CN106124527B - 一种焊管检测装置及利用该装置进行质量检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焊管检测领域，特别公开了一种焊管检测装置及利用该装置进行质量检测的方法，它包括轨道和PLC控制***，轨道上由能移动的框架，框架包括横向梁和纵向梁，横向梁和纵向梁的长短都可以调节，在框架上设有三组相机和光源和距离传感器，通过框架在轨道上的移动，由相机从不同角度拍摄待测管表面的情况，然后将拍得的情况传递给PLC控制***进行分析，从而达到检测待测管的目的。本发明针对依靠人工检测焊管，安全性差、精确度低，结果缺乏说服力的问题，结合图像采集和图像处理技术，将焊管检测全面自动化和可视化，做到自动检测，自动存档，保证每根钢管都有源可查，提高了检测效率，检测的安全性和可靠性。

Description

一种焊管检测装置及利用该装置进行质量检测的方法

（一） 技术领域

本发明涉及焊管检测领域，特别涉及一种焊管检测装置及利用该装置进行质量检测的方法。

（二）背景技术

高压注水检测对螺旋焊管可靠性分析有着至关重要的作用，是保证焊接钢管安全性的必然要求，然而在高压注水螺旋焊管的质量检测方面面临着许多问题。就焊管表面质量检测来说，目前全靠人工目测查看可能出现的气雾、水柱和渗水问题，人工检测的视觉盲区和依靠经验的辨别会对钢管的检测造成巨大的影响，同时问题焊管在高压注水下的不稳定也会对检测人员造成未知的伤害，这是高压注水检测不精确和员工安全问题的根源。因此要在保障员工安全的前提下得到焊管的精确参数和图像，就必须采用全自动化的检测方法，目前还没有这方面的检测装置和检测方法。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种克服传统人工检测焊管的不足，可实现焊管检测的高可用性、高可靠性和高精确性的检测高压注水螺旋焊管用的装置及利用该装置进行检测的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种焊管检测装置，包括PLC控制***，其特征是：还包括空中的轨道，所述轨道上设有能在轨道上由步进电机带动移动的连接伸缩杆，所述连接伸缩杆为中空结构，包括固定部分和伸缩部分，固定部分内设有总液压缸，总液压缸的输出端与伸缩部分固定连接，所述连接伸缩杆连接框架，所述框架包括横向梁和横向梁两端的纵向梁，在横向梁的中间部位设有镜头朝下的上相机和光源和距离传感器，在两根纵向梁下端设有镜头斜朝上的下相机和光源和距离传感器，两根所述纵向梁之间的距离能够调节，所述下相机和光源和距离传感器与横向梁之间的距离也能够调节；所述轨道两头设有用于测量距离的参照杆，所述连接伸缩杆上设有两个距离传感器。

所述横向梁和纵向梁都为中空结构，所述横向梁包括中间的横向固定段和两端的横向伸缩段，所述横向固定段内设有双输出油缸，所述双输出油缸分别与横向伸缩段固定连接；所述纵向梁包括纵向固定段和纵向伸缩段，所述纵向固定段内设有输出端朝下的液压油缸，所述液压油缸与纵向伸缩段固定连接。

所述横向梁和纵向梁之间滑动连接，所述横向梁两端均设有第一步进电机和横向齿条，所述第一步进电机输出端设有第一齿轮，所述第一齿轮与横向齿条啮合连接，所述第一步进电机与纵向梁固定连接，所述纵向梁上设有第二步进电机和能上下滑动的纵向齿条，所述第二步进电机的输出端设有第二齿轮，所述第二齿轮与纵向齿条啮合连接，所述下相机和光源和距离传感器固定在纵向齿条上。

利用上述焊管检测装置对高压注水螺旋焊管进行质量检测的方法，其特征是，包括以下步骤：

1）首先进行故障检测，确保框架的可靠性；

高压注水螺旋焊管的质量检测首先要求检测方法的可用性和可靠性，框架采用故障检测算法进行自身故障检测，确定框架位置的判断、框架大小的调节、框架准确的下降、相机的图像采集和光源开闭是否发生故障，即每个部分的可用性，如果框架某个部分发生故障则报警，并在PLC控制***显示故障部位，避免框架故障对检测结果的影响，保证检测结果的唯一性和可靠性；

