管材焊缝的检测系统的制作方法

本实用新型涉及管材处理领域，尤其涉及一种管材焊缝的检测系统。

背景技术：

由于工艺限制，金属管材在成型时会留下一条沿轴向的焊缝。在切割管材等管材加工的过程中，这条焊缝会对加工造成不良影响，因此需要在加工到焊缝位置时进行工艺上的补偿。而补偿的前提则是需要检测到焊缝所在的位置。

现有的相关技术中，通常是通过人工寻找的方式找到焊缝位置，其易于造成误差，并且费时费力。

技术实现要素：

本实用新型提供一种管材焊缝的检测系统，以解决人工寻找焊缝易于造成误差且费时费力的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种管材焊缝的检测系统，包括第一检测装置、第二检测装置、检测处理装置、光源，以及旋转驱动装置；所述检测处理装置分别通讯连接所述第一检测装置、所述第二检测装置、所述光源与所述旋转驱动装置；

所述光源用于在所述检测处理装置的控制下照射所述管材表面，以在所述管材表面形成光斑；

所述旋转驱动装置用于在所述检测处理装置的控制下驱动管材绕其中心方向自转，并向所述检测处理装置反馈其自转角度；

所述第一检测装置，用于在所述管材自转过程中，检测所述光斑反射光的反光强度，并将得到的数据反馈至所述检测处理装置；

所述第二检测装置，用于在所述管材自转过程中，检测所述光斑的颜色，并将得到的数据反馈至所述检测处理装置。

可选的，所述的系统，还包括固定结构，所述管材能够安装固定于所述固定结构，所述固定结构连接所述旋转驱动装置；所述旋转驱动装置具体用于驱动所述固定结构与所述管材一同自转。

可选的，所述的系统，还包括高度调节装置与连接板；所述连接板安装于所述高度调节装置，所述第一检测装置、所述第二检测装置与所述光源均安装于所述连接板；

所述高度调节装置用于调节所述连接板，以及安装其上的所述第一检测装置、所述第二检测装置与所述光源相对于所述管材的高度，以调节所述光斑的尺寸。

可选的，所述的系统，还包括通讯组件，所述检测处理装置通过所述通讯组件与所述第一检测装置、所述第二检测装置、所述光源，以及所述旋转驱动装置连接。

可选的，所述第一检测装置采用全波段光电二极管。

可选的，所述第二检测装置采用颜色传感器。

可选的，所述光源为白光光源。

可选的，所述旋转驱动装置包括旋转驱动电机，所述旋转驱动电机直接或间接连接所述管材，所述旋转驱动电机通讯连接所述检测处理装置。

本实用新型提供的管材焊缝的检测系统，能够控制光源产生光斑，还能控制管材自转，在自转过程中，可通过反光强度与颜色的检测，为焊缝的自动识别提供多样的依据，一方面可便于实现自动的焊缝识别，相较而言，在现有技术中，通常需人工用人眼查找焊缝，再估算焊缝所处位置的位置信息，再将其输入至系统，该过程费时费力，例如可能需花费30秒甚至更长时间才能找到焊缝，相较于人工识别的方式，可节约时间与人力，例如可仅利用若干秒的时间即可触发自动检测。另一方面，自动识别的依据可包括反光强度与颜色，其可便于对颜色不足以辨别焊缝的情形，对例如碳钢等通过颜色不易区分焊缝的材质也可达到较高的测量准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中管材焊缝的检测系统的构造示意图；

图2是本实用新型一实施例中管材焊缝的检测系统的结构示意图一；

图3是本实用新型一实施例中管材焊缝的检测系统的结构示意图二；

图4是本实用新型一实施例中管材焊缝的检测系统的结构示意图三。

附图标记说明：

201-光源；

202-第二检测装置；

203-第一检测装置；

204-管材；

205-旋转驱动装置；

206-固定结构；

207-连接板；

208-检测处理装置。

图5是本实用新型一实施例中管材焊缝的检测处理方法的流程示意图；

图6是本实用新型一实施例中步骤s15的流程示意图；

图7是本实用新型一实施例中步骤s153的流程示意图；

图8是本实用新型一实施例中拟合的相似度变化曲线的示意图；

图9是本实用新型一实施例中管材焊缝的检测处理装置的程序模块示意图；

图10是本实用新型一实施例中电子设备的构造示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

本实施例图5至图7所示的方法，以及图8所示的检测处理装置，可应用于图1至图4所示检测系统中的检测处理装置208。

图1至图4所示的检测系统可以包括：第一检测装置203、第二检测装置202、检测处理装置208、光源201，以及旋转驱动装置205；所述检测处理装置分别通讯连接所述第一检测装置203、所述第二检测装置202、所述光源201与所述旋转驱动装置205，例如可通过通讯组件连接所述第一检测装置203、所述第二检测装置202、所述光源201与所述旋转驱动装置205。

