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原文传递一种基于机器视觉的钢管表面图像采集装置及采集方法

专利名称：	一种基于机器视觉的钢管表面图像采集装置及采集方法
摘要：	本发明设计一种基于机器视觉的钢管表面图像采集装置及采集方法，所述采集装置包括驱动系统、机架、图像采集系统、光源系统；所述驱动系统位于机架的下方，且能够相对于机架往复移动，图像采集系统固定于机架的上方，光源系统固定于机架的中部。使用时，将待获取表面图像的钢管放置于第一驱动辊和第二驱动辊之间上方位置，启动电机，带动第一驱动辊和第二驱动辊缓慢加速旋转至匀速，此时钢管在两者之间匀速旋转，然后转动镜头对焦环实现对焦，根据线阵相机的扫描帧率调整钢管旋转的速度使其成像清晰；当钢管旋转一圈即可获得整个表面图像，图像采集完成后，关闭电机，一次图像采集试验结束。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉科技大学
发明人：	王兴东;董家顺;刘钊;刘怀广;刘源泂;曾镛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910428631.6
公开号：	CN110220921A
代理机构：	长沙智德知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	左祝安
分类号：	G01N21/952(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430081 湖北省武汉市青山区和平大道947号
主权项：	1.一种基于机器视觉的钢管表面图像采集装置，其特征在于，所述采集装置包括驱动系统、机架（2）、图像采集系统（3）、光源系统（4）；所述驱动系统位于机架（2）的下方，且能够相对于机架（2）往复移动，图像采集系统（3）固定于机架（2）的上方，光源系统（4）固定于机架（2）的中部；驱动系统包括第一支架（1）、第二支架（9）、电机（23）、传动系统（5）以及第一驱动辊（7）和第二驱动辊（6）；第一支架（1）包括两个相互平行设置的门字形框架和连接两个门字形框架的第一横梁（12）和第二横梁（14），第一横梁（12）和第二横梁（14）平行设置；第二支架（9）包括两个相互平行设置的门字形框架和连接两个门字形框架的第三横梁（13）和第四横梁（15），第三横梁（13）和第四横梁（15）平行设置，且第三横梁（13）和第四横梁（15）的顶部均开设有沿其轴向方向设置的横截面为倒T字形的滑槽；第一横梁（12）和第二横梁（14）所在的平面低于第三横梁（13）和第四横梁（15）所在的平面；所述传动系统（5）包括第一同步带（19）、第二同步带（16）、第一同步带轮（20）、第二同步带轮（17）、第三同步带轮（18）、第四同步带轮（24）、电机支架（22）、电机支撑板（21）；电机支撑板（21）的两端分别通过螺栓固定在第一横梁（12）和第二横梁（14）的顶部，电机（23）通过电机支架（22）安装在电机支撑板（21）的上方，第一驱动辊（7）和第二驱动辊（6）的两端均通过轴承座固定在第三横梁（13）和第四横梁（15）的顶部，第一驱动辊（7）和第二驱动辊（6）平行设置，第一驱动辊（7）和第二驱动辊（6）的表面设置有防滑层；电机（23）的输出轴上固定安装有第一同步带轮（20），第一驱动辊（7）靠近第一支架（1）的一端固定安装有第一驱动轴，第二驱动辊（6）靠近第一支架（1）的一端固定安装有第二驱动轴，第一驱动轴上间隔平行安装有第二同步带轮（17）和第三同步带轮（18），第二驱动轴上安装有第四同步带轮（24），第一同步带轮（20）、第二同步带轮（17）、第三同步带轮（18）和第四同步带轮（24）的大小和形状均相同，第一同步带轮（20）和第二同步带轮（17）之间通过第一同步带（19）连接，第三同步带轮（18）和第四同步带轮（24）之间通过第二同步带（16）连接，第一同步带轮（20）和第二同步带轮（17）在竖直方向上位于同一平面内，第三同步带轮（18）和第四同步带轮（24）在竖直方向上位于同一平面内。 2.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述机架（2）包括第一支撑杆（41）、第二支撑杆（40）、第三支撑杆（42）、第四支撑杆（37）、连接四根支撑杆的四根连接杆以及两根加强杆，四根支撑杆高度相同且平行设置，第一支撑杆（41）的顶端和第二支撑杆（40）的顶端通过第一连接杆（27）连接，第二支撑杆（40）的顶端和第三支撑杆（42）的顶端通过第二连接杆（39）连接，第三支撑杆（42）的顶端和第四支撑杆（37）的顶端通过第三连接杆（26）连接，第四支撑杆（37）的顶端和第一支撑杆（41）的顶端通过第四连接杆（38）连接；第一支撑杆（41）和第二支撑杆（40）之间还设置有第一加强杆（28），第三支撑杆（42）和第四支撑杆（37）之间还设置有第二加强杆（25），第一加强杆（28）与第二加强杆（25）高度相同且平行设置。 3.根据权利要求2所述的图像采集装置，其特征在于，所述图像采集系统（3）由线阵相机（29）、光学镜头（32）、滑块（30）和直线导轨（31）构成；所述光学镜头（32）安装在线阵相机（29）上，线阵相机（29）与滑块（30）固定连接；滑块（30）滑动安装在直线导轨（31）上，可沿其所在直线方向移动；所述直线导轨（31）两端分别固定在第一连接杆（27）和第三连接杆（26）的中点处。 4.根据权利要求2所述的图像采集装置，其特征在于，所述光源系统（4）由连接板（35）、线光源（36）、紧固螺母（34）和螺纹柱头（33）构成；线光源（36）两端的连接板（35）分别固定在第一加强杆（28）与第二加强杆（25）之间；两个连接板（35）相互平行设置，线光源（36）的两端各设置一个螺纹柱头（33），每个螺纹柱头（33）分别穿过对应的连接板（35）后通过紧固螺母（34）固定。 5.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述轴承座包括轴承座主体（8）、轴承座固定螺母（11）和T型螺栓（10）；所述轴承座主体（8）包括圆弧部和位于圆弧部两侧的水平部，所述水平部上设置有通孔，所述T型螺栓（10）的水平端部位于倒T字形的滑槽内部，所述T型螺栓（10）的螺杆部分伸出所述水平部并通过轴承座固定螺母（11）紧固。 6.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述防滑层为橡胶套。 7.一种基于权利要求1-6中任意一项所述的图像采集装置的采集方法，其特征在于，包括如下步骤： 1）根据钢管的直径，拧松轴承座固定螺母（11），调整轴承座之间的距离，距离调整合适后，拧紧轴承座固定螺母（11）； 2）将待获取表面图像的钢管放置于第一驱动辊（7）和第二驱动辊（6）之间上方位置，将其与第一驱动辊（7）和第二驱动辊（6）表面同时接触；松开光源系统（4）中的紧固螺母（34），手动转动线光源（36）的角度，保证光线的强度中心位于光学镜头（32）正下方的钢管表面上，然后拧紧紧固螺母（34）将线光源（36）的照射角度固定； 3）将线阵相机（29）沿直线导轨（31）移动到合适位置； 4）启动电机（23），带动第一驱动辊（7）和第二驱动辊（6）缓慢加速旋转至匀速，此时钢管在两者之间匀速旋转，然后转动镜头对焦环实现对焦，根据线阵相机的扫描帧率调整钢管旋转的速度使其成像清晰；当钢管旋转一圈即可获得整个表面图像，图像采集完成后，关闭电机（23），一次图像采集试验结束。
所属类别：	发明专利