繞絲與割縫防砂篩管縫寬自動檢測儀的製作方法

2023-05-26 18:41:56

專利名稱：繞絲與割縫防砂篩管縫寬自動檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是涉及一種測量繞絲與割縫防砂篩管縫寬的裝置。
背景技術：
在石油開採過程中，原油進入油井內時會夾帶大量泥砂，必須進行過濾以防砂石 進入加劇磨損從而縮短油井使用壽命。採用繞絲或割縫篩管和一定尺度的礫石組合後進行 機械防砂在各種防砂措施中佔主要地位。一般篩管上縫隙的寬度0. 1-0. 3mm，其公差一般為 士0. 02mm，縫隙太大則過濾性能差，縫隙太小則容易淤塞。生產和使用單位一般依據企業標 準用塞尺檢驗其縫隙寬度，通常1米長繞絲篩管有9800條縫隙，若採用塞尺法全檢所有縫 寬，工人勞動強度很大，測量效率低，一般只能抽檢。而且塞尺法只能判斷縫隙尺寸是否在 其公差範圍之內，不能獲知縫隙的實際真實尺寸，同時塞尺對超出公差下限的情況比較敏 感，對於超出公差上限的大縫隙存在誤判，導致零件誤驗收，檢驗中測量力取決於操作者經 驗，人為誤差也比較大。

實用新型內容本實用新型的目的是針對上述缺陷，提供一種繞絲與割縫防砂篩管縫寬自動檢測 儀，以解決篩管縫寬檢測的高效、自動和準確問題。本實用新型解決技術問題採用如下技術方案本實用新型測量繞絲與割縫防砂篩管縫寬的自動檢測儀，包括機械傳動單元、測 量單元以及計算機處理單元，其結構特點是在於a、所述機械傳動單元是以步進電機為驅動件，步進電機的轉動輸出通過聯軸器向 滾珠絲槓傳動，與所述滾珠絲杆通過螺紋副連接有螺母架；設置滾動導軌副，所述滾動導軌 副由滾動導軌和滑塊組成；所述滑塊與螺母架固定連接，在螺母架上固定設置立柱；b、所述測量單元包括光源照明組件和內置CXD的工業相機；在所述光源照明組件 中，發光二極體呈環形布置在呈懸置的發光二極體連接板的底面上，所述發光二極體連接 板由螺釘固定在燈座的底端，所述燈座通過鎖緊螺釘固定在燈座連接杆的底端法蘭上，所 述燈座連接杆通過卡環與鏡筒連接；所述工業相機由光學鏡頭與CXD晶片組成；所述光學 鏡頭安裝在鏡筒中，所述鏡筒固定設置在鏡筒支架上，所述鏡筒支架通過螺釘與二維整體 精密位移臺的頂面相連接；所述二維整體精密位移臺的底面通過螺釘與安裝座固定設置在 立柱上；C、所述計算機處理單元包括有圖像採集卡和圖像處理模塊，對於工業相機的拍攝 圖像，由圖像採集卡採集縫隙的數位化圖像，並通過圖像處理模塊經過圖像濾波和特徵提 取，獲取縫隙寬度的測量值。本實用新型測量繞絲與割縫防砂篩管縫寬的自動檢測儀，其結構特點也在於所述滾動導軌副對稱布置在滾珠絲槓的兩側、並且與滾珠絲槓的軸線平行。在所述燈座連接杆的外側壁上設有縱向槽，所述燈座連接杆通過縱向槽與卡環連
3接在鏡筒的底端，使燈座在鏡筒的高度上可調。在所述燈座連接杆的底端法蘭上，沿圓周設置一對圓弧形槽，所述鎖緊螺釘在所 述圓弧形槽中的鎖定位置可以調節，以獲光源與工業相機光軸之間不同的轉動角度。本實用新型基於機器視覺測量技術，由計算機操作界面上的菜單及控制按鈕實現 不同的測量控制方式，根據測量控制方式，實時地控制圖像採集卡進行數據採集，採集的數 據可以獲得實時處理、顯示及存儲。與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在1、本實用新型採用機器視覺非接觸測量，可以實現繞絲與割縫防砂篩管縫寬的自 動高精度測量；2、本實用新型利用光學圖像濾波技術，可以成功排除繞絲與割縫防砂篩管縫隙內 毛刺和髒物對縫寬測量精度的影響；3、本實用新型設計的照明光源可解決繞絲和割縫篩管的測量照明問題；4、本實用新型可以通過對測量數據的處理與分析，給出匹配礫石尺寸的分級建 議，實現礫石尺寸的自動匹配和優化；5、本實用新型的測量長度範圍為1米，經過適當增加附件支撐後，可將測量範圍 提高到4米，儀器具有可擴展性和柔性；6、本實用新型檢測重複性好、精度高、檢測效率高，平均單縫測量時間達到0.5 秒。