一种管线环焊缝宏观金相拍摄分析装置的制作方法

本实用新型属于焊缝金相检测领域，具体涉及一种管线环焊缝宏观金相拍摄分析装置。

背景技术：

作为经济、安全、连续性的输送方式，长输管线已经被广泛应用在石油、天然气以及液体矿浆的输送。对于长距离油气输送管道项目，通常采用现场焊接方式(对接环焊缝)将钢管连接而成。由于环焊缝的存在破坏了长输管道结构的完整性，导致管线失效事故频发。因此，管线业主方、施工方对管线环焊缝焊接工艺及质量给予了越来越多的关注。

环焊缝焊接接头宏观金相分析试验是评价焊接工艺、焊接质量的手段。在gb/t31032-2014《钢制管道焊接与验收》以及q/sygd0503.12-2012《中俄东线天然气管道工程技术规范第12部分：线路焊接》等标准中，都明确规定了对环焊缝需要进行宏观金相分析。环焊缝宏观金相分析一般是通过肉眼或放大镜，检验焊缝熔合情况、以及是否存在焊接缺陷；高钢级厚壁管线环焊缝由于采用多道焊，为了评估实际焊接过程是否与焊接工艺规程一致，还需要对焊接道次进行检验分析。

实验室检验时，由于没有合适的宏观金相拍摄装置，试验人员往往使用手机或数码相机进行拍摄，光源条件比较差，图像质量参差不齐；如果发现样品存在宏观焊接缺陷时，常常需要对缺陷进行定量地测量和描述，还需借助光学金相显微镜对缺陷尺寸进行测量。因此，现有技术得到的环焊缝宏观金相图片质量较差，结果不准确；当存在焊接缺陷时，有时需借助光学显微镜进行分析，费时费力。

技术实现要素：

针对现有技术中的技术问题，本实用新型提供了一种管线环焊缝宏观金相拍摄分析装置，能够快速获取高质量的环焊缝宏观金相图片，焊缝形貌清晰美观；可以直接对焊接接头中缺陷尺寸进行检验测量；还能自动识别和检验环焊缝中的焊接道次，检验结果准确可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案予以解决：

一种管线环焊缝宏观金相拍摄分析装置，包括图像采集装置、柔光照明系统、测量标尺、图像处理模块和图像测量模块，所述图像采集装置固定在固定架上，所述图像采集装置上设置有调焦旋钮和放大倍率调节旋钮，所述柔光照明系统布设在所述图像采集装置的镜头底端外圈，所述测量标尺设置在所述固定架上放置待检测焊缝试样的位置；所述图像采集装置用于采集待检测焊缝试样的图像信息，并将采集的图像信息发送给所述图像处理模块，所述图像处理模块用于对接收的图像信息进行亮度调节、对比度增强处理以及焊缝熔合线轮廓提取，并将处理后的图像信息发送给所述图像测量模块，所述图像测量模块用于测量焊缝中的缺陷尺寸。

进一步地，所述柔光照明系统包括灯罩、若干led灯和柔光面板，若干所述led灯均布在灯罩内，所述柔光面板设置在灯罩端。

进一步地，所述柔光照明系统上还设置有亮度调节旋钮，所述亮度调节旋钮用于调节灯光亮度。

进一步地，所述固定架包括底座、支杆和l形支撑架，所述支杆的一端连接所述底座上，所述l形支撑架的一端套设在所述支杆上，且所述l形支撑架相对于所述支杆能够上下滑动，所述l形支撑架的另一端连接有所述图像采集装置。

进一步地，所述l形支撑架套设在所述支杆上的一侧设置有高度调节旋钮。

进一步地，所述底座上设置有标尺调节杆，所述测量标尺的一端连接在所述标尺调节杆上。

进一步地，所述标尺调节杆包括l形杆、一字杆和固定螺钉，所述一字杆套设在所述l形杆的一边，且所述一字杆相对于所述l形杆能够上下滑动，所述固定螺钉设置在所述一字杆的侧壁上，所述测量标尺与所述一字杆连接，所述底座的一侧开设有滑槽，所述l形杆的另一边的伸进所述滑槽内，所述l形杆能够在所述滑槽内左右滑动。

