CN109781024B - 一种基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法，确定待测石油管的外螺纹轮廓，利用图像处理技术得到牙侧线数据并拟合出直线方程，根据待测外螺纹轮廓和基准轮廓定位线的差异得到调整角度，对待测石油管位置进行调整，完成定位。本发明适用于利用石油管外螺纹轮廓确定各种参数的测量定位，不限于接触式测量和非接触测量。

Description

一种基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法
技术领域
本发明属于石油管螺纹计量技术领域，具体涉及一种基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法。
背景技术
API石油螺纹是石油工业勘探开发用管柱的重要连接部分，无论是在API钻具螺纹标准或者是油套管螺纹标准对螺纹部分的检验均有严格要求，诸如螺距、齿高、锥度、中径、椭圆度及紧密距等螺纹参数。但目前国内外，上述石油管螺纹参数的检测仍完全依靠人工逐项进行检验。无论是油井管出厂检验，还是油田现场下井前还要检验螺纹单项参数，检验数据无法实时共享，造成不必要的重复劳动，而且人工检验根本无法保证100％全覆盖(全部的管螺纹、全部参数)。
目前国内外研究机构正在研究各类接触或非接触的自动测量装置以解决传统检测技术检测效率低、检测准确性差以及人工检验与自动化生产矛盾等问题，定位是后续所有测量的基础，在这些测量技术中，有些测量采用辅助装置去触碰管子端面，形成辅助定位基准，有些通过扫描方式扫描螺纹端面来实现定位，但这些自动测量技术或多或少均受到石油管管头螺纹定位不准的困扰。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法，适用于利用石油管外螺纹轮廓确定各种参数的测量定位，不限于接触式测量和非接触测量。
本发明采用以下技术方案：
一种基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法，确定待测石油管的外螺纹轮廓，利用图像处理技术得到牙侧线数据并拟合出直线方程，根据待测外螺纹轮廓和基准轮廓定位线的差异得到调整角度，对待测石油管位置进行调整，完成定位。
具体的，利用视觉传感器对石油管外螺纹进行测量确定基准轮廓，再测量待检测石油管的外螺纹。
进一步的，对待测石油管在任意一个方向上进行调整后，再对另一方向上再次进行调整，最终完成待测外螺纹的空间定位。
进一步的，对待检测石油管的轮廓与基准轮廓在任意一个方向上就定位线进行比对，相差的角度为待检测石油管在该方向上的调整角度，然后在另一方向上再次与基准轮廓进行定位线比对，相差角度为待检测石油管在该方向上的调整角度，最终完成待测外螺纹的空间定位。
进一步的，待检测石油管在该方向上需要调整的角度α计算如下：
Figure BDA0001923953990000021
其中，ks为待检测石油管定位线的斜率，ko为基准轮廓定位线的斜率。
更进一步的，拟合出牙侧线曲线后计算待检测石油管定位线的斜率ks如下：
Figure BDA0001923953990000022
其中，kx+2左为待检测石油管外螺纹第x+2牙的左侧牙侧角斜率；kx+2右为待检测石油管外螺纹第x+2牙的右侧牙侧角斜率；kx+1左为待检测石油管外螺纹第x+1牙的左侧牙侧角斜率；kx+1右为待检测石油管外螺纹第x+1牙的右侧牙侧角斜率；kx左为待检测石油管外螺纹第x牙的左侧牙侧角斜率；kx右为待检测石油管外螺纹第x牙的右侧牙侧角斜率。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法，确定待测石油管的外螺纹轮廓，利用图像处理技术得到牙侧线数据并拟合出直线方程，根据待测外螺纹轮廓和基准轮廓定位线的差异得到调整角度，对待测石油管位置进行调整，完成定位，适用于所有利用石油管外螺纹轮廓确定各种参数的测量定位，不限于接触式测量和非接触测量。
进一步的，基于轮廓定位的方法，获得轮廓高质量的可处理的图像是至关重要，因此将类似的定位转换为二维空间定位，可让图像的精度高，受干扰程度减小。
进一步的，将三维空间定位转化为二维空间的多次定位，避免了图像的多次处理，直接通过初始图像进行定位。
进一步的，将二维空间的定位转换为直线的角度差异，将二维图像处理转换为一维的角度计算，避免了多次计算转换，从而提高定位可靠性。
进一步的，角度α的计算目的是将待测基准线和基准线的角度差异计算出来，然后进行定位。
