CN112113908A - 一种管材测量与缺陷的检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管材测量与缺陷的检测设备及检测方法，所述检测设备包括：底座、支架、工装夹具治具、步进电机旋转平台、图像采集装置、线激光扫描仪、处理装置；其中：所述支架垂直地固定于所述底座上；所述工装夹具治具用于夹持管材；所述步进电机旋转平台用于在所述管材置于工装夹具治具后，带动管材旋转；所述图像采集装置用于在管材旋转时采集管材表面图像；所述线激光扫描仪用于扫描检测管材表面的3D点云数据；所述处理装置用于获取所述管材表面图像和所述管材表面3D点云数据，进行处理，计算管材的尺寸与缺陷。通过本发明实施例，可以快速地得到管材的3D尺寸、缺陷深度信息与图像信息，极大的提高测量效率与准确度，检测结果稳定性高。

Description

一种管材测量与缺陷的检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及一种钢管材料检测与测量领域，特别是涉及一种管材测量与缺陷的检测设备及检测方法。

背景技术

钢管材料检测是管材加工制造中非常关键的环节，钢管材料行业对钢管的品质要求要来越高，对管材的尺寸测量与缺陷检测的精度和效率也有了更高的要求。

现有的管材检测与测量技术，非常费时，并且结果稳定性较差，测量准确度不高，测量效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种管材测量与缺陷的检测设备及检测方法，可以快速地得到管材的3D尺寸、缺陷深度信息与图像信息，极大的提高测量效率与准确度，检测结果稳定性高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明实施例的一个方面，提供的一种管材测量与缺陷的检测设备，包括：底座、支架、工装夹具治具、步进电机旋转平台、图像采集装置、线激光扫描仪、处理装置；其中：

所述支架，垂直地固定于所述底座上；

所述工装夹具治具，设置在所述支架下方，用于夹持管材；

所述步进电机旋转平台，设置在所述支架的下方，用于在管材置于所述工装夹具治具后，带动管材旋转；

所述图像采集装置，垂直安装于所述支架上，用于在管材旋转时采集管材表面图像；

所述线激光扫描仪，设置在所述图像采集装置下方，垂直安装于所述支架上，用于扫描检测管材表面的3D点云数据；

所述处理装置，用于获取所述图像采集装置采集的所述管材表面图像和所述线激光扫描仪扫描的管材表面3D点云数据，进行处理，计算所述管材的尺寸与缺陷。

在一个可能的设计中，所述图像采集装置包括线阵工业相机、工业镜头；所述工业镜头垂直安装于所述线阵工业相机的下方，所述工业镜头的纵向轴向与管材被夹持时的横向轴线位于同一平面且垂直；所述线阵工业相机垂直安装于所述支架上，用于在管材旋转时采集管材表面图像，并将所述管材表面图像传输给所述处理装置。

在一个可能的设计中，所述检测设备还进一步包括光源，所述光源设置在所述图像采集装置下方，垂直安装于所述支架上，用于为所述管材打光。

在一个可能的设计中，所述光源为LED直射线光源。

在一个可能的设计中，所述检测设备进一步包括风刀，所述风刀设置在所述工装夹具治具侧面，用于清洁管材表面的脏污。

根据本发明实施例的另一个方面，提供的一种管材测量与缺陷的检测方法，所述方法包括：

将待检测管材放置于工装夹具治具上；

启动步进电机旋转平台带动管材旋转；

打开图像采集装置与线激光扫描仪，所述图像采集装置采集管材表面图像，所述线激光扫描仪扫描管材表面的3D点云数据；

处理装置获取所述管材表面图像和所述管材表面3D点云数据，进行处理，计算所述管材的尺寸与缺陷。

在一个可能的设计中，在所打开图像采集装置与线激光扫描仪，所述图像采集装置采集管材表面图像，所述线激光扫描仪扫描管材表面的3D点云数据之前，所述检测方法进一步包括：打开所述风刀清洁管材表面的清洁管材表面的脏污。

在一个可能的设计中，在所打开图像采集装置与线激光扫描仪，所述图像采集装置采集管材表面图像，所述线激光扫描仪扫描管材表面的3D点云数据之前，所述检测方法进一步包括：打开LED直射线光源，为管材打光。