2）当框架无故障时，框架通过在PLC控制***的控制下来到待测钢管的一端，通过距离传感器来判断框架是否到达预设位置，当到达预设位置时则判断框架位置正确；位置判断完毕后，总液压缸启动，伸缩部分下降，带动框架下降，此时焊管的管径信息是通过PLC控制***输入的，则PLC控制***经过计算后直接将框架的下降高度和框架可伸缩部分的变化量直接传送给框架，框架在下降的过程中完成长宽变化过程，下降完成后可直接测量；如果PLC控制***不做处理，在框架下降过程中，纵向梁向两端运动，加大两个纵向梁之间的距离，防止在下降过程中下相机和光源和距离传感器碰触管道，同时上相机和光源和距离传感器中的距离传感器工作，当下降到最适宜上相机工作的位置停止，将下降高度上传，经PLC控制***计算后将框架可伸缩部分的变化量回传给框架，框架完成长宽的变化，同时通过下相机和光源和距离传感器中的距离传感器进行校正；框架的下降和大小调节完毕后打开上相机和光源和距离传感器、下相机和光源和距离传感器中的光源、上相机和下相机，步进电机带动框架匀速从待测钢管一端向另一端运动，运动信息通过PLC控制***内的速度采集模块采集后反馈到旋转编码器完成对步进电机的速度校正，利用速度采集模块对框架的速度进行监测和调整，以增强相机和待测管道相对位移的平顺性和平稳性，减少***误差，增加检测图像的稳定性和可信度，同时将得到待测钢管的表面信息实时传输到PLC控制***；

3）视频监控软件对实时传输的每个位置的图像信息进行处理和识别，图像处理包括图像滤波、增强和变换处理流程，缺陷检测的相机在光源和被检测物体相对运动速度计算的配合下完成缺陷光电信号的获取，将异常的光变化与背景分离，当检测到光变化有异常，即待测焊管有缺陷时，步进电机停止，框架左右伸长并上升，同时发出警报将异常信息传送到PLC控制***，显示待测钢管异常；

4）实时的传送和显示能够保证在视觉检测期间操作员可以看到连续更新的最新的图像信息和缺陷信息，将采集的连续的数字图像进行存储，可以使操作员调取以前图像的各类信息，存储的图像可以作为钢管的“身份卡”长期保存，支持随时查看，保证每根出场的钢管都有源可查，增加检测结果的可信度。

本发明的有益效果是：

本发明针对依靠人工检测焊管，安全性差、精确度低，结果缺乏说服力的问题，结合图像采集和图像处理技术，将焊管检测全面自动化和可视化，做到自动检测，自动存档，保证每根钢管都有源可查，提高了检测效率，检测的安全性和可靠性。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明第一种实施方式的主视结构示意图；

图2为本发明第一种实施方式的左视结构示意图；

图3为本发明第二种实施方式的主视结构示意图；

图4为本发明第二种实施方式的左视结构示意图；

图5为本发明的工作过程流程图。

图中，1 轨道，2固定部分，3伸缩部分，4总液压缸， 5参照杆，6横向固定段，7横向伸缩段,8上相机和光源和距离传感器,9下相机和光源和距离传感器，10待测管，11双输出油缸，12纵向固定段，13纵向伸缩段，14液压油缸，15第一步进电机，16横向齿条，17第一齿轮，18第二步进电机，19纵向齿条，20第二齿轮,21距离传感器，22步进电机,23横向梁，24纵向梁。

（五）具体实施方式

附图为本发明的具体实施例。如图1至图5所示，该种检测高压注水螺旋焊管用的装置及利用该装置进行检测的方法，包括PLC控制***、架设在空中的轨道1，轨道1上设有上下方向的连接伸缩杆，连接伸缩杆通过步进电机22带动在轨道1上滑动，连接伸缩杆为中空结构，它包括固定部分2和伸缩部分3，伸缩部分3插接在固定部分2内，固定部分2内设有总液压缸4，总液压缸4的输出端向下并与伸缩部分3固定连接，在总液压缸4的带动下伸缩部分3伸出或缩回，连接伸缩杆的下端连接框架，框架包括横向梁23和横向梁23两端的纵向梁24，在横向梁23的中间部位设有镜头朝下的上相机和光源和距离传感器8，在两根纵向梁24下端设有镜头斜朝上的下相机和光源和距离传感器9，两根纵向梁24之间的距离能够调节，下相机和光源与横向梁23和距离传感器9之间的距离也能够调节；轨道1两头设有用于测量距离的参照杆5，连接伸缩杆上设有两个距离传感器21，用于测量框架在待测管10两端的位置。

