專利名稱：一種用在油管外螺紋光電檢測儀上的成像機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田采油領(lǐng)域中用到的一種光學(xué)成像機構(gòu)，具體的說 是涉及一種應(yīng)用在對油管外螺紋幾何參數(shù)進行檢測的光電檢測儀上 的光學(xué)成像機構(gòu)。
技術(shù)背景-
油管是油田開發(fā)必備的重要器材，由于其井下工作過程中受拉-拉循環(huán)載荷作用下，使油管螺紋根部產(chǎn)生疲勞裂紋，最終導(dǎo)致油管斷 裂失效，不但給油田的正常生產(chǎn)管理帶來諸多困難，而且使維護性措 施工作量增大、原油成本增加、經(jīng)濟效益降低。任何不規(guī)則的油管外 螺紋形貌，如螺紋的齒高、錐度、牙型角、螺距等都會導(dǎo)致螺紋連接 處應(yīng)力場的特異變化，使螺紋局部產(chǎn)生高應(yīng)變集中區(qū)，形成裂紋源。 油管外螺紋光電檢測儀就是目前對下入或起出的油管外螺紋參數(shù)的 變化情況進行檢測的重要儀器，它比照已有的接觸式螺紋精密測量儀 器而言，已經(jīng)在測量范圍、測量精度等方面有了較大幅度的提高。但 是，通過一段時間的應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)這種光電檢測儀如果采用常規(guī)的儀 器內(nèi)部光學(xué)成像機構(gòu)，在檢測一些直徑較大的油管時，就會出現(xiàn)由于 視場不足而難以測量的問題。因此，缺乏一種具有較大視場的光學(xué)成 像機構(gòu)已經(jīng)成為制約油管外螺紋光電檢測儀得到大范圍應(yīng)用的一個 關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有油管外螺紋光電檢測儀因其內(nèi)部光學(xué)成像機構(gòu)視 場不足而對一些大直徑的油管無法測量的問題，本發(fā)明提供了一種專 門研發(fā)出來，用在油管外螺紋光電檢測儀上的成像機構(gòu)，這種成像機 構(gòu)采用一個具有高精度面陣的電荷耦合器件圖像傳感器作為圖像傳 感器件，利用分光、合光技術(shù)，應(yīng)用在油管外螺紋光電檢測儀上后， 可以實現(xiàn)對一些大直徑油管的測量。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該種用在油管外螺紋光電檢測儀上的成像 機構(gòu)，包括置于罩殼內(nèi)依次聯(lián)接的光源座、油管定位架、錐形連接鏡筒、矩形連接鏡筒以及帶有安裝座的電荷耦合器件圖像傳感器，上述
組件聯(lián)接后具有同一中心軸線。其中，所述光源座內(nèi)置LED陣列光源， 所述油管定位架與錐形連接鏡筒聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有直角反射鏡和 兩塊平面反射鏡，所述直角反射鏡位于中心軸線上，所述兩塊平面反 射鏡分別位于所述直角反射鏡的上、下端，其平面鏡面分別與所述直 角反射鏡的兩個直角鏡面相平行。所述錐形連接鏡筒與矩形連接鏡筒 聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有前組正透鏡和前組負透鏡，所述矩形連接鏡筒與 電荷耦合器件圖像傳感器安裝座聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有后組正透鏡、膠 合正負透鏡和后組負透鏡；上述前組正透鏡、前組負透鏡以及后組正 透鏡、膠合正負透鏡和后組負透鏡的透鏡中心線相重合。
本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明采用一個具有高精度面陣的電 荷耦合器件圖像傳感器作為圖像傳感器件，測量時，油管上下邊緣的 圖像分別經(jīng)過反射鏡反射，再經(jīng)過凸透鏡成像在電荷耦合器件圖像傳 感器靶面上，即只對參數(shù)檢測有用的螺紋上下邊緣進行成像，利用分 光、合光成像以及儀器內(nèi)部的圖像拼接技術(shù)就可以解決在測量直徑較 大的油管時視場不足的問題，從而實現(xiàn)對一些大直徑的油管進行測 量。并可以同時降低系統(tǒng)配置，降低了儀器的制造成本。此外，本成 像系統(tǒng)，在照明光源上采用了LED陣列光源，它具有光源利用率高、 視場均勻的特點，使得被測螺紋得到近似平行陣列光源的照射，保證 整個光路能夠很好地消除雜散光噪聲和工業(yè)現(xiàn)場紅外輻射造成的噪 聲。應(yīng)用這種成像機構(gòu)后，該儀器可一次同時測量螺紋的螺距、牙型 高度、牙型角、中徑和錐度五項參數(shù)，并能夠根據(jù)設(shè)定的判廢條件， 自動完成油管螺紋測量與判廢工作。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是本發(fā)明的原理圖。
