CN113333480A - 一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，包括以下步骤：安装视觉相机，将所述视觉相机安装在顶管机出口处；安装传感器，沿钢管输送方向上间隔安装多个所述传感器；钢管的数据采集及分析，将图像采集服务器分别与所述传感器和所述视觉相机通信连接，并将所述传感器和所述视觉相机通信连接；钢管的长度计算，当前n个所述传感器探测到所述钢管时，所述钢管的长度L＝V+G‑Z/2+Y。本带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，能够在钢管与芯棒未分离的状态下，实时在线检测出钢管长度，提高了生产效率，且该方法响应速度快，测量误差小。

Description

一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法

技术领域

本发明涉及钢管轧制技术领域，具体涉及一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法。

背景技术

顶管轧制是CPE无缝钢管轧制工艺中的重要环节，其工艺特点是：将芯棒穿进热态的毛管，经过缩口机将毛管头部与芯棒锁死，送入顶管机带芯棒一起轧制。顶管机轧制控制的一个主要工艺指标是钢管长度，因钢管与芯棒未分离，常规的测长技术无法实现该工序的钢管测长任务。

通用的方法为：等钢管经过松棒机、脱棒机两个工序，将芯棒与钢管分离后，再单独对钢管进行长度测量。若轧制规格多，每次更换规格后，等待穿孔、顶管、松棒、脱棒四个工序后再测长反馈数据，生产间歇等待时间过长，效率无法提升。所以，在顶管带芯棒轧制过程中，实现钢管长度的在线测长能有效提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，能够在钢管与芯棒未分离的状态下，实时在线检测出钢管长度，提高了生产效率，且该方法响应速度快，测量误差小。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，包括以下步骤：步骤S1，安装视觉相机，将所述视觉相机安装在顶管机出口处，所述视觉相机的视场范围的长度为Z；步骤S2，安装传感器，沿钢管输送方向上间隔安装多个所述传感器，多个所述传感器依次标记为1，2，……，n，第1个传感器与所述视觉相机的视场范围的中心点之间的距离为G，且G>Z/2；第n个传感器与所述第1个传感器之间的距离为Y，其中，n≥1，Y≥0；步骤S3，钢管的数据采集及分析，将图像采集服务器分别与所述传感器和所述视觉相机通信连接，并将所述传感器和所述视觉相机通信连接；所述钢管在辊道中输送时，每个所述传感器对所述钢管进行探测，同时所述传感器触发所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片；步骤S4，钢管的长度计算，所述图像采集服务器对所述视觉相机采集得到的图片进行分析得到所述钢管在所述视觉相机的视场范围内的长度为V；所述图像采集服务器通过探测到钢管的传感器之间的距离来得到所述钢管在所述传感器布置范围内的长度；当前n个所述传感器探测到所述钢管时，所述钢管的长度L＝V+G-Z/2+Y。

进一步地，在上述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法中，所述第1个传感器与所述视觉相机的视场范围的边界的最小距离小于待测量的所述钢管的长度。

进一步地，在上述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法中，还包括光电标尺，所述光电标尺沿所述钢管的输送方向设置且位于所述传感器的一侧，所述光电标尺用于测量每相邻两个所述传感器之间的距离；沿所述钢管的输送方向间隔完成安装多个所述传感器后，将一根标定样管放入辊道中并通过所述光电标尺来校验出每相邻两个所述传感器之间的距离，把每相邻两个所述传感器之间的距离作为参数记入所述图像采集服务器的程序中；通过每相邻两个所述传感器之间的距离可以得到所述第n个传感器与所述第1个传感器之间的距离。

进一步地，在上述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法中，相邻两个所述传感器之间的距离小于所述视觉相机的视场范围的长度。

进一步地，在上述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法中，所述图像采集服务器通过识别所述视觉相机采集得到的图片中钢管和芯棒交接的位置，并利用图像算法分析得到所述钢管在所述视觉相机的视场范围内的长度。

进一步地，在上述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法中，所述视觉相机安装在所述钢管的上方；优选地，所述视觉相机安装在所述钢管上方1.5m-2m处。