框架有如下两种具体实施方式：

其一：横向梁23和纵向梁24都为中空结构，横向梁23包括中间的横向固定段6和两端的横向伸缩段7，横向固定段6内设有双输出油缸11，双输出油缸11分别与横向伸缩段7固定连接，在双输出油缸11的带动下，横向伸缩段7伸出或缩回；纵向梁24包括纵向固定段12和纵向伸缩段13，纵向固定段12与横向固定段6一体制成，纵向固定段12内设有输出端朝下的液压油缸14，液压油缸14与纵向伸缩段13固定连接，纵向伸缩段13在液压油缸14的带动下伸出或缩回，上相机和光源和距离传感器8安装在横向固定段6上，下相机和光源和距离传感器9安装在纵向伸缩段13上。

其二：横向梁23和纵向梁24之间滑动连接，横向梁23两端均设有第一步进电机15和横向齿条16，第一步进电机15输出端设有第一齿轮17，第一齿轮17与横向齿条16啮合连接，第一步进电机15与纵向梁24固定连接，通过第一步进电机15的转动带动两根纵向梁24在横向梁23上滑动从而调节它们之间的距离，纵向梁24为滑槽状，其内安装有能上下滑动的纵向齿条19，在纵向梁24上安装第二步进电机18，第二步进电机18的输出端设有第二齿轮20，第二齿轮20与纵向齿条19啮合连接，下相机和光源和距离传感器9固定在纵向齿条19上。

利用上述焊管检测装置对高压注水螺旋焊管进行质量检测的方法，包括以下步骤：

1）首先进行故障检测，确保框架的可靠性；

高压注水螺旋焊管的质量检测首先要求检测方法的可用性和可靠性，框架采用故障检测算法进行自身故障检测，确定框架位置的判断、框架大小的调节、框架准确的下降、相机的图像采集和光源开闭是否发生故障，即每个部分的可用性，如果框架某个部分发生故障则报警，并在PLC控制***显示故障部位，避免框架故障对检测结果的影响，保证检测结果的唯一性和可靠性；

2）当框架无故障时，框架通过在PLC控制***的控制下来到待测钢管的一端，通过距离传感器来判断框架是否到达预设位置，当到达预设位置时则判断框架位置正确；位置判断完毕后，总液压缸启动，伸缩部分下降，带动框架下降，此时焊管的管径信息是通过PLC控制***输入的，则PLC控制***经过计算后直接将框架的下降高度和框架可伸缩部分的变化量直接传送给框架，框架在下降的过程中完成长宽变化过程，下降完成后可直接测量；如果PLC控制***不做处理，在框架下降过程中，纵向梁向两端运动，加大两个纵向梁之间的距离，防止在下降过程中下相机和光源和距离传感器碰触待测管，同时上相机和光源和距离传感器中的距离传感器工作，当下降到最适宜上相机工作的位置停止，将下降高度上传，经PLC控制***计算后将框架可伸缩部分的变化量回传给框架，框架完成长宽的变化，同时通过下相机和光源和距离传感器中的距离传感器进行校正；框架的下降和大小调节完毕后打开上相机和光源和距离传感器、下相机和光源和距离传感器中的光源、上相机和下相机，步进电机带动框架匀速从待测钢管一端向另一端运动，运动信息通过PLC控制***内的速度采集模块采集后反馈到旋转编码器完成对步进电机的速度校正，利用速度采集模块对框架的速度进行监测和调整，以增强相机和待测管道相对位移的平顺性和平稳性，减少***误差，增加检测图像的稳定性和可信度，同时将得到待测钢管的表面信息实时传输到PLC控制***；

3）视频监控软件对实时传输的每个位置的图像信息进行处理和识别，图像处理包括图像滤波、增强和变换处理流程，缺陷检测的相机在光源和被检测物体相对运动速度计算的配合下完成缺陷光电信号的获取，将异常的光变化与背景分离，当检测到光变化有异常，即待测焊管有缺陷时，步进电机停止，框架左右伸长并上升，同时发出警报将异常信息传送到PLC控制***，显示待测钢管异常；

4）实时的传送和显示能够保证在视觉检测期间操作员可以看到连续更新的最新的图像信息和缺陷信息，将采集的连续的数字图像进行存储，可以使操作员调取以前图像的各类信息，存储的图像可以作为钢管的“身份卡”长期保存，支持随时查看，保证每根出场的钢管都有源可查，增加检测结果的可信度。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (1)

