圆环器件的管径测量系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术公开一种圆环器件的管径测量系统，其包括图像处理模块、驱动装置、控制模块、测量装置及计算模块，所述图像处理模块采集圆环器件的图像以获取圆环器件的姿态数据，并将所述姿态数据转换为所述驱动装置的坐标数据，所述控制模块根据所述坐标数据控制所述驱动装置以驱动所述测量装置运动至测量位置，所述测量装置采集其与圆环器件管壁间的间距数据，所述计算模块根据所述间距数据计算得到圆环器件的管径值。本发明专利技术还提供一种采用该圆环器件的管径测量系统的测量方法。本发明专利技术提供的圆环器件的管径测量系统及其测量方法可降低人的劳动强度，提高检测效率和精度，减少人为检测误差。

【技术实现步骤摘要】
圆环器件的管径测量系统及其测量方法
本专利技术涉及测量
，具体涉及一种圆环器件的管径测量系统及其测量方法。
技术介绍
目前，钢管作为一种多功能的经济断面钢材，在国民经济各部分中的应用愈来愈广泛。随着管道现场焊接施工技术的不断进步，对钢管管径的要求也不断提高，特别是对管端，其内外径和管端不圆度的要求极为严格。因为当两管在野外或海洋中进行配管焊接施工时，如果钢管的管端直径和不圆度符合要求，焊接能顺利地完成；反之，会造成两管对焊困难，即使能勉强对焊在一起，也会产生很大的残余应力，致使焊缝处的机械性能下降，降低管道的安全性，特别是对于输送大量易燃易爆物质的油气输送管道。由于油气输送管道要承受几十甚至上百个大气压的内压，如果焊缝的机械性能不好，极易发生泄漏、爆炸事故。尤其是深海管线管，管道受洋流、潮汐、海浪的影响，对焊接效果要求更高，而且一旦断裂会导致原油泄漏，发生海洋污染事件，产生巨大的生态污染，造成严重的经济损失。因此，在钢管生产中，钢管的内外径、壁厚及不圆度在保证管道施工进度和质量方面具有重要意义。由于生产工艺的限制，内外径不合格的钢管依然存在。为了筛选出合格的钢管，同时严格监控大口径钢管的生产质量，有必要对钢管管端的内径、外径及不圆度进行检测。然而，现有技术中管端内外径的测量主要依靠卡尺和千分尺等手工量具，这种测量方式受生产环境、量具精确度和操作人员因素的影响较大，不仅测量精度低、速度慢、效率低，工人劳动强度大，而且每个截面最多测量四组数据，无法充分反映管端不圆度情况。此外，对于工业管材生产线上的应用，其劳动力成本太高，也无法实现智能化和自动化的生产流水线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可提高检测效率和精度，减少人为检测误差的圆环器件的管径测量系统及其测量方法。本专利技术的技术方案如下：一种圆环器件的管径测量系统包括图像处理模块、驱动装置、控制模块、测量装置及计算模块，其中，所述图像处理模块用于采集圆环器件的图像以获取圆环器件的姿态数据，并将所述姿态数据转换为所述驱动装置的坐标数据；所述控制模块用于根据所述坐标数据控制所述驱动装置；所述驱动装置用于驱动所述测量装置运动至测量位置；所述测量装置用于采集其与圆环器件管壁间的间距数据；所述计算模块用于根据所述间距数据计算得到圆环器件的管径值。优选的，所述测量装置可绕一测量中心线旋转，所述测量中心线与圆环器件的中心轴线平行，所述间距数据为所述测量装置旋转至不同位置所获取的其与圆环器件管壁间的多个间距数据，根据所述多个间距数据可获得多个管径测量值，所述计算模块根据所述多个管径测量值计算得到圆环器件的管径值。