CN113551619B - 一种无缝钢管直线度的在线测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种无缝钢管直线度的在线测量方法及装置，属测量领域。在钢管管端设置一个激光器，产生与钢管中轴线平行的激光光线；在钢管管端上方设置一个工业相机，采集当前角度位置上钢管管端轮廓和激光光线图像并传送到工控机；工控机将当前的管端轮廓与激光光线进行比较，得出当前位置钢管的直线度；将钢管以其中轴线为轴心旋转n分之一个圆周角；得到n个旋转角度位置上钢管的直线度；选取n个钢管直线度值中的最大值，作为该钢管的直线度；将该钢管的直线度在计算机显示器上显示。其采用机器视觉测量的方法，通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管的直线度，采用工控机即可实现对钢管直线度的实时检测。适用于钢管直线度的在线测量领域。

Description

一种无缝钢管直线度的在线测量方法及装置

技术领域

本发明属于测量领域，尤其涉及一种用于无缝钢管直线度的在线测量方法及装置。

背景技术

无缝钢管在工业生产中占有极其重要的位置，在化工、冶金、机械等行业有着广泛的应用。

直线度是衡量无缝钢管质量的重要指标，是无缝钢管生产中一个至关重要的控制参数，它直接评价了无缝钢管产品的质量合格性。尤其是两端有螺纹的无缝钢管，为了保证螺纹的质量，对直线度有严格的要求。由于生产、加工、自重以及传送过程中的碰撞、温度变化等原因造成钢管的塑性变形而形成不可恢复的弯曲，影响了钢管的直线度。

在无缝钢管直线度测量方面，实际生产中都是采用人工测量的方法，一般利用人工目测直观判断弯曲程度，同时结合离线抽检的方式进行人工拉线法、三坐标测量法等接触式测量，存在很多问题，目测只能评经验和感觉直观判断，无法进行定量测量，同时由于受到生产节奏和环境因素的制约，离线抽检无法覆盖所有产品，同时需要大量人工作业，效率和自动化程度低，不能满足现代工业的需要，而且人工的干预，使检测精度受到人为因素的影响较大。对于无缝钢管直线度的在线自动测量，目前还没有相关的技术手段。

公开日为2009年11月4日，公开号为CN 101571379A的中国发明专利，公开了“一种无缝圆形钢管直径及直线度参数测量的方法”，该技术方案由1只摄像机和多线激光投射器组成多线结构光视觉传感器参数的校准：在被测无缝圆形钢管附近布设多线结构光视觉传感器：计算机分别控制激光投射器投射结构光平面到无缝圆形钢管被测截面，摄像机采集无缝圆形钢管表面光条图像，进行光条图像处理，并根据测量模型计算不同截面的三维坐标：确定空间截面椭圆中心，实现无缝圆形钢管直线度的测量，以及构建无缝圆形铜管的动态虚拟中心轴线；构建空间截面椭圆动态虚拟投影基准面：将空间截面椭圆向动态虚拟投影基准面正向投影，在基准面上进行圆拟合，得到钢管截面圆。

该技术方案可以实现无缝圆形钢管直径及直线度参数的在线、实时、自动、非接触测量。但是该技术方案需要的激光束较多，要求高精度，大范围测量时往往需要多个激光器；同时由于圆心计算时需要曲线拟合，软件的计算量也较大。在实际工程应用中存在安装要求高，成本昂贵等困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无缝钢管直线度的在线测量方法及装置。其属于一种基于单束轴向激光做为参考结构光的机器视觉测量方法，本技术方案通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管(简称钢管)的直线度；其仅需要单个激光器，安装方便，成本较低，同时，使用轮廓比较代替了圆心拟合，计算量大大减少，使用普通工业控制计算机(简称工控机)即可实现对待测钢管直线度的实时检测功能。