在一个可能的设计中，所述图像采集装置包括线阵工业相机、工业镜头；在所述图像采集装置采集管材表面图像之前，所述检测方法进一步包括：调整所述工业镜头，使所述工业镜头的纵向轴向与管材被夹持的横向轴线位于同一平面且垂直。

与相关技术相比，本发明实施例提供的一种管材测量与缺陷的检测设备及检测方法，所述检测设备包括：底座、支架、工装夹具治具、步进电机旋转平台、图像采集装置、线激光扫描仪、处理装置；其中：所述支架，垂直地固定于所述底座上；所述工装夹具治具，设置在所述支架下方，用于夹持管材；所述步进电机旋转平台，设置在所述支架的下方，用于在管材置于所述工装夹具治具后，带动管材旋转；所述图像采集装置，垂直安装于所述支架上，用于在管材旋转时采集管材表面图像；所述线激光扫描仪，设置在所述图像采集装置下方，垂直安装于所述支架上，用于扫描检测管材表面的3D信点云数据；所述处理装置，用于获取所述图像采集装置采集的所述管材表面图像和所述线激光扫描仪扫描的管材表面3D点云数据，进行处理，计算所述管材的尺寸与缺陷。通过本发明实施例，通过所述图像采集装置与所述线激光扫描仪同时进行采集工作，在采集到管材表面图像的同时可以得到管材表面的3D点云数据，所述处理装置进行上述图像数据处理检测出管材的尺寸与缺陷，即通过计算处理所述管材表面图像，可以检测所述管材的尺寸和所述管材表面存在的缺陷位置，并通过处理所述缺陷位置对应的3D点云数据，可以得到所述缺陷位置的3D深度信息。从而检测出所述管材的尺寸与缺陷。与现有技术相比，可以在1～2s以内完成一根管材的检测与测量，快速地得到管材的3D尺寸、缺陷深度信息与图像信息，极大的提高了测量效率与准确度，且检测结果稳定性高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种管材测量与缺陷的检测设备的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种管材测量与缺陷的检测设备的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种管材测量与缺陷的检测方法的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种管材测量与缺陷的检测设备，所述检测设备包括：底座10、支架20、工装夹具治具30、步进电机旋转平台40、图像采集装置50、线激光扫描仪60、处理装置70；其中：

所述支架20，垂直地固定于所述底座10上。

所述工装夹具治具30，设置在所述支架20下方，用于夹持管材200。所述管材200被夹持时的横向轴线与所述图像采集装置50的纵向轴线位于同一平面且垂直，使得所述管材200置于所述工装夹具治具30后，所述管材200被夹持时的横向轴线与所述图像采集装置50的纵向轴线位于同一平面且垂直。

所述步进电机旋转平台40，设置在所述支架20的下方，用于在所述管材200置于所述工装夹具治具30后，带动管材200旋转。

所述图像采集装置50，垂直安装于所述支架20上，用于在管材200旋转时采集管材表面图像，并将所述管材表面图像传输给所述处理装置70。

所述线激光扫描仪60，设置在所述图像采集装置50下方，垂直安装于所述支架20上，用于扫描检测管材表面的3D信点云数据，并将所述管材表面3D点云数据传输给所述处理装置70。

通过所述线激光扫描仪60，扫描检测管材表面的3D点云数据，可以得到管材不同位置的表面3维高度，因此对于管材的常用3D尺寸如管材不同位置截面高度差、管材同心度等可以进行精确的测量。

所述处理装置70，用于获取所述图像采集装置50采集的所述管材表面图像和所述线激光扫描仪60扫描的管材表面3D点云数据，进行处理，计算所述管材的尺寸与缺陷。

所述处理装置70在图1和图2中的位置只是一个例子，其安装位置可以在所述检测机的任意位置。

优选地，所述处理装置70为工业电脑。

在本实施例中，通过所述图像采集装置与所述线激光扫描仪同时进行采集工作，在采集到管材表面图像的同时可以得到管材表面的3D点云数据，所述处理装置进行上述图像数据处理检测出管材的尺寸与缺陷，即通过计算处理所述管材表面图像，可以检测所述管材的尺寸和所述管材表面存在的缺陷位置，并通过处理所述缺陷位置对应的3D点云数据，可以得到所述缺陷位置的3D深度信息。从而检测出所述管材的尺寸与缺陷。与现有技术相比，可以在1～2s以内完成一根管材的检测与测量，快速地得到管材的3D尺寸、缺陷深度信息与图像信息，极大的提高了测量效率与准确度，且检测结果稳定性高。