优选的，所述计算模块的数据处理算法为：设所述测量装置每次旋转的角度为θ，则旋转一周的次数为N＝2π/θ，每次的管径测量值为Ri，在极坐标下：Xi(θ)＝Ri(θ)*cosθ；Yi(θ)＝Ri(θ)*sinθ，设圆环器件管径实际的圆心为(X0，Y0)，则根据公式计算出(X0,Y0)；根据公式计算得到圆环器件的管径值。优选的，所述测量装置包括管径测距探头、与所述管径测距探头连接的探头支撑臂及受所述驱动装置驱动的运动组件，所述运动组件用于驱动所述探头支撑臂带动所述管径测距探头绕所述测量中心线旋转，以使所述管径测距探头在旋转至不同位置时采集其与圆环器件管壁间的间距数据。优选的，所述管径测距探头为内径测距探头，用于测量其与圆环器件内壁的间距数据，其中，Ri＝所述内径测距探头与圆环器件内壁的间距+所述内径测距探头与所述测量中心线之间的间距。优选的，所述管径测距探头为外径测距探头，用于测量其与圆环器件外壁的间距数据，其中，Ri＝外径测距探头与所述测量中心线之间的间距-所述外径测距探头与圆环器件外壁的间距。优选的，所述运动组件包括驱动本体、与所述驱动本体连接的横向驱动部以及与所述探头支撑臂连接的旋转驱动部，所述驱动本体和所述横向驱动部的其中一方与所述旋转驱动部连接，另一方与所述驱动装置连接，其中，所述横向驱动部用于驱动所述旋转驱动部沿所述测量中心线的延伸方向伸缩，所述驱动本体用于驱动所述旋转驱动部以带动所述管径测距探头绕所述驱动本体的轴线旋转，所述驱动本体的轴线为所述测量中心线。优选的，所述旋转驱动部可沿与所述测量中心线垂直的方向自由伸缩，并通过所述探头支撑臂带动所述管径测距探头沿与所述测量中心线垂直的方向自由伸缩。优选的，所述图像处理模块包括图像采集单元及分别与所述图像采集单元和所述控制模块连接的图像处理单元，所述图像采集单元包括至少两个相互垂直设置以采集圆环器件图像的取像装置，所述图像处理单元用于处理圆环器件的图像以得到圆环器件的姿态数据，并将所述姿态数据转换为所述驱动装置的坐标数据，所述姿态数据包括俯仰角和方位角。优选的，所述驱动装置包括方位角旋转部及与所述方位角旋转部连接的俯仰角旋转部，所述方位角旋转部和所述俯仰角旋转部的其中一方与所述运动组件连接，其中，所述方位角旋转部驱动所述运动组件沿方位角旋转，所述俯仰角旋转部驱动所述运动组件沿俯仰角旋转，所述方位旋转角度范围为360度，所述俯仰旋转角度范围为-15～15度。本专利技术还提供一种上述中任一项所述的圆环器件的管径测量系统的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：图像处理模块采集圆环器件的图像以获取圆环器件的姿态数据，并将所述姿态数据转换为驱动装置的坐标数据；控制模块用于根据所述坐标数据控制所述驱动装置以驱动测量装置运动至测量位置；所述测量装置采集其与圆环器件管壁间的间距数据；计算模块根据所述间距数据计算得到圆环器件的管径值。与相关技术相比，本专利技术提供的圆环器件的管径测量系统及其测量方法的有益效果在于：通过所述图像处理模块采集所述圆环器件的图像以获取所述圆环器件的姿态数据，并将所述姿态数据转换为所述驱动装置的坐标数据，所述控制模块根据所述坐标数据控制所述驱动装置以驱动所述测量装置运动至测量位置，不论待检测的所述圆环器件方位角和俯仰角如何，都可以将所述内径测距探头伸入所述圆环器件的端口内，并使所述测量装置的所述测量中心线与所述圆环器件的中心轴线保持平行，不仅能保证准确测量，而且能实现内外径自动化的测量。同时，还通过算法消除所述测量中心线与所述圆环器件的中心轴线不重合带来的误差以提高整套系统的精度和适用性。