本发明的技术方案是：提供一种无缝钢管直线度的在线测量方法，包括对待测钢管的直线度进行测量，对其特征是所述的在线测量方法至少包括下列步骤：

101)在待测钢管管端的上方，沿着无缝钢管中轴线的方向，设置一个激光器，激光器射出的激光束投射到无缝钢管表面，形成一条与无缝钢管中轴线平行的激光光线；

102)在待测无缝钢管管端的上方，设置一个工业相机；

103)当检测到无缝钢管到达工位后，工业相机采集当前角度位置上钢管的管端轮廓和激光光线的图像，并传送到工控机；

104)在工控机中，将当前角度位置上钢管的管端轮廓与激光光线进行计算和比较，得出当前角度位置上钢管的直线度；

105)将待测钢管以其中轴线为旋转轴心，旋转N分之一个圆周角；

106)重复上述第3)、第4)步骤，得到N个旋转角度位置上待测钢管的直线度；

107)选取N个旋转角度位置上钢管直线度值中的最大值，作为该待测钢管的直线度；

108)将计算得到的待测钢管的直线度在计算机显示器上显示；

109)结束对该待测钢管直线度的在线测量。

所述的在线测量方法，基于单束轴向激光做为参考结构光，采用机器视觉测量的方法，通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管的直线度，使用钢管轮廓的比较代替圆心拟合，使得计算量大大减少，采用工控机即可实现对无缝钢管直线度的实时检测。

具体的，所述步骤104)中的计算和比较，至少包括下列步骤：

301)钢管轮廓提取：

把图像根据二值分割阈值P_F，变成二值化图像，然后比较各相邻像素间的亮度差别，即可提取钢管轮廓；

302)基准线计算：

在钢管翘曲比较小的工况下，取激光光线为检测基准线；在钢管翘曲比较大的工况下，取远离钢管管端处，激光线平直段的延长线，作为基准线，取基准线与管端交点的纵坐标为基准值y₀。加上校正值y_e可以得到实际基准值y₁；即：

y₁＝y₀+y_e

303)基准线偏置计算：

在激光线的平直段，取其与钢管管端上轮廓的纵坐标差即为上偏置O₁，取其与下轮廓的纵坐标差即为下偏置O₂；

304)钢管端部极值位置计算：

在螺纹加工段L₂范围内搜索钢管管端上、下轮廓的纵坐标极值，钢管管端的上轮廓为坐标最大值y_a，钢管管端的下轮廓为坐标最小值y_b；

305)当前位置钢管直线度误差计算：

对比激光线的实际基准值，可以求得钢管管端上、下轮廓的直线度误差F_a和F_b：

F_a＝|y₁-y_a-o₁|

F_b＝|y_b-y₁-o₂|

最后，选钢管管端上、下轮廓的直线度误差值中的大者，作为当前旋转角度位置上的钢管直线度误差F₀，即：

F₀＝MAX(F_a,F_b)；

306)钢管直线度误差计算：

将钢管以ω的角速度旋转，在旋转过一周之后，工业相机共采集到N帧画面，得到N个当前旋转角度位置上的钢管直线度误差F₀₁,F₀₂,…,F_0(N-1),F_0N，则该待测钢管直线度误差F₁为其中的最大者，即

F₁＝MAX(F₀₁,F₀₂，…,F_0(N-1),F_0N)