在一个实施例中，如图1和图2所示，所述图像采集装置50包括线阵工业相机51、工业镜头52。所述工业镜头52垂直安装于所述线阵工业相机51的下方。所述工业镜头52的纵向轴向与所述管材被夹持时的横向轴线位于同一平面且垂直。所述线阵工业相机51垂直安装于所述支架20上，用于在管材旋转时采集管材表面图像，并将所述管材表面图像传输给所述处理装置70。

所述线阵工业相机51与所述线激光扫描仪60同时进行采集工作，在采集到管材表面图像的同时可以得到管材表面的3D点云数据。所述处理装置70获取所述线阵工业相机51采集的所述管材表面图像数据和所述线激光扫描仪60扫描的管材表面3D点云数据，通过计算处理所述管材表面图像，可以检测所述管材的尺寸和所述管材表面存在的缺陷位置，并通过处理所述缺陷位置对应的3D点云数据，可以得到所述缺陷位置的3D深度信息。从而检测出所述管材的尺寸与缺陷。

在一个实施例中，如图2所示，所述检测设备还进一步包括光源80，所述光源80设置在所述图像采集装置50下方，垂直安装于所述支架20上，用于为管材打光，增强所述图像采集装置50的采集图像的效果。

优选地，所述光源80设置在所述工业镜头52下方。

优选地，所述光源80为LED直射线光源。

在一个实施例中，如图2所示，所述检测设备进一步包括风刀90，所述风刀90设置在所述工装夹具治具30侧面，用于清洁管材表面的脏污，例如灰尘。

对于直径3cm左右的管材，旋转一周0.5s左右，加上图像采集和处理时间，在1～2s之间，而且可根据3D点云数据信息，可以区分出脏污与划痕等缺陷，对缺陷进行更精确的分类，更好地确定缺陷标准，降低了误检测，提高了测量效率与准确度。

本发明提供的一种应用于管材测量与缺陷的检测设备，在进行测量时，具体工作过程如下：

将待检测管材200放置于所述检测设备的工装夹具治具30上，使所述管材夹持所述工装夹具治具30上。

调整所述工业镜头52，使所述工业镜头52的纵向轴向与所述管材200被夹持时横向轴线位于同一平面且垂直。

启动所述检测设备，所述步进电机旋转平台40带动管材200快速旋转。所述风刀90清洁管材表面的灰尘，在清洁完成后，打开LED直射线光源80，为管材打光。打开所述线阵工业相机51与所述线激光扫描仪60，使所述线阵工业相机51与所述线激光扫描仪60同时进行采集工作，所述线阵工业相机51采集管材表面图像，所述线激光扫描仪60扫描管材表面的3D点云数据，在采集到管材表面图像的同时可以得到管材表面的3D点云数据。

所述工业电脑70计算处理所述管材表面图像，检测所述管材的尺寸和所述管材表面存在的缺陷位置，以及处理所述缺陷位置对应的3D点云数据，可以得到所述缺陷位置的3D深度信息，从而检测出所述管材的尺寸与缺陷。

在一个实施例中，如图3所示，本发明提供一种管材测量与缺陷的检测方法，所述方法包括：

S1、将待检测管材放置于工装夹具治具上。

S2、启动步进电机旋转平台带动管材旋转。

S3、打开图像采集装置与线激光扫描仪，所述图像采集装置采集管材表面图像，所述线激光扫描仪扫描管材表面的3D点云数据。

S4、处理装置获取所述图像采集装置采集的所述管材表面图像和所述线激光扫描仪扫描的管材表面3D点云数据，进行处理，计算所述管材的尺寸与缺陷。

在本实施例中，通过所述图像采集装置与所述线激光扫描仪同时进行采集工作，在采集到管材表面图像的同时可以得到管材表面的3D点云数据，所述处理装置进行上述图像数据处理检测出管材的尺寸与缺陷，即通过计算处理所述管材表面图像，可以检测所述管材的尺寸和所述管材表面存在的缺陷位置，并通过处理所述缺陷位置对应的3D点云数据，可以得到所述缺陷位置的3D深度信息。从而检测出所述管材的尺寸与缺陷。与现有技术相比，可以在1～2s以内完成一根管材的检测与测量，快速地得到管材的3D尺寸、缺陷深度信息与图像信息，极大的提高了测量效率与准确度，且检测结果稳定性高。

