直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法、系统、设备与流程

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法、系统、设备。

背景技术：

预弯是直缝埋弧焊管生产线中主要工序之一，其目的是完成钢板两边的预弯曲变形，使钢板两边的弯曲半径达到或接近所生产的钢管规格半径。在目前国内uoe和jcoe直缝钢管生产线广泛应用模压式预弯机进行钢板预弯。上模和下模都采用一定基圆半径渐开线，且下模的基圆半径比上模大，上模的曲率比下模大。钢板从g点开始变形，到a点变形结束，剩下一个板厚的直边t。在这过程中钢板的曲率半径逐渐减小，力臂变小，压制力增大，在图示位置压制力达到最大。此时预弯宽度b，弯曲卷脚α，要求直边长度≤钢板厚度，但在正常的生产过程中往往由于直边直接影响钢管成型后椭圆度和噘嘴，往往会更加严格要求，保证钢管对接环焊时管端尺寸匹配，然而目前本领域还未出现基于该原理检测直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中未出现基于直边长度≤钢板厚度原理检测直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法的问题。本发明第一方面，提出了一种直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤s100，获取钢板预弯边的预弯边形貌数据、钢板厚度和预弯标准圆半径；

步骤s200，依次通过中值滤波、均值滤波和高斯滤波对所述预弯边形貌数据去噪，以获取钢板边缘曲线；

步骤s300，以所述钢板边缘曲线的直边为x轴，即将所述钢板边缘曲线的直边与x轴重合设置，基于获取的钢板边缘曲线，根据实际需求规划钢板弯曲的设定起始点；

步骤s400，以所述设定起始点为起点，沿x轴等间距将所述钢板边缘曲线的圆弧段划分为n份并标点；

步骤s500，基于各圆弧段的坐标点和所述预弯标准圆半径，分别获取所述钢板边缘曲线上各圆弧段的圆心坐标；

步骤s600，选择各圆心坐标中出现次数最多的圆心坐标，作为标准圆心坐标；

步骤s700，基于所述标准圆心坐标获取钢板直边长度，将所述钢板直边长度与钢板厚度进行对比，若所述钢板直边长度大于所述钢板厚度，则判断钢板成型质量不合格。

在一些优选技术方案中，步骤s100的预弯边形貌数据的获取方法为通过高速轮廓激光传感器获取。

在一些优选技术方案中，所述设定起始点位于钢板弯曲后形成的标准圆弧上。

在一些优选技术方案中，步骤s500中的所述圆心坐标为n(n+1)/2个。

在一些优选技术方案中，将所述钢板边缘曲线中预弯圆弧段背离未加工段的端点标记为第一端点，背离未加工段的一端标记为钢板边缘点；

步骤s700中，基于所述标准圆心坐标获取钢板直边长度的方法为：

步骤s710，设置测量精度预设步长；

步骤s720，设置以钢板边缘点为起始点向第一端点按照预设步长移动的移动点，并获取每次移动后该移动点距离标准圆圆心的距离；

步骤s730，当所述移动点距离标准圆圆心的距离与预弯标准圆半径符合时，所述移动点到所述钢板边缘点的距离为钢板直边长度。

在一些优选技术方案中，所述步骤s710还包括：设置预设误差阈值，当步骤s730移动点距离标准圆圆心的距离与预弯标准圆半径的差值小于预设误差阈值时，所述移动点到所述钢板边缘点的距离为钢板直边长度。

本发明的第二方面，提出了一种直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测系统，该系统包括：图像获取模块、图像处理模块、数据处理模块、质量检测模块；

所述图像获取模块配置为，获取钢板预弯边的预弯边形貌数据、钢板厚度和预弯标准圆半径；

所述图像处理模块配置为，通过中值滤波、均值滤波和高斯滤波对所述预弯边形貌数据去噪，以获取钢板边缘曲线；

所述数据处理模块配置为，以所述钢板边缘曲线的直边为x轴，基于获取的钢板边缘曲线，根据预设的分化规则将所述钢板边缘曲线的圆弧段划分为n份并标点，以使得任意相邻的两个标点之间的x轴坐标值间距相同，分别获取所述钢板边缘曲线上各圆弧段的圆心坐标，选择各圆心坐标中出现次数最多的圆心坐标，作为标准圆心坐标，基于所述标准圆心坐标获取钢板直边长度；