进一步地，在上述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法中，所述图像采集服务器为嵌入式一体机。

进一步地，在上述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法中，所述传感器为热金属光电传感器。

进一步地，在上述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法中，对工作中的所述视觉相机和所述传感器进行水冷降温；所述视觉相机和所述传感器上均设置有防护罩。

进一步地，在上述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法中，待测量的所述钢管的长度范围为6.8m-19.8m；所述第1个传感器与所述视觉相机的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m；所述视觉相机的视场范围的长度Z为2.4m，相邻两个所述传感器之间的距离均为2.2m；所述传感器的个数为6个，分别记作第1个传感器、第2个传感器、第3个传感器、第4个传感器、第5个传感器和第6个传感器；所述钢管在辊道中输送时，所述第1个传感器、所述第2个传感器、所述第3个传感器、所述第4个传感器、所述第5个传感器和所述第6个传感器均会对所述钢管进行探测，同时触发所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片；当所述第1个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_1；当所述第2个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_2；当所述第3个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_3；当所述第4个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_4；当所述第5个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_5；当所述第6个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_6。

分析可知，本发明公开一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法的实施例实现了如下技术效果：

本发明一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，能够在钢管与芯棒未分离的状态下，实时在线检测出钢管的长度。利用传感器对钢管进行探测，视觉相机在整个视场范围内采集钢管的图片，并通过图像采集服务器的分析计算得到钢管的长度。本方法能够有效检测出带芯棒轧制的钢管的长度，不必将芯棒与钢管分离后再进行钢管长度的测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，测量误差小，本方法测量出钢管长度的误差范围为±20mm。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明一实施例的流程图；

图2为本发明一实施例中光电标尺处的结构示意图；

图3为本发明一实施例的结构示意图。

附图标记说明：

1-钢管，2-视觉相机，3-芯棒，4-传感器，5-光电标尺，6-终点阻挡器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

所附附图中示出了本发明的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本发明的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

如图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，包括以下步骤：

步骤S1，安装视觉相机2，将视觉相机2安装在顶管机出口处，视觉相机2的视场范围的长度为Z；

步骤S2，安装传感器4，沿钢管1输送方向上间隔安装多个传感器4，多个传感器4依次标记为1，2，……，n，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离为G，且G>Z/2；第n个传感器与第1个传感器之间的距离为Y，其中，n≥1，Y≥0；

步骤S3，钢管1的数据采集及分析，将图像采集服务器分别与传感器4和视觉相机2通信连接，并将传感器4和视觉相机2通信连接；钢管1在辊道中输送时，每个传感器4对钢管1进行探测，同时传感器4触发视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片；

步骤S4，钢管1的长度计算，图像采集服务器对视觉相机2采集得到的图片进行分析得到钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度为V；图像采集服务器通过探测到钢管1的传感器4之间的距离来得到钢管1在传感器4布置范围内的长度；