307)钢管直线度误差实际值计算：

把待测钢管直线度误差F₁除以工业相机的像素比例K，即可得到钢管直线度误差实际值F₂，即：

进一步的，所述的X在线测量方法还包括对测量装置的标定，所述的标定法至少包括下列步骤：

401)激光光线位置定位；

402)激光光线长度设定；

403)像素比例标定；

404)二值分割阈值标定。

进一步的，还包括对测量装置的校正，所述的校正至少包括下列步骤：

501)激光光线倾斜校正；

502)二值分割阈值校正。

进一步的，所述的在线测量方法，只在钢管的管端若干米内进行测量，以提高测量精度和降低软、硬件成本。

本发明的技术方案，还提供了一种按照上述方法进行测量的无缝钢管直线度在线测量装置，其特征是：

所述的在线测量装置包括激光器、工业相机和工控机；

所述的激光器，沿着无缝钢管中轴线的方向，设置在待测钢管管端的上方；

所述的工业相机设置在待测无缝钢管管端的上方或斜上方；

所述的工业相机与工控机之间进行数据传输和控制信号的传输；

激光器射出的激光束投射到无缝钢管表面，形成一条与无缝钢管中轴线平行的激光光线；

所述的工业相机用于采集当前角度位置上钢管的管端轮廓和激光光线的图像，并传送到工控机；

所述的工控机用于将当前角度位置上钢管的管端轮廓与激光光线进行计算和比较，得出当前角度位置上钢管的直线度。

具体的，所述的激光器为大功率一字线或者平行线激光发生器。

所述的工业相机则选用H方向像素高的高分辨率CCD相机。

所述的工业相机与工控机之间通过有线或无线网络进行数据的传输。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本技术方案通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管的直线度；

2.本技术方案的实施，仅需要单个激光器即可实施，设别安装、调试方便，实施和维护成本较低；

3.只需要在钢管管端的若干米内进行测量，测量范围小，需要处理的数据少，可以大大提高测量精度和降低软、硬件成本；

4.使用钢管的轮廓比较来代替圆心拟合，计算数据的处理量大大减少，可以使用普通工控机实现实时检测的效果。

附图说明

图1是本发明的装置构成示意图；

图2是激光线平直段延长线的示意图；

图3是机组水平线或者中轴线与反光条的位置关系示意图；

图4是激光光线基准线的示意图；

图5是激光光线倾斜校正的示意图；

图6是本发明钢管直线度测量的流程方框图。

图中1为激光器，2为工业相机，3为待测钢管，4为中轴线，5为激光光线，6为工控机，7为支撑滚轮，8为机组底座，9为反光条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本技术方案所述的测量钢管直线度的方法，整体上包括标定、计算和校正三个部分。

其中，标定部分包含如下步骤：

A、标定：

A1)激光光线位置定位：

激光光线是测量的基准，必须要严格保证与待测钢管(简称钢管)中轴线的平行。

在钢管种类较少，或者钢管平直度较好的工况下，钢管的中轴线比较容易确定，并且变化较少，此时可以使用人工标记的方法，标出中轴线，然后调整激光光线与中轴线平行。

在钢管种类比较多，或者钢管翘曲比较严重的情况下，钢管的中轴线会随着每支钢管改变位置，此时如果要对钢管逐支标定的话是不现实的，此时可以用机组的水平线或者中轴线来代替钢管的中轴线。

A2)激光光线长度设定：

激光器投射的光线越长，在钢管上的光线越散，越容易变形，所以限制激光光线的长度对于激光光线成像质量有很大帮助。

如图2中所示，对于无缝钢管来说，因为在管端需要加工出螺纹，所以客户主要关心的是管子末端螺纹加工区域L₂的翘曲程度。

对于冶金企业来说，钢管管端处的区域L₁，影响加工，故仅需要对L₁区域进行检测即可。

A3)像素比例标定：

在工控机中实际的运算是使用的像素坐标值，最终结果需要转换成真实物理值，所以需要标定像素坐标值与真实距离值的比例。

最简单的方法是在钢管上水平固定一把标尺，然后在采集到的图像中用像素坐标除以真实距离即可得到像素比例K。

A4)二值分割阈值标定：

通常无缝钢管的外表颜色比较暗，在正常条件下，在图像中可以很容易使用阈值P_F二值分割之后提取出来。

如果图像中钢管和背景对比度比较差，则应该增强检测工位的照明条件。

阈值P_F可以用工业相机采集钢管像素亮度P_T和背景像素亮度P_B之后，加上校正值P_F1计算得到：

B、计算：

计算在工控机中进行，具体计算的流程方框图如图6中所示。

B1)钢管轮廓提取：

把图像根据二值分割阈值P_F，变成二值化图像，然后比较各相邻像素间的亮度差别，即可提取钢管轮廓。

B2)基准线计算：

在钢管翘曲比较小的工况下，激光线也接近直线，可以取激光光线为检测基准线。在钢管翘曲比较大的工况下，激光线也会发生变形，此时可以如图2取远离管端处，激光线平直段的延长线，作为基准线，取基准线与管端交点的纵坐标为基准值y₀。加上校正值y_e可以得到实际基准值y₁。

