CN116086351A - 一种气瓶不圆度的测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业气瓶检验检测技术领域，具体涉及一种气瓶不圆度的测量方法及装置，装置包括依次放置在工作台面上的摄像机、背景板、旋转底座和平行光源灯，所述旋转底座上放置被测气瓶，被测气瓶通过旋转底座可转动置于工作台面上，所述摄像机连接有用于接收处理图像的计算机。同时本发明提出的利用上述装置进行不圆度测量的方法为：通过获取气瓶多个旋转角度下的投影轮廓图像、在轮廓图像上获取气瓶的多个位置的直径，来计算得到气瓶的不圆度情况，本发明可以代替传统人工测量的方式来测量不圆度，且测量装置结构简单，操作方便，节约了人力物力，极大的提高了检验效率。

Description

一种气瓶不圆度的测量方法及装置

技术领域

本发明涉及工业气瓶检验检测技术领域，具体涉及一种气瓶不圆度的测量方法及装置。

背景技术

气瓶不圆度是指气瓶横截面上最大与最小直径的差值，在气瓶生产标准中对气瓶的不圆度有具体的要求，超过规定范围的气瓶被视为不合格品。而在实际的生产中，传统的人工测量方式检测时间较长，检测效率比较低，检测成本较大，且人工检测误差较高，无法保证检验的高准确度，因此需要一种能够提高气瓶不圆度检测效率和准确度的方法及装置。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种气瓶不圆度的测量装置，包括依次放置在工作台面上的摄像机、背景板、旋转底座和平行光源灯，所述旋转底座上放置被测气瓶，被测气瓶通过旋转底座可转动置于工作台面上；

所述摄像机连接有用于接收处理图像的计算机。

优选的，所述旋转底座包括依次连接的匹配底座、连接支架、旋转底盘和固定底盘，固定底盘与工作台面固定连接，旋转底盘相对固定底盘可转动，匹配底座与连接支架顶端可拆卸连接，连接支架底端与旋转底盘固定连接；

所述被测气瓶底部形状与匹配底座的轮廓相匹配对应，被测气瓶放置在匹配底座上且与匹配底座契合匹配，匹配底座根据不同直径的气瓶设置有多种型号。

一种气瓶不圆度的测量方法，包括以下步骤：

S1：将摄像机、背景板、旋转底座和平行光源灯依次放置在工作台面上，并将被测气瓶放置到旋转底座上；

S2：打开摄像机，并开启平行光源灯，平行光源灯射出平行光线照射被测气瓶，在背景板上1:1等比例投映出被测气瓶的轮廓，摄像机拍摄获取映有轮廓的背景板的图像，并将图像传至计算机中；

S3：旋转被测气瓶，拍摄获取不同旋转角度下的被测气瓶轮廓，被测气瓶共转动180度即可；

S4：在轮廓上设定上横截面、中横截面和下横截面，分别获取上横截面、中横截面和下横截面处的气瓶直径尺寸；

S5：分别获取不同旋转角度下轮廓的上横截面、中横截面和下横截面处的气瓶直径尺寸，并将所有上横截面处的直径设定为集合A，所有中横截面处的直径设定为集合B，所有下横截面处的直径设定为集合C，求取集合A的平均值获得上横截面处的公称直径D，同时分别选取集合A中的最大值和最小值，获得上横截面处的最大直径Dmax和最小直径Dmin，利用不圆度计算公式计算得到气瓶上横截面处的不圆度，同理，根据集合B和集合C得出气瓶中横截面和下横截面处的不圆度，上横截面、中横截面和下横截面处的不圆度均合格时则代表气瓶不圆度合格，通过比较三个截面处的不圆度，得到的最大不圆度即为被测气瓶的不圆度。

优选的，所述上横截面位于气瓶肩与筒体交汇处下方的2cm-5cm处，下横截面位于气瓶底上方的2cm-5cm处，中横截面位于上横截面和下横截面之间。

优选的，所述直径尺寸的确定方法为：设定上横截面、中横截面和下横截面与气瓶轮廓的交点分别为a、b、c、d、e和f，连接a、b两点可得到上横截面处的直径ab，同理，连接c、d与e、f分别得到中横截面和下横截面（73）处的直径cd以及直径ef；