所述光源201用于照射所述管材表面，以在所述管材204表面形成光斑；具体可在检测处理装置208的控制下实施照射。

可见，其中的光源201，可以是连接于检测处理装置208，从而能够受其控制而打开的任意光源，其所形成的光斑可以是圆形的，也可以是椭圆形、矩形、多边形，或者其他任意规则、不规则形状的。该光源可以是白色的，同时，本实施例也不排除采用其他颜色的实施方式。

具体实施过程中，检测处理装置208还可用于控制光源201的发光参数，例如发光强度、发光颜色等等。

其中一种实施方式中，所述的系统，还包括高度调节装置(未图示)与连接板207；所述连接板207安装于所述高度调节装置，所述第一检测装置203、所述第二检测装置202与所述光源201均安装于所述连接板207。

所述高度调节装置用于调节所述连接板207，以及安装其上的所述第一检测装置203、所述第二检测装置202与所述光源201相对于所述管材204的高度，以调节所述光斑的尺寸。例如，光源201距离管材204越远，光斑的尺寸越大。

通过高度调节装置与连接板207，能够使得例如白光的光源201发出的光在管材204上形成大小合适的光斑。进一步的，白光光源还可与位置可调的透镜相配合，通过调节透镜的位置，可调节光源所形成的光斑的位置。

此外，第一检测装置203、第二检测装置202与光源201还可通过相应的调节组件连接板207，进而，通过该调节组件，可调节第一检测装置203、第二检测装置202与光源201的位置，例如调整其相对于管材的朝向，从而使得三者可朝向于光斑的位置。

所述旋转驱动装置205用于驱动管材204绕其中心方向自转；具体可在检测处理装置208的控制下驱动管材204自转。

其中一种实施方式中，所述的系统，还可包括固定结构206，所述管材204能够安装固定于所述固定结构206，所述固定结构206连接所述旋转驱动装置205；所述旋转驱动装置205用于驱动所述固定结构与所述管材一同自转。

任意可用于驱动固定结构206与管材204旋转的构造，均不脱离以上所涉及旋转驱动装置205的描述，一种举例中，旋转驱动装置205可包括旋转驱动电机，其可直接或间接连接固定结构206。

所述第一检测装置203，用于在所述管材204自转过程中，检测所述光斑反射光的反光强度；同时，第一检测装置203可将检测反光强度所得到的数据反馈至检测处理装置208；进而，第一检测装置203可以为任意能够感应于反光强度而产生电信号，从而实现对反光强度的检测与反馈的装置。

其中一种实施方式中，第一检测装置203可以包括光电二极管，该光电二极管可以是全波段光电二极管。

进而，一种举例中，第一检测装置203反馈至检测处理装置208的信号可以例如是全波段光电二极管所产生的电信号本身，其电流和/或电压可表征出反光强度，第一检测装置203反馈至检测处理装置208的信号，也可以是将表征反光强度的模拟的电信号转换为数字信号后传输至检测处理装置的。可见，第一检测装置203若需反馈数字信号，还可具有连接于光电二极管与检测处理装置208之间的模数转换电路。

所述第二检测装置202，用于在所述管材自转过程中，检测所述光斑的颜色；同时，第二检测装置202可将检测颜色最终所得到的数据，和/或：检测过程中所得到的数据反馈至检测处理装置208。

其中一种实施方式中，所述第二检测装置202可包括颜色传感器，该颜色传感器可以是rgb颜色传感器，所述颜色传感器具体用于检测所述光斑的反射光中的红光强度、绿光强度与蓝光强度，得到对应信号后，对其进行模数转换，得到红光强度信号的数字信号、绿光强度的数字信号、蓝光强度信号的数字信号，可将红光强度信号的数字信号、绿光强度信号的数字信号、蓝光强度信号的数字信号反馈至检测处理装置208。对应的，检测处理装置208可根据对应数字信号，确定红色数值、绿色数值与蓝色数值。