y₁＝y₀+y_e

如果相机分辨率比较高，激光光线成像会变成有一定宽度的一个激光光带，那么取激光光带最亮的中线为准即可。

B3)基准线偏置计算：

由于被测钢管直径的变化，基准线不一定正好与钢管中轴线重合，所以需要计算基准线的实际偏置量。在激光线的平直段，取与上轮廓的纵坐标差即为上偏置O₁，与下轮廓的纵坐标差即为下偏置O₂。

B4)钢管端部极值位置计算：

原则上钢管管端的翘曲最大，但是某些情况下，钢管并不呈现出一致的翘曲弧形，在管端甚至会出现反翘。考虑到客户加工螺纹的需要，所以要在螺纹加工段L₂范围内搜索钢管上下轮廓的纵坐标极值，上轮廓为坐标最大值y_a，下轮廓为坐标最小值y_b。

B5)当前位置钢管直线度误差计算：

对比实际基准值，可以求得上下轮廓的直线度误差F_a和F_b：

F_a＝|y₁-y_a-o₁|

F_b＝|y_b-y₁-o₂|

最后，当前位置钢管直线度误差F₀取上、下轮廓的直线度误差两值中的大者：

F₀＝MAX(F_a,F_b)

B6)钢管直线度误差计算：

钢管以ω的角速度旋转，在旋转过一周之后，工业相机共采集到N帧画面，可以得到N个前位置钢管直线度误差F₀₁,F₀₂,…,F_0(N-1),F_0N，那么钢管直线度误差F₁为其中的最大者：

F₁＝MAX(F₀₁,F₀₂，…,F_0(N-1),F_0N)

B7)钢管直线度误差实际值计算：

把钢管直线度误差除以像素比例即可得到钢管直线度误差实际值F₂，并送至工控机显示器。

由于在冶金企业实际产品中，用户主要关心钢管管端的翘曲程度，所以通常只需要在管端若干米内进行测量，这样可以大大提高测量精度和降低软硬件成本。

C、校正：

实际使用中，激光器的老化，机组的振动，相机镜头积灰等因素都会使得标定过后系统误差随着使用时间不断增大，最后甚至累计到用户不可接受的程度。所以通过在线自学习，校正偏差是非常必要的。本发明的技术方案中，测量装置在使用中需要不断自学习来校正参数。

C1)激光光线倾斜校正：

激光光线是系统测量的基准，需要保持与钢管中轴线的平行，但是由于钢管生产现场几乎不可避免的振动，其位置有可能发生变化，这会对测量结果造成巨大影响。在位置变化较小的情况下，可以使用软件自矫正；而变化较大时需要报警提示操作人员进行人工校正。

通常在工业相机视野中除了钢管，还会摄入机架的图像。在摄入的图像中可以找到与机组水平线或者中轴线相平行的参考物体，例如滚轮组，支撑座等，如果实在无法找到，也可以如图3中所示，在机组底座8上贴上一条与机组水平线或者中轴线相平行的反光条9，利用参考物体，在机组停机状态下，排除振动干扰，用来校正激光光线位置。如果激光光线与参考线的夹角θ小于阈值，那么可以使用软件自矫正，如果夹角过大需要报警提示操作人员人工校正激光器位置。

如果开始软件自校正，校正值y_e计算如下：

C2)二值分割阈值校正：

激光器，工业相机镜头积灰，照明条件变化，或者钢管品种变化，都会对钢管和背景亮度造成影响，考虑到冶金企业比较恶劣的现场条件，这些干扰因素往往难以排除，所以对二值分割阈值P_F进行校正很有必要。

二值分割阈值校正可以设定为定期校正，因为冶金企业每次检修过后，工况都能会发生较大变化，所以校正周期可以设定为机组的检修周期。

与前述计算二值分割阈值类似的，用工业相机采集钢管像素亮度P_T和背景像素亮度P_B之后计算得到参考阈值P_F0：

可得二值分割阈值校正值P_F1：

P_F1＝α(P_F0-P_F)