在背景板上建立坐标系，以图像中背景板的左下角为原点，以背景板的底边轮廓为x轴， 从左往右x轴正方向，以背景板的左边轮廓为y轴，从下往上为y轴正方向，根据实际尺寸规定所建坐标系的刻度，同时在坐标系中分别确定a、b、c、d、e、f处的坐标，通过坐标计算得到直径尺寸。

优选的。所述不圆度计算公式为K=[(Dmax-Dmin)/D]*100％，其中K为不圆度系数；Dmax为气瓶的最大直径；Dmin为气瓶的最小直径；D为公称直径。

本发明具有的有益效果为：

1、本发明的测量装置及方法减少了人工测量不圆度的误差，节约了人力物力，保证了检验的准确度，同时大大提高了检验的工作效率。

2、本发明测量装置结构简单，成本低，安装操作方便，测量方法无复杂步骤，检验过程简单快捷，保证检测准确度的同时提高了检测效率，同时可通过更换不同型号的底座来测量不同直径气瓶的不圆度，应用灵活度高。

附图说明

图1为本发明测量装置的整体布局图；

图2为本发明平行光源灯照射气瓶示意图；

图3为本发明摄像机所拍摄的气瓶轮廓图；

图4为本发明旋转底座结构示意图；

图5为本发明气瓶轮廓中各截面及点的分布示意图；

图6为本发明点a和点b的坐标识别示意图；

图中标号：1、摄像机，2、工作台面，3、背景板，4、被测气瓶，5、旋转底座，51、匹配底座，52、连接支架，53、旋转底盘，54、固定底盘，6、平行光源灯，7、轮廓，71、上横截面，72、中横截面，73、下横截面，8、平行光线，9、阴影。

具体实施方式

为了使本发明更为清楚、明白，以下结合附图说明和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，应当了解，所给出的实施例仅仅为实现方式的一种，并不代表所有实施例。

在本文中，“左、右、上、下”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定。

结合附图1-6，一种气瓶不圆度的测量装置,包括依次放置在工作台面2上的摄像机1、背景板3、旋转底座5和平行光源灯6，所述旋转底座5上放置被测气瓶4，被测气瓶4通过旋转底座5可转动置于工作台面2上；

所述摄像机1连接有用于接收处理图像的计算机。

其中摄像机1的作用是拍摄背景板3上的气瓶轮廓7，并将图像传入计算机中，由计算机进行处理，即在计算机中预设坐标建立程序、横截面及横截面与轮廓7交点的选取程序、集合设定程序、每个集合中公称直径D计算程序、每个集合中最大直径Dmax及最小直径Dmin的选取程序，以及不圆度的计算程序，利用计算机进行测量检验；

背景板3的作用是接收被测气瓶4的轮廓7,气瓶轮廓7可清晰的显现在背景板3上，并能透过背景板3被摄像机1拍摄，如图2所示；

平行光源灯6是内部布满光源的半圆柱直立灯，由于光的反射角度原理，其可将灯源的主要光线集中从一个方向射出，平行光线8可照出被测气瓶4的轮廓7至背景板3上，如图2所示；

轮廓7指被测气瓶4在背景板3上光暗交界的轮廓线，同时被测气瓶4阻挡平行光线8后会在背景板3上产生阴影9，用来示意背景板3上的阴影区域，设立的目的是为了更好使示意图表达清楚；

具体的，所述旋转底座5包括依次连接的匹配底座51、连接支架52、旋转底盘53和固定底盘54，固定底盘54与工作台面2固定连接，旋转底盘53相对固定底盘54可转动，匹配底座51与连接支架52顶端可拆卸连接，连接支架52底端与旋转底盘53固定连接；

所述被测气瓶4底部形状与匹配底座51的轮廓相匹配对应，保证被测气瓶4放置在匹配底座51上后两者同心，进而确保被测气瓶4转动时稳定，避免偏移影响精度，被测气瓶4放置在匹配底座51上且与匹配底座51契合匹配，匹配底座51根据不同直径的气瓶设置有多种型号，根据被测气瓶4的直径更换匹配底座51即可，使用灵活。