全檢7800條縫，採用本實用新型大約需要1. 6個小時，若採用塞尺法人工測量需要6. 5 個小時，檢測效率提高4倍以上。本實用新型測量範圍廣，繞絲篩管最大外徑尺寸可測至 Φ 88mm，割縫篩管的最大外徑尺寸可測至Φ 140mm。

圖1為本實用新型結構原理圖。圖2為本實用新型機械傳動單元主視圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4是本實用新型測量單元結構圖。圖5是圖4的俯視圖。圖6為本實用新型使用狀態示意圖。圖中標號1底座、2為V形架、3被測件、4發光二極體、5燈座、6鎖緊螺釘、7燈座 連接杆、8卡環、9鏡筒支架、10鏡筒、11 二維整體精密位移臺、12安裝座、13立柱、14螺母 架、15滑塊、16滾動導軌、17導軌座、18步進電機、19聯軸器、20左軸承座、21滾動軸承、22 滾珠絲槓、23右軸承座、M發光二極體連接板。
具體實施方式
本實施例包括有機械傳動單元、測量單元以及計算機處理單元，其中參見圖1、圖2和圖3，機械傳動單元是以步進電機18為驅動件，步進電機18的轉 動輸出通過聯軸器19向滾珠絲槓22進行傳動，滾珠絲槓22是由左軸承座20、滾動軸承21 以及右軸承座23支承在底座1上，與滾珠絲杆22通過螺紋副連接有螺母架14 ；設置滾動 導軌副；滾動導軌副由滾動導軌16和滑塊15組成，滾動導軌16支承在導軌座17上，滑塊 15與滾動導軌16滑動配合；滑塊15通過螺釘與螺母架14固定連接，在螺母架14上通過螺釘固定連接立柱13 ；測量單元包括光源照明組件和內置CXD的工業相機；在光源照明組件中發光二極 管4呈環形布置在呈懸置的發光二極體連接板M的底面上，發光二極體連接板M由螺釘 固定在燈座5的底端，燈座5通過鎖緊螺釘6固定在燈座連接杆7底端法蘭上，燈座連接杆 7通過卡環8與鏡筒10連接；工業相機由光學鏡頭與CXD晶片組成；光學鏡頭安裝在鏡筒10中，鏡筒10固定設 置在鏡筒支架9上，鏡筒支架9通過螺釘與二維整體精密位移臺11的頂面相連接；二維整 體精密位移臺11的底面通過螺釘與安裝座12固定設置在立柱13上；計算機處理單元包括有圖像採集卡和圖像處理模塊，對於工業相機的拍攝圖像， 由圖像採集卡採集縫隙的數位化圖像，並通過圖像處理模塊經過圖像濾波和特徵提取，獲 取縫隙寬度的測量值。具體實施中，相應的結構設置也包括滾動導軌副對稱布置在滾珠絲槓22的兩側、並且與滾珠絲槓22的軸線平行，滾動 導軌副的作用是防止螺母架14轉動以及承受立柱上的負載，使得滾珠絲槓帶動螺母架移 動，實現測量要求。採用市售的02TM232 二維整體精密位移臺11，是由兩層交叉滾柱與V形導軌組成， 用螺旋測微頭驅動，可在XY兩方向實現精確微動，精度可達0. 001mm，從而在測量前對鏡頭 在垂直方向上對焦和在水平方向上瞄準，進行數位化調焦。在燈座連接杆7的外側壁上設有縱向槽，燈座連接杆7通過縱向槽與卡環8連接 在鏡筒10的底端，使燈座5在鏡筒10的高度上可調，以適應被測件不同規格的要求。圖4、圖5所示，在燈座連接杆7的底端法蘭上，沿圓周設置一對圓弧形槽，鎖緊螺 釘6在所述圓弧形槽中的鎖定位置可以調節，以獲光源與工業相機光軸之間不同的轉動角度。參見圖6，檢測前需用標準縫對儀器進行標定。檢測時，被測件3安裝完畢後，調節 V形架2使得被測件最高點位於鏡筒光軸上，此時光源與工業相機位於被測件一端，調節二 維整體位移臺11，使鏡頭在垂直方向上對焦和在水平方向上瞄準，按動「測量」按鈕時，步進 電機帶動光源與工業相機從被測件3的一端移至另一端，在移動過程中對各被測縫寬依次 進行瞄準、圖像濾波、特徵提取以及計算，並記錄保存。當光源與相機移至另一端時，轉動被 測件，同樣對另一稜面的縫寬進行測量。直到對所有稜面的縫寬測量完畢，完成一個被測件 的測量。