进一步的，斜率ks的计算目的是将螺纹轮廓的基准定位转换为定位线的比对，从而达到定位的目的。
综上所述，本发明适用于利用石油管外螺纹轮廓确定各种参数的测量定位，不限于接触式测量和非接触测量。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明测量图，其中，(a)为基准位测量图，(b)为待检测石油管外螺纹测量图；
图2为外螺纹轮廓图像，其中，(a)为基准轮廓图像，(b)为待检测石油管外螺纹轮廓图像；
图3为本发明实施例提供的基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位数学原理图。
其中，1.外螺纹；2.视觉传感器。
具体实施方式
本发明提供了一种基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法，首先利用视觉传感器对石油管外螺纹进行测量确定轮廓，利用图像处理技术得到牙侧线数据并拟合出直线方程，最终利用待测外螺纹轮廓和基准轮廓定位线的差异，进行对待测石油管位置进行调整，完成定位。
本发明一种基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法，利用视觉传感器2对石油管外螺纹进行测量确定基准轮廓，再测量待检测石油管外螺纹1，待检测石油管的轮廓与基准轮廓在任意一个方向上就定位线进行比对，相差的角度就是待检测石油管在该方向上需要调整的角度，然后在另一方向上再次与基准轮廓进行定位线比对，相差的角度是待检测石油管在该方向上需要调整的角度，最终完成待测外螺纹的空间定位。
请参阅图1，待检测石油管的轮廓与基准轮廓在任意一个方向上就定位线进行比对，相差的角度就是待检测石油管在该方向上需要调整的角度α计算如下：
Figure BDA0001923953990000041
待检测石油管定位线的斜率可根据调整α和β角度后真实轮廓拟合出的牙侧线曲线后计算得到：
Figure BDA0001923953990000051
其中，kx+2左为待检测石油管外螺纹第x+2牙的左侧牙侧角斜率；kx+2右为待检测石油管外螺纹第x+2牙的右侧牙侧角斜率；kx+1左为待检测石油管外螺纹第x+1牙的左侧牙侧角斜率；kx+1右为待检测石油管外螺纹第x+1牙的右侧牙侧角斜率；kx左为待检测石油管外螺纹第x牙的左侧牙侧角斜率；kx右为待检测石油管外螺纹第x牙的右侧牙侧角斜率。
请参阅图2，待测螺纹轮廓线与基准轮廓线的比对，可以从图中看出，定位可以转换为二维线段的角度变换。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图3，其中利用拟合出的牙侧线直线方程，得到定位线斜率，比对待检测石油管的轮廓与基准轮廓的定位线斜率，最终得到待检测石油管在该方向上需要调整的角度。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于轮廓的石油管外螺纹参数测量定位方法，其特征在于，利用视觉传感器对石油管外螺纹进行测量确定基准轮廓，再测量待检测石油管的外螺纹，确定待测石油管的外螺纹轮廓后，利用图像处理技术得到牙侧线数据并拟合出直线方程，根据待测外螺纹轮廓和基准轮廓定位线的差异得到调整角度，对待测石油管在任意一个方向上进行调整后，再对另一方向上再次进行调整，最终完成待测外螺纹的空间定位，具体为：对待检测石油管的轮廓与基准轮廓在任意一个方向上就定位线进行比对，相差的角度为待检测石油管在该方向上的调整角度，然后在另一方向上再次与基准轮廓进行定位线比对，相差角度为待检测石油管在该方向上的调整角度，最终完成待测外螺纹的空间定位，待检测石油管在该方向上需要调整的角度α计算如下：
Figure FDA0002901617270000011
其中，ks为待检测石油管定位线的斜率，ko为基准轮廓定位线的斜率；
拟合出牙侧线曲线后计算待检测石油管定位线的斜率ks如下：
Figure FDA0002901617270000012
其中，kx+2左为待检测石油管外螺纹第x+2牙的左侧牙侧角斜率；kx+2右为待检测石油管外螺纹第x+2牙的右侧牙侧角斜率；kx+1左为待检测石油管外螺纹第x+1牙的左侧牙侧角斜率；kx+1右为待检测石油管外螺纹第x+1牙的右侧牙侧角斜率；kx左为待检测石油管外螺纹第x牙的左侧牙侧角斜率；kx右为待检测石油管外螺纹第x牙的右侧牙侧角斜率。
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