具体实施过程中，颜色传感器可包括：

红光通道，用于检测所述光斑的反射光中的红光强度，得到红光强度信号；

绿光通道，用于检测所述光斑的反射光中的绿光强度，得到绿光强度信号；

蓝光通道，用于检测所述光斑的反射光中的蓝光强度的蓝光通道，得到蓝光强度信号；

模数转换器，用于接收红光强度信号、绿光强度信号、蓝光强度信号，并将其分别转换为数字信号。

所述检测处理装置208，用于实施以下所涉及的管材焊缝的检测处理方法。该检测处理装置208也可理解为上位机。通过上位机的控制软件，可实时采集光电二极管和颜色传感器的数据。

具体实施过程中，可先将管材204通过固定结构206水平固定，再将例如白光的光源201、例如全波段光电二极管的第一检测装置203、例如rgb颜色传感器的第二检测装置202固定在高度调节装置的连接板，并按照一定角度放置，进而，各部件之间完成检测的准备工作，然后可实施后文所涉及的检测处理方法。

请参考图5，管材焊缝的检测处理方法，包括：

s11：控制光源照射所述管材表面，以在所述管材表面形成光斑；

s12：控制管材绕其中心方向自转；

s13：在所述管材自转过程中，利用第一检测装置检测所述光斑反射光的反光强度，得到每个自转角度下实测的反光强度信息；

s14：在所述管材自转过程中，利用第二检测装置检测所述光斑的颜色，得到每个自转角度下实测的颜色信息；

s15：根据所述实测的反光强度信息与所述实测的颜色信息，识别焊缝沿所述管材周向的位置。

其中，步骤s13与s14可以是同时实施的，步骤s15可以是在获取到完整的各自转角度的颜色信息与反光强度信息(例如自转一周或多周而得到的信息)，也可以是随着自转实时获取反光强度信息与颜色信息，进而实时识别的。

在步骤s12中，具体可以通过控制旋转驱动装置旋转间接控制管材自转，同时，在旋转驱动装置驱动管材旋转时，还可同时记录下旋转驱动装置所驱动旋转的角度，此即为管材的自转角度。进而，以上所涉及的颜色、反光强度可对应于相应的自转角度，从而得到颜色变化信息与反光强度变化信息。

其中，若第一检测装置采用全波段光电二极管，则其感应光信号后可产生对应的电信号，利用其电参数可用于表征反光强度，该电参数可例如是电流，进而，检测处理装置在接收到该电流，或该电流模数转换后得到的反光强度数字信号之后，可确定对应的反光强度信息，进而，也可以利用反光强度信息与自转角度的曲线来表征反光强度的变化。

若第二检测装置采用颜色传感器(例如rgb颜色传感器)，则其可输出红光强度信号的数字信号、绿光强度信号的数字信号、蓝光强度信号的数字信号，进而利用该些信号可确定颜色信息及其变化，对应可利用颜色信息与自转角度的曲线来表征颜色的变化。

其中一种实施方式中，请参考图6，步骤s15可以包括：

s151：根据参考的反光强度信息、参考的颜色信息、所述n个自转角度中每个自转角度下实测的反光强度信息与实测的颜色信息，确定所述n个自转角度下的相似度信息；

s152：根据所有n个自转角度下的相似度信息，拟合得到所述相似度信息随所述自转角度变化的相似度变化曲线；

s153：根据所述相似度变化曲线，确定所述焊缝沿所述管材周向的位置。

以上所涉及的n个自转角度，可以是仅自转一整圈下的多个自转角度，对应的，自转角度处于0至360度之间，其他举例中，也可以是自转多个整数圈下的自转角度(该多个整圈数可例如是两个整圈或三个整圈，但也不排除更多圈数的实施方式，其可根据具体的材质与环境具体配置)。

以三个整圈为例，一种计量方式中，自转角度可表征为处于0至1080度之间，其中，相差360度的自转角度所对应的反光强度信息与颜色信息可视作是同一位置的信息，进而，可通过计算同一位置的多个反光强度信息与颜色信息的均值参与相似度的计算，或在分别计算出相似度之后再计算相似度的均值；另一种计量方式中，自转角度也可仅表征单圈内的角度，其可处于0至360度之间，进而，不同整圈的同一位置的可被表征为相同的角度，例如，对于第一圈转30度采集到的信息与第二圈转30度采集到的信息，对应的自转角度均定义为30度，进而，可以同样以前文所提及的平均值的方式来计算相似度。