所述质量检测模块配置为，将所述钢板直边长度与钢板厚度进行对比，若所述钢板直边长度大于所述钢板厚度，则判断钢板成型质量不合格。

本发明的第三方面，提出了一种设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法。

本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法。

本发明的直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法可快速准确的对钢板直边长度进行测量，并通过与加工件标准设定值进行对比判定成型质量是否合格，直边测量精度可至±0.1mm，钢板宽度1500～4500mm，钢板厚度8～40mm的中厚度钢板。该方法不仅能减少因人工测量产生的误差提高数据准确性，更能通过与编码器组合，自由根据钢板位置间隔进行检测，建立钢板的加工形貌数据模型，使用户了解产成品缺陷位置进行再次加工处理减少废品产生；同时使用该方法可以对同规格的加工产品进行数据归集，由产品质量情况反馈给加工工艺进行优化调整。

附图说明

通过阅读参照以下附图所做的对非限制性实施例所做的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明一种实施例的直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法的流程示意图；

图2是本发明一种实施例的钢板预弯成型过程的结构示意图；

图3是本发明一种实施例的预弯后钢板形貌示意图；

图4是本发明一种实施例的处理后图像与标准圆关系示意图；

图5是本发明一种实施例的曲线分解计算圆心的示意图；

图6是本发明一种实施例的本发明一种实施例的适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参阅图1-图5，本发明的第一方面提供了一种直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法，包括以下步骤：

步骤s100，获取钢板预弯边的预弯边形貌数据、钢板厚度和预弯标准圆半径；

步骤s200，依次通过中值滤波、均值滤波和高斯滤波对预弯边形貌数据去噪，以获取钢板边缘曲线；

步骤s300，以所述钢板边缘曲线的直边为x轴，即将钢板边缘曲线的直边与x轴重合设置，基于获取的钢板边缘曲线，根据实际需求规划钢板弯曲的设定起始点；

步骤s400，以设定起始点为起点，沿x轴等间距将所述钢板边缘曲线的圆弧段划分为n份并标点；

步骤s500，基于各圆弧段的坐标点和预弯标准圆半径，分别获取钢板边缘曲线上各圆弧段的圆心坐标；

步骤s600，选择各圆心坐标中出现次数最多的圆心坐标，作为标准圆心坐标；

步骤s700，基于标准圆心坐标获取钢板直边长度，将钢板直边长度与钢板厚度进行对比，若钢板直边长度大于钢板厚度，则判断钢板成型质量不合格。

为了更清晰地对本发明直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法进行说明，下面结合附图对本发明方法实施例中各步骤展开详述。

本申请通过在钢板预弯边的正上方或正下方安装高速轮廓激光传感器扫描获取钢板预弯边形貌数据、钢板厚度t和预弯标准圆半径r。使用matlab软件对预弯边形貌基本数据进行处理：1、先使用中值滤波保护图像边缘尺寸，去除图像中的“椒盐”噪声；2、再采用均值滤波将图像线性化，获取比较平滑的曲线；3、最后通过高斯滤波消除高斯噪声，进行图像加权平均处理。通过这三种滤波形势的依次进行得到相对完整的钢板边缘曲线，并放入直角坐标系中，将钢板边缘曲线的直边与直角坐标系x轴重合设置方便计算。

基于获取的钢板边缘曲线，根据实际需求规划钢板弯曲的设定起始点，具体地，获取的曲线是由一段压制后的标准圆圆弧和板边处一段未能完全符合标准圆半径的弧线或直线构成。圆心定位为本申请方法的核心。

首先根据实际需求规划设定一个钢板弯曲设定起始点p1(xp1,yp1)，需要说明的是该点位于钢板弯曲后形成的标准圆弧上。根据实际工厂工艺一般设定距离板边150mm处。从设置的标准圆上设定起始点为起点起向钢板板边基于x轴方向等间距将轮廓曲线划分为n份圆弧并标点，得到各点坐标为即各p点的x坐标间隔相同，因为无法保证钢板边缘线为标准圆，因此，本申请将x坐标均匀划分。其中n的设置为人工设置值，n值越大软件计算量越大，运行速度越慢，计算的圆心的获取越接近于实际测量标准圆圆心位置，实际中选取n值为10。