当前n个传感器4探测到钢管1时，钢管1的长度L＝V+G-Z/2+Y。

在上述实施例中，步骤S1中将视觉相机2安装在顶管机出口处，视觉相机2能够采集视场范围内钢管1的图像信息，这里视觉相机2的视场范围的长度为Z，这里Z>0。步骤S2中沿钢管1输送方向上间隔安装多个传感器4，传感器4用于探测钢管1，并通过探测到钢管1的传感器4之间的距离来判断钢管1在传感器4布置范围内的长度。多个传感器4沿钢管1输送方向在一条直线上设置，且传感器4设置在视觉相机2能够采集视场范围以外，这样能够使本方法测量钢管1的范围更大、即第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离为G，且G>Z/2，这里第1个传感器是指距离视觉相机2的视场范围边界最近的那个传感器4，其中，第n个传感器与第1个传感器之间的距离为Y，其中，n≥1，Y≥0，例如，当n＝1时，Y＝0、即第1个传感器与第1个传感器之间的距离为零。同时，钢管1的长度大于每相邻两个传感器4之间的距离，这样能够确保传感器4起到测量钢管1长度的作用。步骤S3中将图像采集服务器分别与传感器4和视觉相机2通信连接，并将传感器4和视觉相机2通信连接，图像采集服务器为本发明提供数据的分析和计算。钢管1在辊道中输送时，每个传感器4对钢管1进行探测，同时传感器4触发视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片，传感器4是触发视觉相机2采集图片的命令源，传感器4会将探测到的数据信息传输到图像采集服务器中进行分析，同时，视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片，并将该图片传输到图像采集服务器中进行分析。步骤S4中图像采集服务器对视觉相机2采集得到的图片进行分析，根据图片钢管1的长度来分析得到钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度。同时，图像采集服务器会通过探测到钢管1的传感器4之间的距离来得到钢管1在传感器4布置范围内的长度。当前n个传感器4探测到钢管1时，钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度为V，那么钢管1的长度L＝V+G-Z/2+Y、即钢管1一部分在视觉相机2的视场范围内，另一部分在传感器4布置范围内。图像采集服务器通过视觉相机2采集得到的图片可以得到此时钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度为V，第1个传感器与视觉相机2的视场范围边界的距离为G-Z/2，图像采集服务器会通过探测到钢管1的传感器4之间的距离来得到钢管1在传感器4布置范围内的长度为Y、即第n个传感器与第1个传感器之间的距离，将这三部分的长度相加就是此时钢管1的总长度为V+G-Z/2+Y。本发明一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，能够在钢管1与芯棒3未分离的状态下，实时在线检测出钢管1的长度。利用传感器4对钢管1进行探测，视觉相机2在整个视场范围内采集钢管1的图片，并通过图像采集服务器的分析计算得到钢管1的长度。本方法能够有效检测出带芯棒3轧制的钢管1的长度，不必将芯棒3与钢管1分离后再进行钢管1的长度测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，测量误差小，本方法测量误差范围为±20mm。

优选地，为了确保传感器4触发视觉相机2时，视觉相机2在视场范围内能够采集到待测量的钢管，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的边界的最小距离小于待测量的钢管1的长度，其中，在钢管输送方向上视觉相机2的视场范围有两个边界，这里最小距离指的是第1个传感器与视场范围内距离第1个传感器最近的那个边界之间的距离。

优选地，为了准确地测定相邻两个传感器4之间的距离，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，还包括光电标尺5，光电标尺5沿钢管1的输送方向设置且位于传感器4的一侧，光电标尺5用于测量每相邻两个传感器4之间的距离；沿钢管1的输送方向间隔完成安装多个传感器4后，在传感器4初始第一次使用前，将一根标定样管放入辊道中并通过光电标尺5来校验出每相邻两个传感器4之间的距离，把每相邻两个传感器4之间的距离作为参数记入图像采集服务器的程序中，将每两个传感器4之间的距离标定为固定值；通过每相邻两个传感器4之间的距离可以得到第n个传感器与第1个传感器之间的距离。

优选地，为了能够确保传感器4在钢管1的测量长度范围内全覆盖，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，相邻两个传感器4之间的距离小于视觉相机2的视场范围的长度，且相邻两个传感器4之间的距离越小越好，但相邻两个传感器4之间的距离越小费用越高，优选地，在本发明一个实施例中，当视觉相机2的视场范围的长度Z为2.4m、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m时，相邻两个传感器4之间的距离均设置为2.2m，那么第n个传感器与第1个传感器之间的距离Y＝(n-1)×2.2m，例如，当n＝1时，Y＝0、即第1个传感器与第1个传感器之间的距离为零；当n＝4时，Y＝6.6m、即第4个传感器与第1个传感器之间的距离为6.6m，通过上述视觉相机2的视场范围的长度、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离和相邻两个传感器4之间的距离的设置方式能够有效检测出带芯棒轧制的钢管的长度，不必将芯棒与钢管分离后再进行钢管长度的测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，提高测量精度、测量误差小。

优选地，在本发明一个实施例中，图像采集服务器通过识别视觉相机2采集得到的图片中钢管1和芯棒3交接的位置，并利用图像算法分析得到钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度。视觉相机2采集得到的图片中钢管1为红色，芯棒3为黑色，芯棒3穿在钢管1内部，当图像采集服务器识别出此图片包含钢管1和芯棒3交接部分时，可以通过其内的图像算法来获取到此图片中钢管1的长度。