其中，α为滤波系数，可以取为0.1。

实施例：

本发明技术方案中在线测量装置的设备布局结构如图1中所示。

本发明技术方案中的在线测量装置包括激光器1、工业相机2和工控机6；

其中的激光器，沿着待测钢管3的中轴线4的方向，设置在待测钢管管端的上方；

所述的工业相机设置在待测钢管管端的上方或斜上方；

所述的激光器、工业相机与工控机之间进行数据传输和控制信号的传输；

激光器射出的激光束投射到钢管表面，形成一条与钢管中轴线平行的激光光线5。

所述的工业相机用于采集当前角度位置上钢管的管端轮廓和激光光线的图像，并传送到工控机；

所述的工控机用于将当前角度位置上钢管的管端轮廓与激光光线进行计算和比较，得出当前角度位置上钢管的直线度。

在本技术方案中，激光器为大功率一字线或者平行线激光发生器。

工业相机的分辨率通常采用感光镜片矩阵的水平像素点数×垂直像素点数的形式(即W*H)来表示，此处的H方向表示垂直方向。

在本技术方案中，工业相机则选用H方向像素较多的高分辨率CCD相机。

实施实时测量时，激光器射出的一束635nm的一字线激光束，投射到待测钢管的表面；高分辨率的工业相机采集图像，并传送到工控机，进行计算测量。

具体的，本发明技术方案中测量钢管直线度的方法包括标定、计算和校正三个部分。

一、标定包部分含如下步骤：

A、标定：

A1、激光光线位置定位：

由于某企业生产的钢管规格较多，所以采用机组水平线作为定位参考。

调整激光器，直到投射在钢管表面的激光光线平行于机组水平线。

激光光线不需要严格保持在钢管中轴，保证该工位的所有种类被检钢管都能被激光照到即可。

A2、激光光线长度设定：

按照客户要求，管端2米内需要保证直线度指标，那么可以设定测量区域L₁＝2米，调整激光器镜头，把激光光线长度调到2.5米左右，不宜太长，稍稍超过检测区域即可。

A3、像素比例标定：

在工业相机视场内的机组机座上，固定一把标尺，然后在采集到的图像中用像素坐标除以真实距离即可得到像素比例K＝5000m^-1。

A4、二值分割阈值标定：

在工业相机采集的图像中，可以提取典型的钢管亮度P_T＝50，典型背景亮度P_B＝200，当前校正值P_F1为0，那么二值分割阈值：

B、计算：

B1、钢管轮廓提取：

把图像根据二值分割阈值P_F，变成二值化图像，然后比较各相邻像素间的亮度差别，即可提取钢管轮廓。

B2、基准线计算：

在某钢管企业，管端翘曲有时比较严重，不适宜直接使用激光光线作为检测基准线。同时在管端2米处，设置有机组的钢管支撑滚轮，那么可以认为在钢管距管端2米以外钢管平直，即激光光线也平直。

如图4中所示，取钢管距管端2米至2.3米处的激光光线延长线为基准线。基准线与钢管轮廓中管端的交点纵坐标为基准值y₀＝4000，当前y_e＝0，那么y₁＝4000。

B3、基准线偏置计算：

在钢管距管端2米至2.3米处的激光线平直段，取与上轮廓的纵坐标差即为上偏置O₁＝2000，与下轮廓的纵坐标差即为下偏置O₂＝3000。

B4、钢管端部极值位置计算：

按照客户需求，螺纹加工段L₂＝0.5m，那么在离开管端横坐标2500像素范围内的钢管上下轮廓上搜索，上轮廓为坐标最大值y_a＝2050，下轮廓为坐标最小值y_b＝6960。

