专利名称：一种用在油管外螺纹光电检测仪上的成像机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及油田采油领域中用到的一种光学成像机构，具体的说 是涉及一种应用在对油管外螺纹几何参数进行检测的光电检测仪上 的光学成像机构。
技术背景-
油管是油田开发必备的重要器材，由于其井下工作过程中受拉-拉循环载荷作用下，使油管螺纹根部产生疲劳裂纹，最终导致油管断 裂失效，不但给油田的正常生产管理带来诸多困难，而且使维护性措 施工作量增大、原油成本增加、经济效益降低。任何不规则的油管外 螺纹形貌，如螺纹的齿高、锥度、牙型角、螺距等都会导致螺纹连接 处应力场的特异变化，使螺纹局部产生高应变集中区，形成裂纹源。 油管外螺纹光电检测仪就是目前对下入或起出的油管外螺纹参数的 变化情况进行检测的重要仪器，它比照已有的接触式螺纹精密测量仪 器而言，已经在测量范围、测量精度等方面有了较大幅度的提高。但 是，通过一段时间的应用后发现这种光电检测仪如果采用常规的仪 器内部光学成像机构，在检测一些直径较大的油管时，就会出现由于 视场不足而难以测量的问题。因此，缺乏一种具有较大视场的光学成 像机构已经成为制约油管外螺纹光电检测仪得到大范围应用的一个 关键因素。
发明内容
为了解决现有油管外螺纹光电检测仪因其内部光学成像机构视 场不足而对一些大直径的油管无法测量的问题，本发明提供了一种专 门研发出来，用在油管外螺纹光电检测仪上的成像机构，这种成像机 构采用一个具有高精度面阵的电荷耦合器件图像传感器作为图像传 感器件，利用分光、合光技术，应用在油管外螺纹光电检测仪上后， 可以实现对一些大直径油管的测量。
本发明的技术方案是该种用在油管外螺纹光电检测仪上的成像 机构，包括置于罩壳内依次联接的光源座、油管定位架、锥形连接镜筒、矩形连接镜筒以及带有安装座的电荷耦合器件图像传感器，上述
组件联接后具有同一中心轴线。其中，所述光源座内置LED阵列光源， 所述油管定位架与锥形连接镜筒联接处的空腔内置有直角反射镜和 两块平面反射镜，所述直角反射镜位于中心轴线上，所述两块平面反 射镜分别位于所述直角反射镜的上、下端，其平面镜面分别与所述直 角反射镜的两个直角镜面相平行。所述锥形连接镜筒与矩形连接镜筒 联接处的空腔内置有前组正透镜和前组负透镜，所述矩形连接镜筒与 电荷耦合器件图像传感器安装座联接处的空腔内置有后组正透镜、胶 合正负透镜和后组负透镜；上述前组正透镜、前组负透镜以及后组正 透镜、胶合正负透镜和后组负透镜的透镜中心线相重合。
本发明具有如下有益效果本发明采用一个具有高精度面阵的电 荷耦合器件图像传感器作为图像传感器件，测量时，油管上下边缘的 图像分别经过反射镜反射，再经过凸透镜成像在电荷耦合器件图像传 感器靶面上，即只对参数检测有用的螺纹上下边缘进行成像，利用分 光、合光成像以及仪器内部的图像拼接技术就可以解决在测量直径较 大的油管时视场不足的问题，从而实现对一些大直径的油管进行测 量。并可以同时降低系统配置，降低了仪器的制造成本。此外，本成 像系统，在照明光源上采用了LED阵列光源，它具有光源利用率高、 视场均匀的特点，使得被测螺纹得到近似平行阵列光源的照射，保证 整个光路能够很好地消除杂散光噪声和工业现场红外辐射造成的噪 声。应用这种成像机构后，该仪器可一次同时测量螺纹的螺距、牙型 高度、牙型角、中径和锥度五项参数，并能够根据设定的判废条件， 自动完成油管螺纹测量与判废工作。
图l是本发明的结构剖视图。
图2是本发明的原理图。
图3是本发明一个具体实施例中的直角反射镜结构尺寸图。 图4是本发明一个具体实施例中的平面反射镜结构尺寸图。 图5是本发明一个具体实施例中的镜头结构位置图。 图6是本发明一个具体实施例中的前组正透镜结构尺寸图。 图7是本发明一个具体实施例中的前组负透镜结构尺寸图。
4图8是本发明一个具体实施例中的后组正透镜结构尺寸图。 图9是本发明一个具体实施例中的后组负透镜结构尺寸图。 图IO是本发明一个具体实施例中的胶合正透镜结构尺寸图。 图11是本发明一个具体实施例中的胶合负透镜结构尺寸图。 图中卜光源座，2-罩壳，3-油管定位架，4-平面反射镜，5-直
角反射镜，6-锥形连接镜筒，7-前组正透镜，8-前组负透镜，9-矩形
连接镜筒，10-后组正透镜，11-胶合正负透镜，12-后组负透镜，13-电