其中，视觉相机2在安装时要根据视觉相机2的分辨率、工作环境的温度、测量精度及成本要求等综合因素来确定视觉相机2的安装位置，其中，由于高温会影响视觉相机2使用寿命，视觉相机2在安装时必须重点考虑工作环境温度、冷却能力对视觉相机2的影响。优选地，如图3所示，在本发明一个实施例中，视觉相机2安装在钢管1的上方，且视觉相机2安装在钢管1上方1.5m-2m处。另外，视觉相机2的视场范围的长度数值是根据测量的钢管1的长度范围、视觉相机2的像素和测量精度的要求来选择的。由上述分析可以看出，通过选择视觉相机2的安装位置、视觉相机2的视场范围的长度、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离、相邻两个传感器4之间的距离和传感器4个数的不同设置方式，本在线视觉测长方法可以测量任意长度的钢管1。下面以待测量的钢管1的长度范围为6.8m-19.8m为例，说明本方法的具体实施方案。

优选地，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，待测量的钢管1的长度范围为6.8m-19.8m，视觉相机2安装在钢管1上方1.5m-2m处，为了能够准确的测量钢管1的长度，此时，设置视觉相机2的视场范围的长度Z为2.4m、即视觉相机2能够获取2.4m范围内的图像信息，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m，那么第1个传感器与视觉相机2的视场范围的边界的距离为G-Z/2＝7.8m-2.4m/2＝6.6m，设置传感器4的个数为6个，分别记作第1个传感器、第2个传感器、第3个传感器、第4个传感器、第5个传感器和第6个传感器，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m，钢管1在辊道中输送时，第1个传感器、第2个传感器、第3个传感器、第4个传感器、第5个传感器和第6个传感器均会对钢管1进行探测，同时触发视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片，通过上述视觉相机2的视场范围的长度、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离和传感器4个数的设置方式能够有效检测出带芯棒轧制的钢管的长度，不必将芯棒与钢管分离后再进行钢管长度的测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，提高测量精度、测量误差小。

优选地，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，当第1个传感器探测到钢管1时，视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_1。当视觉相机2的视场范围的长度Z为2.4m、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m时，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的边界的距离为G-Z/2＝7.8m-2.4m/2＝6.6m，钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度为V，此时钢管1的长度L＝V+6.6m，通过上述视觉相机2的视场范围的长度、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离和传感器4个数的设置方式能够有效检测出带芯棒轧制的钢管的长度，不必将芯棒与钢管分离后再进行钢管长度的测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，提高测量精度、测量误差小。

优选地，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，当第2个传感器探测到钢管1时，视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_2。当视觉相机2的视场范围的长度Z为2.4m、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m、第1个传感器与第2个传感器之间的距离为AB时，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的边界的距离为G-Z/2＝7.8m-2.4m/2＝6.6m，钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度为V，此时钢管1的长度L＝V+6.6m+AB，通过上述视觉相机2的视场范围的长度、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离、第1个传感器与第2个传感器之间的距离和传感器4个数的设置方式能够有效检测出带芯棒轧制的钢管的长度，不必将芯棒与钢管分离后再进行钢管长度的测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，提高测量精度、测量误差小。

优选地，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，当第3个传感器探测到钢管1时，视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_3；当视觉相机2的视场范围的长度Z为2.4m、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m、第1个传感器与第2个传感器之间的距离为AB、第2个传感器与第3个传感器之间的距离为BC时，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的边界的距离为G-Z/2＝7.8m-2.4m/2＝6.6m，钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度为V，此时钢管1的长度L＝V+6.6m+AB+BC，通过上述视觉相机2的视场范围的长度、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离、第1个传感器与第2个传感器之间的距离、第2个传感器与第3个传感器之间的距离和传感器4个数的设置方式能够有效检测出带芯棒轧制的钢管的长度，不必将芯棒与钢管分离后再进行钢管长度的测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，提高测量精度、测量误差小。