在一个实施例中，在所述步骤S3之前，所述检测方法进一步包括：打开所述风刀清洁管材表面的清洁管材表面的脏污。

在一个实施例中，在所述步骤S3之前，所述检测方法进一步包括：打开LED直射线光源，为管材打光。

在一个实施例中，所述图像采集装置包括线阵工业相机、工业镜头；在所述步骤S3中，在所述图像采集装置采集管材表面图像之前，所述检测方法进一步包括：调整所述工业镜头，使所述工业镜头的纵向轴向与所述管材被夹持时的横向轴线位于同一平面且垂直。

需要说明的是，上述方法实施例与检测设备实施例属于同一构思，其具体实现过程详见检测设备实施例，且检测设备实施例中的技术特征在方法实施例中均对应适用，这里不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种管材测量与缺陷的检测设备，其特征在于，所述检测设备包括：底座、支架、工装夹具治具、步进电机旋转平台、图像采集装置、线激光扫描仪、处理装置；其中：

所述支架，垂直地固定于所述底座上；

所述工装夹具治具，设置在所述支架下方，用于夹持管材；

所述步进电机旋转平台，设置在所述支架的下方，用于在管材置于所述工装夹具治具后，带动管材旋转；

所述图像采集装置，垂直安装于所述支架上，用于在管材旋转时采集管材表面图像；

所述线激光扫描仪，设置在所述图像采集装置下方，垂直安装于所述支架上，用于扫描检测管材表面的3D信点云数据；

所述处理装置，用于获取所述图像采集装置采集的所述管材表面图像和所述线激光扫描仪扫描的管材表面3D点云数据，进行处理，计算所述管材的尺寸与缺陷。

2.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述图像采集装置包括线阵工业相机、工业镜头；所述工业镜头垂直安装于所述线阵工业相机的下方，所述工业镜头的纵向轴向与管材被夹持时的横向轴线位于同一平面且垂直；所述线阵工业相机垂直安装于所述支架上，用于在管材旋转时采集管材表面图像，并将所述管材表面图像传输给所述处理装置。

3.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还进一步包括光源，所述光源设置在所述图像采集装置下方，垂直安装于所述支架上，用于为所述管材打光。

4.如权利要求4所述的检测设备，其特征在于，所述光源为LED直射线光源。

5.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备进一步包括风刀，所述风刀设置在所述工装夹具治具侧面，用于清洁管材表面的脏污。

6.一种管材测量与缺陷的检测方法，应用于如权利要求1至5任一项所述的一种管材测量与缺陷的检测设备，其特征在于，所述方法包括：

将待检测管材放置于工装夹具治具上；

启动步进电机旋转平台带动管材旋转；

打开图像采集装置与线激光扫描仪，所述图像采集装置采集管材表面图像，所述线激光扫描仪扫描管材表面的3D点云数据；

处理装置获取所述管材表面图像和所述管材表面3D点云数据，进行处理，计算所述管材的尺寸与缺陷。

7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，在所打开图像采集装置与线激光扫描仪，所述图像采集装置采集管材表面图像，所述线激光扫描仪扫描管材表面的3D点云数据之前，所述检测方法进一步包括：打开所述风刀清洁管材表面的清洁管材表面的脏污。

8.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，在所打开图像采集装置与线激光扫描仪，所述图像采集装置采集管材表面图像，所述线激光扫描仪扫描管材表面的3D点云数据之前，所述检测方法进一步包括：打开LED直射线光源，为管材打光。

9.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述图像采集装置包括线阵工业相机、工业镜头；在所述图像采集装置采集管材表面图像之前，所述检测方法进一步包括：调整所述工业镜头，使所述工业镜头的纵向轴向与管材被夹持的横向轴线位于同一平面且垂直。

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