再具体的，放置旋转底座5时，需先在工作台面2上设置安装槽孔，将旋转底座5置于槽孔中，使匹配底座51可稍稍高于工作台面2，这样的目的是考虑到气瓶不方便移动的特点，气瓶重量较大，气瓶重量可达50KG甚至更重，如果不将旋转底座5放到安装槽孔中，而是直接平放在工作台面2上，人力抬高被测气瓶4至旋转底座5上是非常困难的，若借助吊装设备又会增加成本和工作繁琐度；将旋转底座5置于槽孔中后，只需推移被测气瓶4使气瓶沿底部边缘转动向前，被测气瓶4移动旋转底座5附近后，此时气瓶斜着，被测气瓶4摆正即可正好放到匹配底座51上，不用过于抬高或降低被测气瓶4至测量处。

一种气瓶不圆度的测量方法，包括以下步骤：

S1：将摄像机1、背景板3、旋转底座5和平行光源灯6依次放置在工作台面2上，并将被测气瓶4放置到旋转底座5上；

S2：打开摄像机1，并开启平行光源灯6，平行光源灯6射出平行光线8照射被测气瓶4，在背景板3上1:1等比例投映出被测气瓶4的轮廓7，摄像机1拍摄获取映有轮廓7的背景板3的图像，并将图像传至计算机中；

S3：旋转被测气瓶4，拍摄获取不同旋转角度下的被测气瓶轮廓7，被测气瓶4总共转动180度即可获取全部的直径数据，转动次数越多测量的值越准确，每转动一次后摄像机1拍摄一张图像；

具体的，将被测气瓶4的初始拍摄角度设为0度位置，该角度下可获得一组不圆度的坐标数据；被测气瓶4转动次数最小为1次，即转动90度，共可获得两组不圆度的数据；出于实际需要，建议转动次数为2-4次，即转动60度，45度，36度；可根据更多的转动次数获得更精确的不圆度，被测气瓶4旋转次数无具体要求。

S4：在轮廓7上设定上横截面71、中横截面72和下横截面73，分别获取上横截面71、中横截面72和下横截面73处的气瓶直径尺寸；

S5：分别获取不同旋转角度下轮廓7的上横截面71、中横截面72和下横截面73处的气瓶直径尺寸，并将所有上横截面71处的直径设定为集合A，所有中横截面72处的直径设定为集合B，所有下横截面73处的直径设定为集合C，求取集合A的平均值获得上横截面71处的公称直径D，同时分别选取集合A中的最大值和最小值，获得上横截面71处的最大直径Dmax和最小直径Dmin，利用不圆度计算公式计算得到气瓶上横截面71处的不圆度，同理，根据集合B和集合C得出气瓶中横截面72和下横截面73处的不圆度，上横截面71、中横截面72和下横截面73处的不圆度均合格时则代表气瓶不圆度合格，通过比较三个截面处的不圆度，得到的最大不圆度即为被测气瓶4的不圆度。

具体的，所述上横截面71位于气瓶肩与筒体交汇处下方的2cm-5cm处，下横截面73位于气瓶底上方的2cm-5cm处，中横截面72位于上横截面71和下横截面73之间。

具体的，所述直径尺寸的确定方法为：设定上横截面71、中横截面72和下横截面73与气瓶轮廓7的交点分别为a、b、c、d、e和f，连接a、b两点可得到上横截面71处的直径ab，同理，连接c、d与e、f分别得到中横截面72和下横截面73处的直径cd以及直径ef；

在背景板3上建立坐标系，以图像中背景板3的左下角为原点，原点坐标为（0,0），以背景板3的底边轮廓为x轴， 从左往右x轴正方向，以背景板3的左边轮廓为y轴，从下往上为y轴正方向，根据实际尺寸规定所建坐标系的刻度，同时在坐标系中分别确定a、b、c、d、e、f处的坐标，通过坐标计算得到直径尺寸。

以a、b点为例，a点坐标为（x1,y1）, b点坐标为（x2,y1），则直径ab尺寸=x2-x1，如图6所示。所得数据在保证一定的准确度下按四舍五入选定，即所得数据在小数点后出现多位数时，可在小数点后2位进行四舍五入来选定数值。

具体的，所述不圆度计算公式为K=[(Dmax-Dmin)/D]*100％，其中K为不圆度系数；Dmax为气瓶的最大直径；Dmin为气瓶的最小直径；D为公称直径。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，但不受上述实施方式限制，应当明白，对于本领域的普通技术人员来说，可以在不脱离本发明精神和范围的前提下，对本发明进行各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种气瓶不圆度的测量装置，其特征在于：包括依次放置在工作台面（2）上的摄像机（1）、背景板（3）、旋转底座（5）和平行光源灯（6），所述旋转底座（5）上放置被测气瓶（4），被测气瓶（4）通过旋转底座（5）可转动置于工作台面（2）上；