优选地，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，当第4个传感器探测到钢管1时，视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_4。当视觉相机2的视场范围的长度Z为2.4m、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m、第1个传感器与第2个传感器之间的距离为AB、第2个传感器与第3个传感器之间的距离为BC、第3个传感器与第4个传感器之间的距离为CD时，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的边界的距离为G-Z/2＝7.8m-2.4m/2＝6.6m，钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度为V，此时钢管1的长度L＝V+6.6m+AB+BC+CD，通过上述视觉相机2的视场范围的长度、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离、第1个传感器与第2个传感器之间的距离、第2个传感器与第3个传感器之间的距离、第3个传感器与第4个传感器之间的距离和传感器4个数的设置方式能够有效检测出带芯棒轧制的钢管的长度，不必将芯棒与钢管分离后再进行钢管长度的测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，提高测量精度、测量误差小。

优选地，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，当第5个传感器探测到钢管1时，视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_5。当视觉相机2的视场范围的长度Z为2.4m、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m、第1个传感器与第2个传感器之间的距离为AB、第2个传感器与第3个传感器之间的距离为BC、第3个传感器与第4个传感器之间的距离为CD、第4个传感器与第5个传感器之间的距离为DE时，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的边界的距离为G-Z/2＝7.8m-2.4m/2＝6.6m，钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度为V，此时钢管1的长度L＝V+6.6m+AB+BC+CD+DE，通过上述视觉相机2的视场范围的长度、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离、第1个传感器与第2个传感器之间的距离、第2个传感器与第3个传感器之间的距离、第3个传感器与第4个传感器之间的距离、第4个传感器与第5个传感器之间的距离和传感器4个数的设置方式能够有效检测出带芯棒轧制的钢管的长度，不必将芯棒与钢管分离后再进行钢管长度的测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，提高测量精度、测量误差小。

优选地，如图1至图3所示，在本发明一个实施例中，当第6个传感器探测到钢管1时，视觉相机2在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_6。当视觉相机2的视场范围的长度Z为2.4m、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m、第1个传感器与第2个传感器之间的距离为AB、第2个传感器与第3个传感器之间的距离为BC、第3个传感器与第4个传感器之间的距离为CD、第4个传感器与第5个传感器之间的距离为DE、第5个传感器与第6个传感器之间的距离为EF时，第1个传感器与视觉相机2的视场范围的边界的距离为G-Z/2＝7.8m-2.4m/2＝6.6m，钢管1在视觉相机2的视场范围内的长度为V，此时钢管1长度L＝V+6.6m+AB+BC+CD+DE+EF，通过上述视觉相机2的视场范围的长度、第1个传感器与视觉相机2的视场范围的中心点之间的距离、第1个传感器与第2个传感器之间的距离、第2个传感器与第3个传感器之间的距离、第3个传感器与第4个传感器之间的距离、第4个传感器与第5个传感器之间的距离、第5个传感器与第6个传感器之间的距离和传感器4个数的设置方式能够有效检测出带芯棒轧制的钢管的长度，不必将芯棒与钢管分离后再进行钢管长度的测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，提高测量精度、测量误差小。

优选地，如图3所示，在本发明一个实施例中，还包括终点阻挡器6，终点阻挡器6设置在钢管1输送方向上且位于第n个传感器外，终点阻挡器6与顶管机出口之间的距离大于钢管1的长度，终点阻挡器6用于阻挡钢管1，防止钢管1掉落。

优选地，在本发明一个实施例中，图像采集服务器为嵌入式一体机，采用嵌入式一体机方便操作，提高工作效率。

优选地，在本发明一个实施例中，传感器4为热金属光电传感器，采用热金属光电传感器不仅工作稳定且响应速度快。

优选地，为了确保视觉相机2和传感器4正常工作，增加使用寿命，在本发明一个实施例中，对工作中的视觉相机2和传感器4进行水冷降温，且视觉相机2和传感器4上均设置有防护罩。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明一种带芯棒轧制的钢管1在线视觉测长方法，能够在钢管1与芯棒3未分离的状态下，实时在线检测出钢管1的长度。利用传感器4对钢管1进行探测，视觉相机2在整个视场范围内采集钢管1图片，并通过图像采集服务器的分析计算得到钢管1的长度。本方法能够有效检测出带芯棒3轧制的钢管1的长度，不必将芯棒3与钢管1分离后再进行钢管1长度测量，提高了生产效率，且该方法响应速度快，测量误差小，本方法测量出钢管长度的误差范围为±20mm。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，安装视觉相机，将所述视觉相机安装在顶管机出口处，所述视觉相机的视场范围的长度为Z；

