、圖像濾波以及圖像邊緣提取等,獲得了螺旋焊管與激光平面之間的夾角。根據(jù)標(biāo)定結(jié)果計(jì)算了激光弧線的實(shí)際尺寸,再根據(jù)兩者之間的角度投影到與螺旋焊管中心軸垂直的平面上,通過(guò)最小二乘圓擬合得到了該位置的管徑數(shù)據(jù)。隨著螺旋焊管的旋轉(zhuǎn),不斷地測(cè)量鋼管不同位置的管徑數(shù)據(jù),然后去除焊縫及附近變形區(qū)域?qū)軓降挠绊?對(duì)其余的管徑數(shù)據(jù)平均處理,作為實(shí)際管徑。通過(guò)這種方法對(duì)螺旋焊管管徑實(shí)現(xiàn)了精確測(cè)量,同時(shí),根據(jù)不同位置的管徑數(shù)據(jù)獲得了鋼管的橢圓度以及焊縫處的變形量。根據(jù)測(cè)量原理,基于軟件MATLAB,本文建立了數(shù)學(xué)模型,對(duì)測(cè)量過(guò)程中可能存在的誤差來(lái)源進(jìn)行了分析,其中包括鏡頭畸變、標(biāo)定誤差、螺旋焊管與激光平面之間的角度誤差、螺旋焊管與水平面的角度、橢圓度等。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),標(biāo)定誤差和測(cè)量角度誤差對(duì)測(cè)量影響最大,當(dāng)在激光平面與螺旋焊管的中心軸線接近垂直時(shí),才能將測(cè)量誤差降到最小,這為實(shí)現(xiàn)螺旋焊管管徑的精確測(cè)量奠定了理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:Spiral welded pipe, which has the advantages of low production cost, high strength and high safety, is the main pipeline for oil and natural gas transportation in China at present. In order to ensure the geometric quality of helical welded pipe, the allowable deviation of outer diameter, ellipticity and other geometric parameters of steel pipe are stipulated in various production standards of steel pipe. It is of great significance to monitor the geometric parameters of steel tube in real time to ensure the quality of steel tube. The geometric parameters of spiral welded pipe are measured by visual inspection, which is characterized by high precision, high reliability and high efficiency. It is easy to realize real-time monitoring of spiral welded pipe size and improve the qualified rate of spiral welded pipe. In this paper, a visual inspection system with two CMOS industrial cameras and a line laser generator as the core is built. The camera 1 is perpendicular to the laser plane generated by the line laser generator, which is used to collect the laser arc images representing the diameter of the spiral welded pipe. The calibration of the camera is carried out by the coincidence of the target and the laser plane. Camera 2 shoots vertically from top to bottom, and captures the edge line and laser line image of spiral welded pipe in real time. By analyzing the grayscale of the collected images, a reasonable image processing algorithm is designed, including image gray analysis, image filtering and image edge extraction, and the angle between the spiral welded pipe and the laser plane is obtained. Based on the calibration results, the actual size of the laser arc is calculated, and then projected to the plane perpendicular to the central axis of the spiral welded pipe according to the angle between the two. The diameter data of the position are obtained by least square circle fitting. With the rotation of the spiral welded pipe, the pipe diameter data of different positions of the pipe are continuously measured, and then the influence of the weld seam and the surrounding deformation area on the pipe diameter is removed, and the remaining pipe diameter data are treated in average as the actual pipe diameter. Through this method, the diameter of spiral welded pipe is accurately measured. At the same time, according to the diameter data of different positions, the ellipticity of the pipe and the deformation of the weld are obtained. According to the principle of measurement, a mathematical model based on software MATLAB, is established in this paper. The possible sources of errors in the measurement process are analyzed, including lens distortion, calibration error, angle error between spiral welded pipe and laser plane. Angle of spiral welded pipe and horizontal plane, ellipticity, etc. Through analysis, it is found that the calibration error and the measurement angle error have the greatest influence on the measurement. When the laser plane and the central axis of the spiral welded pipe are close to vertical, the measurement error can be minimized. This lays a theoretical foundation for the accurate measurement of the diameter of spiral welded pipe.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG457.6;TP391.41

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 姜正義，劉相華，王國(guó)棟，張強(qiáng)，張鈞，張春友;生產(chǎn)內(nèi)凸筋螺旋焊管的設(shè)備可行性分析[J];鋼管;1995年01期