【附图说明】图1为本专利技术提供的圆环器件的管径测量系统的结构框图；图2为本专利技术提供的圆环器件的管径测量系统的结构示意图；图3为计算模块的数据处理算法示意图；图4为本专利技术提供的测量方法的步骤流程图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请结合参阅图1和图2，其中，图1为本专利技术提供的圆环器件的管径测量系统的结构框图，图2为本专利技术提供的圆环器件的管径测量系统的结构示意图。其中，管径可为圆环器件的内径或/和外径，为方便说明，以下的描述中，均以内外径同时测量的技术方案作为具体实施方式进行说明，当然，本专利技术的测量系统及方法也可只用于圆环器件内径的测量或仅用于圆环器件的外径测量。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆环器件的管径测量系统，其特征在于，包括图像处理模块、驱动装置、控制模块、测量装置及计算模块，其中，所述图像处理模块用于采集圆环器件的图像以获取圆环器件的姿态数据，并将所述姿态数据转换为所述驱动装置的坐标数据；所述控制模块用于根据所述坐标数据控制所述驱动装置；所述驱动装置用于驱动所述测量装置运动至测量位置；所述测量装置用于采集其与圆环器件管壁间的间距数据；所述计算模块用于根据所述间距数据计算得到圆环器件的管径值。

【技术特征摘要】
1.一种圆环器件的管径测量系统，其特征在于，包括图像处理模块、驱动装置、控制模块、测量装置及计算模块，其中，所述图像处理模块用于采集圆环器件的图像以获取圆环器件的姿态数据，并将所述姿态数据转换为所述驱动装置的坐标数据；所述控制模块用于根据所述坐标数据控制所述驱动装置；所述驱动装置用于驱动所述测量装置运动至测量位置；所述测量装置用于采集其与圆环器件管壁间的间距数据；所述计算模块用于根据所述间距数据计算得到圆环器件的管径值。2.根据权利要求1所述的圆环器件的管径测量系统，其特征在于，所述测量装置可绕一测量中心线旋转，所述测量中心线与圆环器件的中心轴线平行，所述间距数据为所述测量装置旋转至不同位置所获取的其与圆环器件管壁间的多个间距数据，根据所述多个间距数据可获得多个管径测量值，所述计算模块根据所述多个管径测量值计算得到圆环器件的管径值。3.根据权利要求2所述的圆环器件的管径测量系统，其特征在于，所述计算模块的数据处理算法为：设所述测量装置每次旋转的角度为θ，则旋转一周的次数为N＝2π/θ，每次的管径测量值为Ri，在极坐标下：Xi(θ)＝Ri(θ)*cosθ；Yi(θ)＝Ri(θ)*sinθ，设圆环器件管径实际的圆心为(X0，Y0)，则根据公式计算出(X0,Y0)；根据公式计算得到圆环器件的管径值。4.根据权利要求3所述的圆环器件的管径测量系统，其特征在于，所述测量装置包括管径测距探头、与所述管径测距探头连接的探头支撑臂及受所述驱动装置驱动的运动组件，所述运动组件用于驱动所述探头支撑臂带动所述管径测距探头绕所述测量中心线旋转，以使所述管径测距探头在旋转至不同位置时采集其与圆环器件管壁间的间距数据。5.根据权利要求4所述的圆环器件的管径测量系统，其特征在于，所述管径测距探头为内径测距探头，用于测量其与圆环器件内壁的间距数据，其中，Ri＝所述内径测距探头与圆环器件内壁的间距+所述内径测距探头与所述测量中心线之间的间距。6.根据权利要求4所述的圆环器件的管径测量系统，其特征在于，所述管径测距探头为外径测距探头，用于测量其与圆环器件外壁的间距数据，其中，Ri＝外径测距探...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永明，石纯龙，
申请(专利权)人：尤立荣，
类型：发明
国别省市：广东,44