權利要求1.一種測量繞絲與割縫防砂篩管縫寬的自動檢測儀，包括機械傳動單元、測量單元以 及計算機處理單元，其特徵在於a、所述機械傳動單元是以步進電機(18)為驅動件，步進電機(18)的轉動輸出通過聯 軸器(19)向滾珠絲槓02)傳動，與所述滾珠絲杆02)通過螺紋副連接有螺母架(14)；設 置滾動導軌副，所述滾動導軌副由滾動導軌(16)和滑塊(1 組成；所述滑塊(1 與螺母 架(14)固定連接，在螺母架(14)上固定設置立柱(13)；b、所述測量單元包括光源照明組件和內置CCD的工業相機；在所述光源照明組件中， 發光二極體(4)呈環形布置在呈懸置的發光二極體連接板04)的底面上，所述發光二極體 連接板04)由螺釘固定在燈座( 的底端，所述燈座( 通過鎖緊螺釘(6)固定在燈座連 接杆(7)的底端法蘭上，所述燈座連接杆(7)通過卡環(8)與鏡筒(10)連接；所述工業相機 由光學鏡頭與CCD晶片組成；所述光學鏡頭安裝在鏡筒(10)中，所述鏡筒(10)固定設置在 鏡筒支架(9)上，所述鏡筒支架(9)通過螺釘與二維整體精密位移臺(11)的頂面相連接； 所述二維整體精密位移臺(11)的底面通過螺釘與安裝座(1 固定設置在立柱(1 上；c、所述計算機處理單元包括有圖像採集卡和圖像處理模塊，對於工業相機的拍攝圖 像，由圖像採集卡採集縫隙的數位化圖像，並通過圖像處理模塊經過圖像濾波和特徵提取， 獲取縫隙寬度的測量值。
2.根據權利要求1所述的測量繞絲與割縫防砂篩管縫寬的自動檢測儀，其特徵是所述 滾動導軌副對稱布置在滾珠絲槓0 的兩側、並且與滾珠絲槓0 的軸線平行。
3.根據權利要求1所述的測量繞絲與割縫防砂篩管縫寬的自動檢測儀，其特徵是在所 述燈座連接杆(7)的外側壁上設有縱向槽，所述燈座連接杆(7)通過縱向槽與卡環(8)連 接在鏡筒(10)的底端，使燈座( 在鏡筒(10)的高度上可調。
4.根據權利要求1所述測量繞絲與割縫防砂篩管縫寬的自動檢測儀，其特徵是在所述 燈座連接杆(7)的底端法蘭上，沿圓周設置一對圓弧形槽，所述鎖緊螺釘(6)在所述圓弧形 槽中的鎖定位置可以調節，以獲光源與工業相機光軸之間不同的轉動角度。
專利摘要本實用新型公開了一種測量繞絲與割縫防砂篩管縫寬的自動檢測儀，包括機械傳動單元、測量單元以及計算機處理單元，其特徵在於機械傳動單元是以步進電機為驅動件，步進電機的轉動輸出通過聯軸器向滾珠絲槓傳動，與滾珠絲杆通過螺紋副連接有螺母架；在螺母架上固定設置立柱；測量單元包括光源照明組件和內置CCD的工業相機；計算機處理單元包括有圖像採集卡和圖像處理模塊，由圖像採集卡採集縫隙的數位化圖像，並通過圖像處理模塊經過圖像濾波和特徵提取，獲取縫隙寬度的測量值。本實用新型用於解決篩管縫寬檢測的高效、自動和準確問題。
文檔編號G01B11/02GK201926426SQ201020611829
公開日2011年8月10日 申請日期2010年11月17日 優先權日2010年11月17日
發明者嚴錦根, 黨學明, 劉善林, 劉琮潔, 孫磉礅, 王會生, 胡鵬浩 申請人:中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司弧東採油廠, 合肥工業大學