荷耦合器件图像传感器，14-平面保护透镜。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明
图1为本发明的结构剖视图，如图所示，本种用在油管外螺纹光 电检测仪上的成像机构，包括置于罩壳2内依次联接的光源座1、油 管定位架3、锥形连接镜筒6、矩形连接镜筒9以及带有安装座的电 荷耦合器件图像传感器13，上述组件联接后具有同一中心轴线。其 中，所述光源座1内置LED阵列光源，所述油管定位架3与锥形连接 镜筒6联接处的空腔内置有直角反射镜5和两块平面反射镜4，所述 直角反射镜位于中心轴线上，所述两块平面反射镜分别位于所述直角 反射镜的上、下端，其平面镜面分别与所述直角反射镜的两个直角镜 面相平行。所述锥形连接镜筒6与矩形连接镜筒9联接处的空腔内置 有前组正透镜7和前组负透镜8，所述矩形连接镜筒9与电荷耦合器 件图像传感器安装座联接处的空腔内置有后组正透镜10、胶合正负 透镜11和后组负透镜12，上述前组正透镜7、前组负透镜8以及后 组正透镜10、胶合正负透镜11和后组负透镜12的透镜中心线相重 合。此外，为增加对整个成像机构的保护作用，可在所述油管定位架 3与锥形连接镜筒6联接处的空腔内，位于直角反射镜5之前置有一 块平面保护透镜14。图3 图11是本发明一个具体实施例中所采用 的实际各种结构尺寸。
图2显示的是本发明中所述光学成像机构的工作原理，仪器工作 时，将被测油管螺纹实物放置在油管定位架3上，由LED阵列光源照 明系统给出均匀平行光源，照射在油管实物上，通过直角反射镜5 和两块平面反射镜4分光，截取到油管螺纹上、下两条螺纹母线轮廓，再通过之后的前组正透镜7、前组负透镜8以及后组正透镜10、胶合 正负透镜11和后组负透镜12合光，进行图像拼接并成像于电荷耦合 器件图像传感器13的靶面上。此后所得到的电信号经仪器内的图像 采集和数字转换电路处理后，最后由计算机对所截取的图形信息进行 中值滤波、二值化以及掏空边界处理，以提取亚像素边缘点为基础， 对螺纹轮廓边缘点进行曲线拟合运算，最终给出测量数值及判定结 果。
权利要求
1、一种用在油管外螺纹光电检测仪上的成像机构，包括置于罩壳(2)内依次联接的光源座(1)、油管定位架(3)、锥形连接镜筒(6)、矩形连接镜筒(9)以及带有安装座的电荷耦合器件图像传感器(13)，上述组件联接后具有同一中心轴线；其中，所述光源座(1)内置LED阵列光源；所述油管定位架(3)与锥形连接镜筒(6)联接处的空腔内置有直角反射镜(5)和两块平面反射镜(4)，所述直角反射镜位于中心轴线上，所述两块平面反射镜分别位于所述直角反射镜的上、下端，其平面镜面分别与所述直角反射镜的两个直角镜面相平行；所述锥形连接镜筒(6)与矩形连接镜筒(9)联接处的空腔内置有前组正透镜(7)和前组负透镜(8)，所述矩形连接镜筒(9)与电荷耦合器件图像传感器安装座联接处的空腔内置有后组正透镜(10)、胶合正负透镜(11)和后组负透镜(12)；上述前组正透镜(7)、前组负透镜(8)以及后组正透镜(10)、胶合正负透镜(11)和后组负透镜(12)的透镜中心线相重合。
2、 根据权利要求1所述的一种用在油管外螺纹光电检测仪上的 成像机构，其特征在于在所述油管定位架(3)与锥形连接镜筒(6) 联接处的空腔内，位于直角反 射镜(5)之前置有一块平面保护透镜(14)。
全文摘要
一种用在油管外螺纹光电检测仪上的成像机构。主要解决现有油管外螺纹光电检测仪因其内部光学成像机构视场不足而对一些大直径的油管无法测量的问题。其特征在于位于罩壳内的光源座、油管定位架、锥形连接镜筒、矩形连接镜筒以及带有安装座的电荷耦合器件图像传感器依次联接，在油管定位架与锥形连接镜筒联接处的空腔内置有反射镜，在所述锥形连接镜筒与矩形连接镜筒联接处的空腔内置有透镜。这种成像机构采用一个具有高精度面阵的电荷耦合器件图像传感器作为图像传感器件，利用分光、合光技术，应用在油管外螺纹光电检测仪上后，可以实现对一些大直径油管的测量。
文档编号G01B11/08GK101551237SQ200910072108
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者刘士军, 张玉生, 赵立志, 陆长东 申请人:大庆油田有限责任公司