B5、当前位置钢管直线度误差计算：

对比实际基准值，可以求得上下轮廓的直线度误差F_a和F_b：

F_a＝|y₁-y_a-o₁|＝50

F_b＝|y_b-y₁-o₂|＝40

最后，取当前位置钢管直线度误差F₀两值中的大者：

F₀＝MAX(F_a,F_b)＝50。

B6、钢管直线度误差计算：

钢管以0.5圈/秒的角速度旋转，工业相机画面采集速度为4帧/秒；在钢管旋转过一周(360°)之后，工业相机共采集到8帧画面，可以得到8个前位置钢管直线度误差F₀₁＝50,F₀₂＝21,F₀₃＝13,F₀₄＝34,F₀₅＝47,F₀₆＝35,F₀₇＝19,F₀₈＝40，那么钢管直线度误差F₁为其中的最大者：

F₁＝MAX(F₀₁,F₀₂，…,F_0(N-1),F_0N)＝50。

B7、钢管直线度误差实际值计算：

把钢管直线度误差除以像素比例，即可得到钢管直线度误差实际值F₂，送至工控机的显示器。

C、校正：

C1、激光光线倾斜校正：

在工业相机视场内的机座上，贴上一条与机组水平线相平行的反光条作为校正参考。

在机组停机状态下，可以开启激光光线倾斜校正。

如图5中所示，激光光线长约为2m左右，那么可以认为光线是围绕距离管端1m处的中心点偏转的。此时在激光管线与管端处的交点会产生y_w的误差，这个误差过大则会使得测量结果失去精准，可以把其临界值设为人工测量时最大的允许仪器误差，此处定为1mm。

那么激光光线与参考线的夹角θ的阈值θ_y为：

当夹角小于0.06°时，可以开启软件校正，否则报警，需要进行人工校正。

当前测量得到，θ＝0.04°

那么，校正值y_e计算如下：

C2、二值分割阈值校正：

某企业每月定期检修1次设备，可以在每次检修之后定时进行二值分割阈值校正。

用工业相机采集钢管像素亮度P_T＝60和背景像素亮度P_B＝210之后计算得到参考阈值P_F0：

可得二值分割阈值校正值P_F1：

P_F1＝α(P_F0-P_F)＝1

其中，α为滤波系数，可以取为0.1。

本发明的技术方案，是一种基于单束轴向激光做为参考结构光的机器视觉测量方法，其通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管的直线度。整个测量过程置中仅需要单个激光器，安装方便，实施和维护成本较低，同时，使用轮廓比较代替了圆心拟合，使得计算量大大减少，能够使用普通工业控制计算机实现实时检测的效果。

本发明可广泛用于钢管直线度的在线测量领域。

Claims (9)

1.一种无缝钢管直线度的在线测量方法，包括对待测钢管的直线度进行测量，对其特征是所述的在线测量方法至少包括下列步骤：

101)在待测钢管管端的上方，沿着无缝钢管中轴线的方向，设置一个激光器，激光器射出的激光束投射到无缝钢管表面，形成一条与无缝钢管中轴线平行的激光光线；

102)在待测无缝钢管管端的上方，设置一个工业相机；

103)当检测到无缝钢管到达工位后，工业相机采集当前角度位置上钢管的管端轮廓和激光光线的图像，并传送到工控机；

104)在工控机中，将当前角度位置上钢管的管端轮廓与激光光线进行计算和比较，得出当前角度位置上钢管的直线度；

105)将待测钢管以其中轴线为旋转轴心，旋转N分之一个圆周角；

106)重复上述第103)、第104)步骤，得到N个旋转角度位置上待测钢管的直线度；

107)选取N个旋转角度位置上钢管直线度值中的最大值，作为该待测钢管的直线度；

108)将计算得到的待测钢管的直线度在计算机显示器上显示；

109)结束对该待测钢管直线度的在线测量；

其中，所述步骤104)中的计算和比较，至少包括下列步骤：

301)钢管轮廓提取：

把图像根据二值分割阈值P_F，变成二值化图像，然后比较各相邻像素间的亮度差别，即可提取钢管轮廓；

302)基准线计算：

在钢管翘曲比较小的工况下，取激光光线为检测基准线；在钢管翘曲比较大的工况下，取远离钢管管端处，激光线平直段的延长线，作为基准线，取基准线与管端交点的纵坐标为基准值y₀，加上校正值y_e可以得到实际基准值y₁；即：