基于各圆弧段的坐标点和预弯标准圆半径r，分别获取钢板边缘曲线上各圆弧段的圆心坐标，具体地，由已知的2个点和一个标准圆半径r可确定一个圆心，设圆心所在坐标为o(xo,yo)，将等分点依次组成方程组批循环处理计算。

……

……

由于一个加工后工件的形貌由一个标准圆以及板边处一段直边构成，且直边长度远小于标准圆弧长。通过解析方程组将可得到圆心坐标值个，将个圆心坐标中出现次数最多的圆心坐标，作为标准圆心坐标o(xo,yo)。

基于所述标准圆心坐标获取钢板直边长度，将所述钢板直边长度与钢板厚度进行对比，若所述钢板直边长度大于所述钢板厚度，则判断钢板成型质量不合格。

具体地，将钢板边缘曲线中预弯圆弧段背离未加工段的端点标记为第一端点pk，背离未加工段的一端标记为钢板边缘点pe；基于标准圆心坐标获取钢板直边长度的方法为：设置测量精度预设步长dstep；设置以钢板边缘点pe为起始点向第一端点pk按照预设步长dstep移动的移动点，并获取每次移动后该移动点距离标准圆圆心o(xo,yo)的距离；当移动点距离标准圆圆心o(xo,yo)的距离与预弯标准圆半径r符合时，移动点到钢板边缘点pe的距离为钢板直边长度d，其中，为第一端点pk在x轴的坐标值，为第一端点pk在y轴的坐标值；为钢板边缘点pe在x轴的坐标值，为钢板边缘点pe在y轴的坐标值；

软件可根据加工的实际生产工艺和原料尺寸(钢板宽度、壁厚)对直边工艺标准值进行设定，该标准值与检测结果进行比较，当检测结果大于设定标准值时进行报警提示，判定该加工件不合格。

在一些优选实施例中，设置预设误差阈值，当移动点距离标准圆圆心的距离与预弯标准圆半径的差值小于预设误差阈值时，所述移动点到所述钢板边缘点的距离为钢板直边长度。更进一步地，当移动点距离标准圆圆心的距离与预弯标准圆半径的差值小于预设误差阈值时，更改移动点的移动步长为第二移动步长，第二移动步长小于初始移动步长继续进行移动，以使得计算结果更加精准。此预设误差阈值为测量标准设置值，如该加工件的测量精度为0.1mm，当计算值≤0.1mm时，则该计算达到检测要求，结束计算。

本发明第二实施例的一种直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测系统，该系统包括：图像获取模块、图像处理模块、数据处理模块、质量检测模块；

图像获取模块配置为，获取钢板预弯边的预弯边形貌数据、钢板厚度和预弯标准圆半径；

图像处理模块配置为，通过中值滤波、均值滤波和高斯滤波对所述预弯边形貌数据去噪，以获取钢板边缘曲线；

数据处理模块配置为，以所述钢板边缘曲线的直边为x轴，基于获取的钢板边缘曲线，根据预设的分化规则将所述钢板边缘曲线的圆弧段划分为n份并标点，以使得任意相邻的两个标点之间的x轴坐标值间距相同，分别获取所述钢板边缘曲线上各圆弧段的圆心坐标，选择各圆心坐标中出现次数最多的圆心坐标，作为标准圆心坐标，基于所述标准圆心坐标获取钢板直边长度；

质量检测模块配置为，将所述钢板直边长度与钢板厚度进行对比，若所述钢板直边长度大于所述钢板厚度，则判断钢板成型质量不合格。

所属技术领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统具体的工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的融合文本语义特征的语音翻译系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定

本发明第四实施例，提出了一种设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法。

本发明第四实施例，提出了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的直缝埋弧焊管预弯后成型质量检测方法。

所述技术领域的技术人员可以清楚的了解到，未描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考签署方法实例中的对应过程，在此不再赘述。

下面参考图6，其示出了适于用来实现本申请方法、系统、设备实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。图6示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，计算机系统包括中央处理单元(cpu，centralprocessingunit)601，其可以根据存储在只读存储器(rom，readonlymemory)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(ram，randomaccessmemory)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。cpu601、rom602以及ram603通过总线604彼此相连。输入/输出(i/o，input/output)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至i/o接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(crt，cathoderaytube)、液晶显示器(lcd，liquidcrystaldisplay)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如lan(局域网，localareanetwork)卡、调制解调器等的网络接口卡的通讯部分609。通讯部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至i/o接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通讯部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu601执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。