以上手段中，通过整圈的自转，可起到便于计算的积极效果。

步骤s151所涉及每个自转角度下的相似度信息，可理解为用于表征该自转角度下所述实测的发光强度信息与所述实测的颜色信息相较于所述参考的反光强度信息与所述参考的颜色信息的相似度。

其中，所述参考的反光强度信息是预先测定的标准管材非焊缝位置的反光强度的信息，所述参考的颜色信息是预先测定的所述标准管材非焊缝位置的颜色的信息。

具体实施过程中，所述反光强度信息包括反光数值，所述颜色信息包括红色数值、绿色数值与蓝色数值；所述反光数值、所述红色数值、所述绿色数值与所述蓝色数值均是0至255区间范围内的数值；

每个自转角度下的相似度信息是根据该自转角度下反光数值差值、红色数值差值、绿色数值差值与蓝色数值差值确定的；

所述反光数值差值是对应自转角度下所述实测的发光强度信息中的反光数值与所述参考的发光强度信息中的反光数值的差值；

所述红色数值差值是对应自转角度下所述实测的颜色信息中的红色数值与所述参考的颜色信息中的红色数值的差值；

所述绿色数值差值是对应自转角度下所述实测的颜色信息中的绿色数值与所述参考的颜色信息中的绿色数值的差值；

所述蓝色数值差值是对应自转角度下所述实测的颜色信息中的蓝色数值与所述参考的颜色信息中的蓝色数值的差值。

其中的标准管材可以是任意选择的管材，例如可以是不锈钢等材质的银白色的标准管材，也可以是其他材质的非银白色为主的标准管材，对应的，可采用不同的计算方式确定相似度信息。

一种举例中，针对不锈钢等材质的银白色为主的管材，可利用以下公式来计算相似度信息：

其中：

r表示的是参考的颜色信息中的红色数值；

g表示的是参考的颜色信息中的绿色数值；

b表示的是参考的颜色信息中的蓝色数值；

re表示的是参考的反光强度信息中的反光数值；

r’表示的是实测的颜色信息中的红色数值；

g’表示的是实测的颜色信息中的绿色数值；

b’表示的是实测的颜色信息中的蓝色数值；

re’表示的是实测的反光强度信息中的反光数值。

另一种举例中，针对其他材质的非银白色为主的管材，可利用以下公式来计算相似度信息：

其中：

r表示的是参考的颜色信息中的红色数值；

g表示的是参考的颜色信息中的绿色数值；

b表示的是参考的颜色信息中的蓝色数值；

re表示的是参考的反光强度信息中的反光数值；

r’表示的是实测的颜色信息中的红色数值；

g’表示的是实测的颜色信息中的绿色数值；

b’表示的是实测的颜色信息中的蓝色数值；

re’表示的是实测的反光强度信息中的反光数值。

本实施例也不排除其他可确定相似度的方式，进而，任意只要确定相似度，并以此为依据判断焊缝位置的方式，均不脱离本实施例的描述。

对应的，步骤s152所拟合的曲线，可例如图8所示。具体的，将管材旋转时，光源照射点从焊缝左侧逐渐移动到焊缝右侧，实时读取相似度数据，进而可以得到此过程的相似度变化曲线，其中的横坐标为旋转角度，单位°；纵坐标为相似度，单位％。以图8为例，看到焊缝位置的相似度(60％左右)与其他位置的相似度(100％左右)有明显的区别，从而判断出焊缝的位置。

本实施例以相似度为依据判断焊缝，相较于仅采用颜色传感器的方式，可针对于部分颜色难以区分焊缝的情形，具体可区分反光度不同的相同颜色，比如焊缝的颜色与管材的颜色分别为磨砂黑与亮黑，进而，对碳钢等不易区分焊缝的材质测量准确度较高。

具体应用过程中，检测精度能提高到达到0.5°以内，人工操作手动输入数据精度5°，提高了近10倍。

其中一种实施方式中，请参考图7，步骤s153可以包括：

s1531：在所述相似度变化曲线中确定目标曲线部分与非目标曲线部分；

s1532：根据所述相似度变化曲线，确定所述目标曲线部分所对应的目标自转角度；

s1533：根据所述目标自转角度，确定所述焊缝沿所述管材周向的位置。

其中的目标曲线部分对应的相似度信息小于所述非目标曲线部分，进一步可选方案中，目标曲线部分的相似度信息与非目标曲线部分的相似度信息的差距需大于预设的阈值；该阈值可以是固定的值，也可以是随目标曲线部分的相似度信息或非目标曲线部分的相似度信息变化的。