步骤S2，安装传感器，沿钢管输送方向上间隔安装多个所述传感器，多个所述传感器依次标记为1，2，……，n，第1个传感器与所述视觉相机的视场范围的中心点之间的距离为G，且G>Z/2；

第n个传感器与所述第1个传感器之间的距离为Y，其中，n≥1，Y≥0；

步骤S3，钢管的数据采集及分析，将图像采集服务器分别与所述传感器和所述视觉相机通信连接，并将所述传感器和所述视觉相机通信连接；

所述钢管在辊道中输送时，每个所述传感器对所述钢管进行探测，同时所述传感器触发所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片；

步骤S4，钢管的长度计算，所述图像采集服务器对所述视觉相机采集得到的图片进行分析得到所述钢管在所述视觉相机的视场范围内的长度为V；

所述图像采集服务器通过探测到钢管的传感器之间的距离来得到所述钢管在所述传感器布置范围内的长度；

当前n个所述传感器探测到所述钢管时，所述钢管的长度L＝V+G-Z/2+Y。

2.根据权利要求1所述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，所述第1个传感器与所述视觉相机的视场范围的边界的最小距离小于待测量的所述钢管的长度。

3.根据权利要求1所述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，还包括光电标尺，所述光电标尺沿所述钢管的输送方向设置且位于所述传感器的一侧，所述光电标尺用于测量每相邻两个所述传感器之间的距离；

沿所述钢管的输送方向间隔完成安装多个所述传感器后，将一根标定样管放入辊道中并通过所述光电标尺来校验出每相邻两个所述传感器之间的距离，把每相邻两个所述传感器之间的距离作为参数记入所述图像采集服务器的程序中；

通过每相邻两个所述传感器之间的距离可以得到所述第n个传感器与所述第1个传感器之间的距离。

4.根据权利要求1所述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，相邻两个所述传感器之间的距离小于所述视觉相机的视场范围的长度。

5.根据权利要求1所述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，所述图像采集服务器通过识别所述视觉相机采集得到的图片中钢管和芯棒交接的位置，并利用图像算法分析得到所述钢管在所述视觉相机的视场范围内的长度。

6.根据权利要求1所述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，所述视觉相机安装在所述钢管的上方；

优选地，所述视觉相机安装在所述钢管上方1.5m-2m处。

7.根据权利要求1所述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，所述图像采集服务器为嵌入式一体机。

8.根据权利要求1所述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，所述传感器为热金属光电传感器。

9.根据权利要求1所述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，对工作中的所述视觉相机和所述传感器进行水冷降温；

所述视觉相机和所述传感器上均设置有防护罩。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的带芯棒轧制的钢管在线视觉测长方法，其特征在于，待测量的所述钢管的长度范围为6.8m-19.8m；

所述第1个传感器与所述视觉相机的视场范围的中心点之间的距离G为7.8m；

所述视觉相机的视场范围的长度Z为2.4m，相邻两个所述传感器之间的距离均为2.2m；

所述传感器的个数为6个，分别记作第1个传感器、第2个传感器、第3个传感器、第4个传感器、第5个传感器和第6个传感器；

所述钢管在辊道中输送时，所述第1个传感器、所述第2个传感器、所述第3个传感器、所述第4个传感器、所述第5个传感器和所述第6个传感器均会对所述钢管进行探测，同时触发所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片；

当所述第1个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_1；

当所述第2个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_2；

当所述第3个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_3；

当所述第4个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_4；

当所述第5个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_5；

当所述第6个传感器探测到所述钢管时，所述视觉相机在整个视场范围内采集一张图片记作PIC_6。

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