2 郭衛(wèi)東,韓麗娟;螺旋焊管成型輥的潤(rùn)滑改進(jìn)[J];重型機(jī)械;2001年05期

3 付正榮,袁鴻鈞,焦勝躍,康敬賢;大直徑螺旋焊管預(yù)終焊制管技術(shù)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J];重型機(jī)械;2002年03期

4 雷華,丁鋒;螺旋焊管成型輥的分析[J];鋼管;2003年04期

5 劉云;彭春明;劉成坤;;新型螺旋焊管內(nèi)焊裝置[J];石油機(jī)械;2006年09期

6 白忠泉;;微彈復(fù)螺旋焊管穩(wěn)定成型的控制方法[J];焊管;2008年06期

7 馬利芳;;螺旋焊管成型縫“桃形尖”缺欠的控制[J];鋼管;2008年05期

8 白忠泉;;螺旋焊管成型擺動(dòng)中心的設(shè)置類(lèi)型及其主要特征[J];焊管;2009年02期

9 西安重型機(jī)械研究所管徑偏差自動(dòng)控制課題組;;消除螺旋焊管殘余彈復(fù)力的試驗(yàn)研究[J];重型機(jī)械;1983年05期

10 張振宇;;大中直徑螺旋焊管切管機(jī)的試驗(yàn)研究[J];成都大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1993年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 劉云;彭春明;劉成坤;;新型螺旋焊管內(nèi)焊裝置[A];2006年石油裝備學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

2 喇思蘭;羅婧青;;螺旋焊管的發(fā)展前景與生產(chǎn)方式比較[A];2012年河北省軋鋼技術(shù)暨學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下）[C];2012年

3 嚴(yán)紹書(shū);何鵬;張建偉;曾義;;周向曝光技術(shù)在管端螺旋焊縫照相中的運(yùn)用[A];2007四川省理化檢驗(yàn)、無(wú)損檢測(cè)學(xué)術(shù)交流年會(huì)論文集[C];2007年

4 宿明彬;馮樹(shù)文;羅大彬;;梁貫穿式牛腿與雙側(cè)螺旋焊管組焊工藝探討[A];2010年全國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)大會(huì)論文集[C];2010年

5 曹武昌;吳德貴;;大口徑螺旋焊管在反井鉆井井壁內(nèi)安裝的施工工藝[A];全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議論文選集（下冊(cè)）[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 ;螺旋焊管需求旺盛[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2006年

2 本報(bào)記者 李淑梅;高級(jí)別螺旋焊管鋼問(wèn)世 本鋼奠定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2010年

3 ;美國(guó)Berg新建螺旋焊管廠竣工[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2009年

4 陳青邋通訊員 鄭良 楊靜;X80級(jí)大口徑螺旋焊管試制成功[N];中國(guó)石油報(bào);2007年

5 ;北歐中空型鋼價(jià)格略有上揚(yáng)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2006年

6 記者 任繼凱;集團(tuán)公司制管業(yè)專(zhuān)業(yè)化重組基本完成[N];中國(guó)石油報(bào);2007年

7 王曉香;巨型管道建設(shè)推動(dòng)焊管生產(chǎn)與裝備技術(shù)進(jìn)步[N];中國(guó)冶金報(bào);2011年

8 本報(bào)記者 王慶;中國(guó)鋼管：面臨發(fā)展新課題[N];中國(guó)冶金報(bào);2001年

9 通訊員 閆德泉　李國(guó)亮;山東勝利鋼管有限公司螺旋焊管生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];中國(guó)石油報(bào);2008年

10 趙麗霞;本鋼X100螺旋焊管鋼填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白[N];遼寧日?qǐng)?bào);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 周長(zhǎng)斌;基于視覺(jué)的螺旋焊管管徑測(cè)量研究[D];山東大學(xué);2015年

2 羅秀峰;螺旋焊管成型參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

3 唐彩明;螺旋焊管成形與焊接過(guò)程有限元分析[D];燕山大學(xué);2013年

4 孫德新;X70螺旋焊管焊接的工程應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2007年

5 吳鵬;大直徑螺旋焊管管端擴(kuò)徑的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2001年

，

本文編號(hào)：2367603