y₁＝y₀+y_e

303)基准线偏置计算：

在激光线的平直段，取其与钢管管端上轮廓的纵坐标差即为上偏置O₁，取其与下轮廓的纵坐标差即为下偏置O₂；

304)钢管端部极值位置计算：

在螺纹加工段L₂范围内搜索钢管管端上、下轮廓的纵坐标极值，钢管管端的上轮廓为坐标最大值y_a，钢管管端的下轮廓为坐标最小值y_b；

305)当前位置钢管直线度误差计算：

对比激光线的实际基准值，可以求得钢管管端上、下轮廓的直线度误差F_a和F_b：

F_a＝|y₁-y_a-O₁|

F_b＝|y_b-y₁-O₂|

最后，选钢管管端上、下轮廓的直线度误差值中的大者，作为当前旋转角度位置上的钢管直线度误差F₀，即：

F₀＝MAX(F_a,F_b)；

306)钢管直线度误差计算：

将钢管以ω的角速度旋转，在旋转过一周之后，工业相机共采集到N帧画面，得到N个当前旋转角度位置上的钢管直线度误差F₀₁,F₀₂,…,F_0(N-1),F_0N，则该待测钢管直线度误差F₁为其中的最大者，即

F₁＝MAX(F₀₁,F₀₂，…,F_0(N-1),F_0N)

307)钢管直线度误差实际值计算：

把待测钢管直线度误差F₁除以工业相机的像素比例K，即可得到钢管直线度误差实际值F₂，即：

2.按照权利要求1所述的无缝钢管直线度的在线测量方法，其特征是所述的在线测量方法，基于单束轴向激光做为参考结构光，采用机器视觉测量的方法，通过比较激光束和转动中的钢管轮廓，实时测量无缝钢管的直线度，使用钢管轮廓的比较代替圆心拟合，使得计算量大大减少，采用工控机即可实现对无缝钢管直线度的实时检测。

3.按照权利要求1所述的无缝钢管直线度的在线测量方法，其特征是所述的在线测量方法还包括对测量装置的标定，所述的标定法至少包括下列步骤：

301)激光光线位置定位；

302)激光光线长度设定；

303)像素比例标定；

304)二值分割阈值标定。

4.按照权利要求1所述的无缝钢管直线度的在线测量方法，其特征是所述的在线测量方法还包括对测量装置的校正，所述的校正至少包括下列步骤：

401)激光光线倾斜校正；

402)二值分割阈值校正。

5.按照权利要求1所述的无缝钢管直线度的在线测量方法，其特征是所述的在线测量方法，只在钢管的管端若干米内进行测量，以提高测量精度和降低软、硬件成本。

6.一种按照权利要求1所述方法进行测量的无缝钢管直线度在线测量装置，其特征是：

所述的在线测量装置包括激光器、工业相机和工控机；

所述的激光器，沿着无缝钢管中轴线的方向，设置在待测钢管管端的上方；

所述的工业相机设置在待测无缝钢管管端的上方或斜上方；

所述的工业相机与工控机之间进行数据传输；

激光器射出的激光束投射到无缝钢管表面，形成一条与无缝钢管中轴线平行的激光光线；

所述的工业相机用于采集当前角度位置上钢管的管端轮廓和激光光线的图像，并传送到工控机；

所述的工控机用于将当前角度位置上钢管的管端轮廓与激光光线进行计算和比较，得出当前角度位置上钢管的直线度。

7.按照权利要求6所述的无缝钢管直线度在线测量装置，其特征是所述的激光器为大功率一字线或者平行线激光发生器。

8.按照权利要求6所述的无缝钢管直线度在线测量装置，其特征是所述的工业相机选用H方向像素高的高分辨率CCD相机。

9.按照权利要求6所述的无缝钢管直线度在线测量装置，其特征是所述的工业相机与工控机之间通过有线或无线网络进行数据的传输。

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