1.焊管检测装置对高压注水螺旋焊管进行质量检测的方法，其特征是：焊管检测装置包括PLC控制***及空中的轨道（1），所述轨道（1）上设有能在轨道（1）上由步进电机（22）带动移动的连接伸缩杆，所述连接伸缩杆为中空结构，它包括固定部分（2）和伸缩部分（3），固定部分（2）内设有总液压缸（4），总液压缸（4）的输出端与伸缩部分（3）固定连接，所述连接伸缩杆连接框架，所述框架包括横向梁（23）和横向梁两端的纵向梁（24），在横向梁的中间部位设有镜头朝下的上相机和光源和距离传感器（8），在两根纵向梁下端设有镜头斜朝上的下相机和光源和距离传感器（9），两根所述纵向梁之间的距离能够调节，所述下相机和光源和距离传感器（9）与横向梁之间的距离也能够调节；所述轨道（1）两头设有用于测量距离的参照杆（5），所述连接伸缩杆上设有两个距离传感器（21）；所述横向梁和纵向梁都为中空结构，所述横向梁包括中间的横向固定段（6）和两端的横向伸缩段（7），所述横向固定段（6）内设有双输出油缸（11），所述双输出油缸（11）分别与横向伸缩段（7）固定连接；所述纵向梁包括纵向固定段（12）和纵向伸缩段（13），所述纵向固定段（12）内设有输出端朝下的液压油缸（14），所述液压油缸（14）与纵向伸缩段（13）固定连接；所述横向梁和纵向梁之间滑动连接，所述横向梁两端均设有第一步进电机（15）和横向齿条（16），所述第一步进电机（15）输出端设有第一齿轮（17），所述第一齿轮（17）与横向齿条（16）啮合连接，所述第一步进电机（15）与纵向梁固定连接，所述纵向梁上设有第二步进电机（18）和能上下滑动的纵向齿条（19），所述第二步进电机（18）的输出端设有第二齿轮（20），所述第二齿轮（20）与纵向齿条（19）啮合连接，所述下相机和光源和距离传感器（9）固定在纵向齿条（19）上；

检测步骤为：

1）首先进行故障检测，确保框架的可靠性；

高压注水螺旋焊管的质量检测首先要求检测方法的可用性和可靠性，框架采用故障检测算法进行自身故障检测，确定框架位置的判断、框架大小的调节、框架准确的下降、相机的图像采集和光源开闭是否发生故障，即每个部分的可用性，如果框架某个部分发生故障则报警，并在PLC控制***显示故障部位，避免框架故障对检测结果的影响，保证检测结果的唯一性和可靠性；

2）当框架无故障时，框架通过在PLC控制***的控制下来到待测钢管的一端，通过距离传感器来判断框架是否到达预设位置，当到达预设位置时则判断框架位置正确；位置判断完毕后，总液压缸启动，伸缩部分下降，带动框架下降，此时焊管的管径信息是通过PLC控制***输入的，则PLC控制***经过计算后直接将框架的下降高度和框架可伸缩部分的变化量直接传送给框架，框架在下降的过程中完成长宽变化过程，下降完成后可直接测量；如果PLC控制***不做处理，在框架下降过程中，纵向梁向两端运动，加大两个纵向梁之间的距离，防止在下降过程中下相机和光源和距离传感器碰触管道，同时上相机和光源和距离传感器中的距离传感器工作，当下降到最适宜上相机工作的位置停止，将下降高度上传，经PLC控制***计算后将框架可伸缩部分的变化量回传给框架，框架完成长宽的变化，同时通过下相机和光源和距离传感器中的距离传感器进行校正；框架的下降和大小调节完毕后打开上相机和光源和距离传感器、下相机和光源和距离传感器中的光源、上相机和下相机，步进电机带动框架匀速从待测钢管一端向另一端运动，运动信息通过PLC控制***内的速度采集模块采集后反馈到旋转编码器完成对步进电机的速度校正，利用速度采集模块对框架的速度进行监测和调整，以增强相机和待测管道相对位移的平顺性和平稳性，减少***误差，增加检测图像的稳定性和可信度，同时将得到待测钢管的表面信息实时传输到PLC控制***；

3）视频监控软件对实时传输的每个位置的图像信息进行处理和识别，图像处理包括图像滤波、增强和变换处理流程，缺陷检测的相机在光源和被检测物体相对运动速度计算的配合下完成缺陷光电信号的获取，将异常的光变化与背景分离，当检测到光变化有异常，即待测焊管有缺陷时，步进电机停止，框架左右伸长并上升，同时发出警报将异常信息传送到PLC控制***，显示待测钢管异常；

4）实时的传送和显示能够保证在视觉检测期间操作员可以看到连续更新的最新的图像信息和缺陷信息，将采集的连续的数字图像进行存储，可以使操作员调取以前图像的各类信息，存储的图像可以作为钢管的“身份卡”长期保存，支持随时查看，保证每根出场的钢管都有源可查，增加检测结果的可信度。