所述摄像机（1）连接有用于接收处理图像的计算机。

2.根据权利要求1所述的一种气瓶不圆度的测量装置，其特征在于：所述旋转底座（5）包括依次连接的匹配底座（51）、连接支架（52）、旋转底盘（53）和固定底盘（54），固定底盘（54）与工作台面（2）固定连接，旋转底盘（53）相对固定底盘（54）可转动，匹配底座（51）与连接支架（52）顶端可拆卸连接，连接支架（52）底端与旋转底盘（53）固定连接；

所述被测气瓶（4）底部形状与匹配底座（51）的轮廓相匹配对应，被测气瓶（4）放置在匹配底座（51）上且与匹配底座（51）契合匹配，匹配底座（51）根据不同直径的气瓶设置有多种型号。

3.一种采用权利要求1或2所述的气瓶不圆度的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将摄像机（1）、背景板（3）、旋转底座（5）和平行光源灯（6）依次放置在工作台面（2）上，并将被测气瓶（4）放置到旋转底座（5）上；

S2：打开摄像机（1），并开启平行光源灯（6），平行光源灯（6）射出平行光线（8）照射被测气瓶（4），在背景板（3）上1:1等比例投映出被测气瓶（4）的轮廓（7），摄像机（1）拍摄获取映有轮廓（7）的背景板（3）的图像，并将图像传至计算机中；

S3：旋转被测气瓶（4），拍摄获取不同旋转角度下的被测气瓶轮廓（7），被测气瓶（4）共转动180度即可；

S4：在轮廓（7）上设定上横截面（71）、中横截面（72）和下横截面（73），分别获取上横截面（71）、中横截面（72）和下横截面（73）处的气瓶直径尺寸；

S5：分别获取不同旋转角度下轮廓（7）的上横截面（71）、中横截面（72）和下横截面（73）处的气瓶直径尺寸，并将所有上横截面（71）处的直径设定为集合A，所有中横截面（72）处的直径设定为集合B，所有下横截面（73）处的直径设定为集合C，求取集合A的平均值获得上横截面（71）处的公称直径D，同时分别选取集合A中的最大值和最小值，获得上横截面（71）处的最大直径Dmax和最小直径Dmin，利用不圆度计算公式计算得到气瓶上横截面（71）处的不圆度，同理，根据集合B和集合C得出气瓶中横截面（72）和下横截面（73）处的不圆度，上横截面（71）、中横截面（72）和下横截面（73）处的不圆度均合格时则代表气瓶不圆度合格，通过比较三个截面处的不圆度，得到的最大不圆度即为被测气瓶（4）的不圆度。

4.根据权利要求3所述的一种气瓶不圆度的测量方法，其特征在于：所述上横截面（71）位于气瓶肩与筒体交汇处下方的2cm-5cm处，下横截面（73）位于气瓶底上方的2cm-5cm处，中横截面（72）位于上横截面（71）和下横截面（73）之间。

5.根据权利要求3所述的一种气瓶不圆度的测量方法，其特征在于：所述直径尺寸的确定方法为：设定上横截面（71）、中横截面（72）和下横截面（73）与气瓶轮廓（7）的交点分别为a、b、c、d、e和f，连接a、b两点可得到上横截面（71）处的直径ab，同理，连接c、d与e、f分别得到中横截面（72）和下横截面（73）处的直径cd以及直径ef；

在背景板（3）上建立坐标系，以图像中背景板（3）的左下角为原点，以背景板（3）的底边轮廓为x轴， 从左往右x轴正方向，以背景板（3）的左边轮廓为y轴，从下往上为y轴正方向，根据实际尺寸规定所建坐标系的刻度，同时在坐标系中分别确定a、b、c、d、e、f处的坐标，通过坐标计算得到直径尺寸。

6.根据权利要求3所述的一种气瓶不圆度的测量方法，其特征在于：所述不圆度计算公式为K=[(Dmax-Dmin)/D]*100％，其中K为不圆度系数；Dmax为气瓶的最大直径；Dmin为气瓶的最小直径；D为公称直径。

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