综上，本实施例提供的管材焊缝的检测处理方法与检测系统，能够控制光源产生光斑，还能控制管材自转，在自转过程中，可通过反光强度与颜色的检测，为焊缝的识别提供依据，进而，可根据反光强度信息与颜色信息识别焊缝沿所述管材周向的位置，可见，本实施例可自动识别焊缝，相较于人工识别的方式，可节约时间与人力，还可便于保持较高的识别准确性和/或精度。

其中，本实施例分别以反光强度与颜色为依据，可便于对颜色不足以辨别焊缝的情形，对例如碳钢等通过颜色不易区分焊缝的材质也可达到较高的测量准确度。

请参考图9，管材焊缝的检测处理装置，包括：

光源控制模块301，用于控制光源照射所述管材表面，以在所述管材表面形成光斑；

自转控制模块302，用于控制管材绕其中心方向自转；

反光强度确定模块303，用于在所述管材自转过程中，利用第一检测装置检测所述光斑反射光的反光强度，得到每个自转角度下实测的反光强度信息；

颜色确定模块304，用于在所述管材自转过程中，利用第二检测装置检测所述光斑的颜色，得到每个自转角度下实测的颜色信息；

焊缝识别模块305，用于根据所述实测的反光强度信息与所述实测的颜色信息，识别焊缝沿所述管材周向的位置。

可选的，焊缝识别模块305，具体用于：

根据参考的反光强度信息、参考的颜色信息、每个自转角度下实测的反光强度信息与实测的颜色信息，确定所述n个自转角度下的相似度信息；所述参考的反光强度信息是预先测定的标准管材非焊缝位置的反光强度的信息，所述参考的颜色信息是预先测定的所述标准管材非焊缝位置的颜色的信息，每个自转角度下的相似度信息用于表征该自转角度下所述实测的发光强度信息与所述实测的颜色信息相较于所述参考的反光强度信息与所述参考的颜色信息的相似度；

根据所有n个自转角度下的相似度信息，拟合得到所述相似度信息随所述自转角度变化的相似度变化曲线；

根据所述相似度变化曲线，确定所述焊缝沿所述管材周向的位置。

可选的，焊缝识别模块305，具体用于：

在所述相似度变化曲线中确定目标曲线部分与非目标曲线部分，所述目标曲线部分对应的相似度信息小于所述非目标曲线部分；

根据所述相似度变化曲线，确定所述目标曲线部分所对应的目标自转角度；

根据所述目标自转角度，确定所述焊缝沿所述管材周向的位置。

可选的，所述反光强度信息包括反光数值，所述颜色信息包括红色数值、绿色数值与蓝色数值；所述反光数值、所述红色数值、所述绿色数值与所述蓝色数值均是0至255区间范围内的数值；

每个自转角度下的相似度信息是根据该自转角度下反光数值差值、红色数值差值、绿色数值差值与蓝色数值差值确定的；

所述反光数值差值是对应自转角度下所述实测的发光强度信息中的反光数值与所述参考的发光强度信息中的反光数值的差值；

所述红色数值差值是对应自转角度下所述实测的颜色信息中的红色数值与所述参考的颜色信息中的红色数值的差值；

所述绿色数值差值是对应自转角度下所述实测的颜色信息中的绿色数值与所述参考的颜色信息中的绿色数值的差值；

所述蓝色数值差值是对应自转角度下所述实测的颜色信息中的蓝色数值与所述参考的颜色信息中的蓝色数值的差值。

可选的，所述第二检测装置包括颜色传感器，所述第一检测装置包括全波段光电二极管。

综上，本实施例能够控制光源产生光斑，还能控制管材自转，在自转过程中，可通过反光强度与颜色的检测，为焊缝的识别提供依据，进而，可根据反光强度信息与颜色信息识别焊缝沿所述管材周向的位置，可见，本实施例可自动识别焊缝，相较于人工识别的方式，可节约时间与人力，还可便于保持较高的识别准确性和/或精度。

其中，本实施例分别以反光强度与颜色为依据，可便于对颜色不足以辨别焊缝的情形，对例如碳钢等通过颜色不易区分焊缝的材质也可达到较高的测量准确度。

请参考图10，提供了一种电子设备40，包括：

处理器41；以及，

存储器42，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器41配置为经由执行所述可执行指令来执行以上所涉及的方法。

处理器41能够通过总线43与存储器42通讯。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所涉及的方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。