进一步地，所述图像采集装置为数码相机，所述放大倍率调节旋钮能够使数码相机的倍率连续放大1至5倍。

进一步地，还包括显示器，所述显示器与所述图像处理模块和所述图像测量模块连接，用于显示图像信息、焊缝尺寸和焊缝中的缺陷尺寸。

一种管线环焊缝宏观金相拍摄分析装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：将预处理的待检测焊缝试样放置在底座上，待检测面朝上，且待检测面正对图像采集装置的镜头下方，调节测量标尺至待检测试样的表面附近；

步骤2：开启柔光照明系统，调节调焦旋钮和放大倍率调节旋钮，并配合调节亮度调节旋钮，采集待检测试样的图像信息，控制图像处理模块对接收的图像信息进行亮度调节、对比度增强处理以及焊缝熔合线轮廓提取，观察待检测试样的焊缝是否有缺陷；若有缺陷，执行步骤3；

步骤3：调节放大倍率调节旋钮，将待检测试样的焊缝缺陷放大，将测量标尺置于焊缝缺陷处，采集待检测试样的焊缝缺陷的图像信息，控制图像处理模块对接收的焊缝缺陷的图像信息进行亮度调节、对比度增强处理以及焊缝熔合线轮廓提取；

步骤4：图像测量模块测量焊缝中的缺陷尺寸。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型一种管线环焊缝宏观金相拍摄分析装置，将图像采集装置固定在固定架上，保证拍照采集图像时的稳定性；因为环焊缝试样宏观金相的表面为光滑的类似于镜面的结构，传统方法采集图像时，因为光线问题，导致拍摄的图像中显示出倒影等，图像质量参差不齐。本实用新型在图像采集装置的镜头底端外圈设置有柔光照明系统，在拍照采集图像时，开启柔光照明系统，能够有效的避免图像倒影等获取图像不清晰的问题，通过控制调节调焦旋钮和放大倍率调节旋钮，并配合调节亮度调节旋钮，快速获取高质量的环焊缝宏观金相图片，焊缝形貌清晰美观；控制图像处理模块对接收的图像信息进行亮度调节、对比度增强处理以及焊缝熔合线轮廓提取，若观察到焊缝存在缺陷时，转动放大倍率调节旋钮，将试样缺陷处局部放大，同时将测量标尺将置于试样缺陷附近，图像采集装置拍摄采集焊缝宏观金相图的焊缝缺陷，控制图像处理模块对接收的焊缝缺陷的焊缝宏观金相图进行亮度调节、对比度增强处理以及焊缝熔合线轮廓提取处理，根据缺陷图片中的测量标尺的实际尺寸，在图像测量模块中标定缺陷图像的放大倍率，然后操作图像测量模块，能够直接测量试样熔合线处缺陷，得到缺陷实际尺寸，可见，可以直接对焊接接头中缺陷尺寸进行检验测量，且图像处理模块还能自动识别和检验环焊缝中的焊接道次，检验结果准确可靠。综上，本实用新型的装置结构简单、操作使用方法便捷，能够快速获取高质量的环焊缝宏观金相图片，可以直接对焊接接头中缺陷尺寸等进行检验测量，还能自动识别和检验环焊缝中的焊接道次，检验结果准确可靠。

进一步地，柔光照明系统中均布设置有多个led灯，并配合高透光率的柔光面板，可进一步的消除因光源条件比较差导致图像质量参差不齐的问题。

进一步地，在柔光照明系统上还设置有亮度调节旋钮，根据不同环境状况，通过亮度调节旋钮可及时有效的调节灯光亮度。

进一步地，通过控制高度调节旋钮可控制l形支撑架相对于支杆上下滑动，也就是说，转动高度调节旋钮可以调节l形支撑架的高度，并带动图像采集装置进行高低方向的移动，实现采集图像的放大倍率和视场大小的调节，便于将试样缺陷处局部放大，可操作性强。

