【摘要】：本研究課題以目前激光切割篩管的縫寬人工檢測(cè)的局限性和不確定性為出發(fā)點(diǎn),設(shè)計(jì)制作一套完整的實(shí)驗(yàn)測(cè)試設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了對(duì)割縫篩管的快速自動(dòng)化高精度在線(xiàn)檢測(cè)。本系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像處理技術(shù),通過(guò)CCD相機(jī)對(duì)篩管割縫的圖像采集、圖像處理、相機(jī)標(biāo)定以及時(shí)鐘同步等步驟,最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)篩管切縫的高精度在線(xiàn)監(jiān)測(cè),自動(dòng)化程度較高。試驗(yàn)結(jié)果表明,在精度方面誤差為17um,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的測(cè)量方法,為篩管的制造和使用行業(yè)提供了新的測(cè)量方式。論文主要研究?jī)?nèi)容包括:1.設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)化的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng):構(gòu)建相機(jī)采集模型,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)加工環(huán)境以及檢測(cè)精度要求,編寫(xiě)圖像處理算法程序,提高算法精度以及優(yōu)化測(cè)量結(jié)果,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的提升。2.提出一種基于曲線(xiàn)擬合法的切縫邊緣亞像素提取方法,通過(guò)對(duì)割縫進(jìn)行邊緣粗定位、目標(biāo)圖像分割、以及曲線(xiàn)擬合法等算法實(shí)現(xiàn)了切縫邊緣的亞像素精度檢測(cè),保證了實(shí)際生產(chǎn)中的精度要求。3.研究相機(jī)成像模型、相機(jī)標(biāo)定方法,根據(jù)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)選擇張氏相機(jī)標(biāo)定法進(jìn)行相機(jī)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。求解出相機(jī)內(nèi)、外參數(shù)以及相機(jī)的切向、徑向畸變系數(shù),完成相機(jī)標(biāo)定。4.采用了I/O數(shù)據(jù)采集卡對(duì)圖像的采集進(jìn)行同步校正,通過(guò)采集實(shí)際生產(chǎn)中的高電平信號(hào),在程序中設(shè)置不同定時(shí)器,以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的同步采集和處理,并確保不會(huì)在割縫空程階段獲取圖像,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的在線(xiàn)檢測(cè)。5.進(jìn)行了割縫寬度尺寸測(cè)量實(shí)驗(yàn),以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。在測(cè)量試驗(yàn)中,通過(guò)對(duì)割縫邊緣進(jìn)行定位,從而計(jì)算縫寬尺寸。選取30組測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以測(cè)量結(jié)果初步驗(yàn)證了測(cè)量方案的可行性,并從縫寬的測(cè)量誤差曲線(xiàn)變化特征的角度對(duì)測(cè)量精度的影響因素進(jìn)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(duì)于管軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；控制部分應(yīng)滿(mǎn)足多軸的控制和聯(lián)動(dòng)；機(jī)床切割切頭部分需要設(shè)置夾緊裝置以及拍熱裝置；在實(shí)際切割過(guò)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(shí)，夾具系統(tǒng)必須可以更好的適應(yīng)[12]。依據(jù)開(kāi)采石油地質(zhì)，開(kāi)采石油的粘度以及對(duì)原油產(chǎn)量預(yù)期等因素，，設(shè)計(jì)篩管割縫的相關(guān)參數(shù)，包括割縫類(lèi)型和縫的分布等。針對(duì)割縫類(lèi)型，主要設(shè)計(jì)的參數(shù)有：長(zhǎng)度、寬度、斷面形狀、表面形狀。割縫表面會(huì)出現(xiàn)三種形狀，分別為折線(xiàn)形、曲線(xiàn)形以及直線(xiàn)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(xiàn)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(jī)器視覺(jué)的割縫缺陷在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)系統(tǒng)原理檢測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)覺(jué)的根源是對(duì)目標(biāo)圖像信息的采集開(kāi)始，割縫的在線(xiàn)檢測(cè)系裝位置——確保相機(jī)的視場(chǎng)范圍和拍攝環(huán)境，光源的放置—縫的相機(jī)視場(chǎng)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(yùn)行。目前的機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)系統(tǒng)主要受相機(jī)及拍攝環(huán)境的因素，因此很少用于高熱高強(qiáng)度光的現(xiàn)場(chǎng)加工內(nèi)石油篩管的加工行業(yè)發(fā)展時(shí)間較短，所以我國(guó)在石油篩管缺，需要更深入的研究。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TE93;TP391.41

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本文編號(hào)：2554574