进一步地，测量标尺的一端连接在标尺调节杆上，根据不同的待测试样形状尺寸，可通过控制标尺调节杆，进而控制测量标尺相对于待测试样的高度位置和水平方向的位置，使得测量标尺可灵活的置于待检测试样的表面附近，操作方便，降低装置的使用局限性，使得本装置的适用范围大大增加。

进一步地，图像采集装置为数码相机，放大倍率调节旋钮能够使数码相机的倍率连续放大1至5倍，简单易操作，可获取高清的图像。

进一步地，显示器能显示图像信息、焊缝尺寸和焊缝中的缺陷尺寸，操作人员可直观清楚的观察实验状况。

本实用新型一种管线环焊缝宏观金相拍摄分析装置的使用方法，操作使用方法便捷，能够快速获取高质量的环焊缝宏观金相图片，可以直接对焊接接头中缺陷尺寸等进行检验测量，还能自动识别和检验环焊缝中的焊接道次，检验结果准确可靠。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型摄像及照明单元正视结构图；

图3为本实用新型摄像及照明单元侧视结构图；

图4为本实用新型底座及支架单元正视结构图；

图5为本实用新型底座及支架单元侧视结构图。

图中：1、图像采集装置；2、柔光照明系统；2-1、led灯；2-2、柔光面板；3、调焦旋钮；4、放大倍率调节旋钮；5、亮度调节旋钮；6、l形支撑架；7、高度调节旋钮；8、支杆；9、底座；9-1、滑槽；10、标尺调节杆；10-1、l形杆；10-2、一字杆；10-3、固定螺钉；11、测量标尺；12、数据线；13、待检测焊缝试样；14-1、图像处理模块；14-2、图像测量模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，作为本实用新型的某一具体实施方式，一种管线环焊缝宏观金相拍摄分析装置，包括图像采集装置1、柔光照明系统2、测量标尺11、图像处理模块14-1、图像测量模块14-2和固定架，本实施方式中的图像采集装置1采用数码相机。结合图4和图5所示，固定架包括底座9、支杆8、高度调节旋钮7和l形支撑架6，底座9为板状底座，待检测焊缝试样13放置在底座9的上表面。支杆8的一端固定连接底座9上，l形支撑架6的一端套设在支杆8上，l形支撑架6套设在支杆8上的一侧安装有一个高度调节旋钮7，通过调节高度调节旋钮7能够控制l形支撑架6沿支杆8上下滑动，l形支撑架6的另一端与数码相机的底部连接。也就是说，转动高度调节旋钮7可以调节l形支撑架6的高度，并带动数码相机进行高低方向的移动，实现采集图像的放大倍率和视场大小的调节。

如图1和图3所示，图像采集装置1上设置有调焦旋钮3和放大倍率调节旋钮4，具体的，调焦旋钮3和放大倍率调节旋钮4设置在数码相机的镜头外圈，放大倍率调节旋钮4能够使数码相机的倍率连续放大1至5倍。柔光照明系统2布设在数码相机的镜头底端外圈，如图2和图3所示，本实施方式中，柔光照明系统2为环状，直径为80-100mm，柔光照明系统2包括灯罩、40-60颗led灯2-1、柔光面板2-2和亮度调节旋钮5，40-60颗led灯2-1均布安装在灯罩内，灯罩表面安装有高透光率的柔光面板2-2，亮度调节旋钮5位于环形灯罩外侧，亮度调节旋钮5用于调节灯光亮度。

如图1、图4和图5所示，底座9上设置有标尺调节杆10，测量标尺11的一端连接在标尺调节杆10上。具体的，底座9的一侧开设有滑槽9-1，标尺调节杆10包括l形杆10-1、一字杆10-2和固定螺钉10-3，一字杆10-2套设在l形杆10-1的一边，固定螺钉10-3设置在一字杆10-2的侧壁上，通过旋拧固定螺钉10-3能够控制一字杆10-2相对于l形杆10-1上下滑动，测量标尺11与一字杆10-2连接，进而调节测量标尺11相对于待检测焊缝试样13的高度；l形杆10-1的另一边的伸进滑槽9-1内，l形杆10-1能够在滑槽9-1内左右滑动，进而调节测量标尺11相对于待检测焊缝试样13的水平方向的位置。通过控制调节标尺调节杆10使得测量标尺11置于待检测试样13的表面附近。

如图1所示，图像处理模块14-1和数码相机通过数据线12连接，数码相机用于拍摄采集待检测焊缝试样13的环焊缝试样宏观金相图像，并将采集的图像发送给图像处理模块14-1，图像处理模块14-1用于对接收的环焊缝试样宏观金相图像进行亮度调节、对比度增强处理以及焊缝熔合线轮廓提取，使图像清晰美观，并将处理后的图像信息发送给图像测量模块14-2，图像测量模块14-2用于测量焊缝尺寸以及焊缝中的缺陷尺寸。还包括一个显示器，显示器与图像处理模块14-1和图像测量模块14-2连接，用于显示图像信息、焊缝尺寸和焊缝中的缺陷尺寸。本实施方式中，图像处理模块14-1采用边缘提取法或轮廓识别法，将焊缝熔合线进行提取，用于识别检验环焊缝中的焊接道次情况。

在某一具体实施例中，本实用新型的管线环焊缝宏观金相拍摄分析装置的使用方法，包括以下步骤：

1)试样处理及放置：对加工好的x80级管线环焊缝试样表面进行金相抛光和腐蚀液浸蚀处理，处理后的试样焊缝形貌能清晰显示；然后将环焊缝试样检测面朝上放置于板状底座9上，并正对数码相机的镜头正下方；滑动测量标尺11并拧紧固定螺钉10-3，使得测量标尺11置于待检测试样表面附近；

2)试样拍照及保存：开启柔光照明系统2，分别转动调焦旋钮3和放大倍率调节旋钮4，并配合调节环形照明系统2中的亮度调节旋钮5，使得环焊缝试样大小合适、明亮清晰地呈现在显示器内；数码相机拍摄焊缝宏观金相图，然后操作图像处理模块14-1，对接收的焊缝宏观金相图像进行亮度调节、对比度增强处理以及焊缝熔合线轮廓提取处理并保存；观察焊缝宏观金相图像的焊缝是否有缺陷；若有缺陷，执行下一步骤3)；

3)试样焊缝缺陷图像采集拍照：该环焊缝试样熔合线处存在孔洞缺陷，转动放大倍率调节旋钮4，必要时转动高度调节旋钮7，将试样缺陷处局部放大，同时将测量标尺11置于试样缺陷附近，数码相机拍摄焊缝宏观金相图的焊缝缺陷，控制图像处理模块14-1对接收的焊缝缺陷的焊缝宏观金相图进行亮度调节、对比度增强处理以及焊缝熔合线轮廓提取处理；

4)试样缺陷尺寸测量：根据缺陷图片中的测量标尺11的实际尺寸，在图像测量模块14-2中标定缺陷图像的放大倍率；然后操作图像测量模块14-2，直接测量试样熔合线处缺陷，得到缺陷实际尺寸；

5)试样焊接道次检验：操作图像处理模块14-1，对焊缝熔合线轮廓进行提取处理，处理后的图像可清晰区分每道焊接的轮廓形貌。

观察到该x80级管线环焊缝试样的焊接倒数是九道，符合相关焊接工艺规程。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。