圖3是本發(fā)明一個具體實施例中的直角反射鏡結(jié)構(gòu)尺寸圖。 圖4是本發(fā)明一個具體實施例中的平面反射鏡結(jié)構(gòu)尺寸圖。 圖5是本發(fā)明一個具體實施例中的鏡頭結(jié)構(gòu)位置圖。 圖6是本發(fā)明一個具體實施例中的前組正透鏡結(jié)構(gòu)尺寸圖。 圖7是本發(fā)明一個具體實施例中的前組負透鏡結(jié)構(gòu)尺寸圖。
4圖8是本發(fā)明一個具體實施例中的后組正透鏡結(jié)構(gòu)尺寸圖。 圖9是本發(fā)明一個具體實施例中的后組負透鏡結(jié)構(gòu)尺寸圖。 圖IO是本發(fā)明一個具體實施例中的膠合正透鏡結(jié)構(gòu)尺寸圖。 圖11是本發(fā)明一個具體實施例中的膠合負透鏡結(jié)構(gòu)尺寸圖。 圖中卜光源座，2-罩殼，3-油管定位架，4-平面反射鏡，5-直
角反射鏡，6-錐形連接鏡筒，7-前組正透鏡，8-前組負透鏡，9-矩形
連接鏡筒，10-后組正透鏡，11-膠合正負透鏡，12-后組負透鏡，13-電
荷耦合器件圖像傳感器，14-平面保護透鏡。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖，如圖所示，本種用在油管外螺紋光 電檢測儀上的成像機構(gòu)，包括置于罩殼2內(nèi)依次聯(lián)接的光源座1、油 管定位架3、錐形連接鏡筒6、矩形連接鏡筒9以及帶有安裝座的電 荷耦合器件圖像傳感器13，上述組件聯(lián)接后具有同一中心軸線。其 中，所述光源座1內(nèi)置LED陣列光源，所述油管定位架3與錐形連接 鏡筒6聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有直角反射鏡5和兩塊平面反射鏡4，所述 直角反射鏡位于中心軸線上，所述兩塊平面反射鏡分別位于所述直角 反射鏡的上、下端，其平面鏡面分別與所述直角反射鏡的兩個直角鏡 面相平行。所述錐形連接鏡筒6與矩形連接鏡筒9聯(lián)接處的空腔內(nèi)置 有前組正透鏡7和前組負透鏡8，所述矩形連接鏡筒9與電荷耦合器 件圖像傳感器安裝座聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有后組正透鏡10、膠合正負 透鏡11和后組負透鏡12，上述前組正透鏡7、前組負透鏡8以及后 組正透鏡10、膠合正負透鏡11和后組負透鏡12的透鏡中心線相重 合。此外，為增加對整個成像機構(gòu)的保護作用，可在所述油管定位架 3與錐形連接鏡筒6聯(lián)接處的空腔內(nèi)，位于直角反射鏡5之前置有一 塊平面保護透鏡14。圖3 圖11是本發(fā)明一個具體實施例中所采用 的實際各種結(jié)構(gòu)尺寸。
圖2顯示的是本發(fā)明中所述光學(xué)成像機構(gòu)的工作原理，儀器工作 時，將被測油管螺紋實物放置在油管定位架3上，由LED陣列光源照 明系統(tǒng)給出均勻平行光源，照射在油管實物上，通過直角反射鏡5 和兩塊平面反射鏡4分光，截取到油管螺紋上、下兩條螺紋母線輪廓，再通過之后的前組正透鏡7、前組負透鏡8以及后組正透鏡10、膠合 正負透鏡11和后組負透鏡12合光，進行圖像拼接并成像于電荷耦合 器件圖像傳感器13的靶面上。此后所得到的電信號經(jīng)儀器內(nèi)的圖像 采集和數(shù)字轉(zhuǎn)換電路處理后，最后由計算機對所截取的圖形信息進行 中值濾波、二值化以及掏空邊界處理，以提取亞像素邊緣點為基礎(chǔ)， 對螺紋輪廓邊緣點進行曲線擬合運算，最終給出測量數(shù)值及判定結(jié) 果。
權(quán)利要求
1、一種用在油管外螺紋光電檢測儀上的成像機構(gòu)，包括置于罩殼(2)內(nèi)依次聯(lián)接的光源座(1)、油管定位架(3)、錐形連接鏡筒(6)、矩形連接鏡筒(9)以及帶有安裝座的電荷耦合器件圖像傳感器(13)，上述組件聯(lián)接后具有同一中心軸線；其中，所述光源座(1)內(nèi)置LED陣列光源；所述油管定位架(3)與錐形連接鏡筒(6)聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有直角反射鏡(5)和兩塊平面反射鏡(4)，所述直角反射鏡位于中心軸線上，所述兩塊平面反射鏡分別位于所述直角反射鏡的上、下端，其平面鏡面分別與所述直角反射鏡的兩個直角鏡面相平行；所述錐形連接鏡筒(6)與矩形連接鏡筒(9)聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有前組正透鏡(7)和前組負透鏡(8)，所述矩形連接鏡筒(9)與電荷耦合器件圖像傳感器安裝座聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有后組正透鏡(10)、膠合正負透鏡(11)和后組負透鏡(12)；上述前組正透鏡(7)、前組負透鏡(8)以及后組正透鏡(10)、膠合正負透鏡(11)和后組負透鏡(12)的透鏡中心線相重合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用在油管外螺紋光電檢測儀上的 成像機構(gòu)，其特征在于在所述油管定位架(3)與錐形連接鏡筒(6) 聯(lián)接處的空腔內(nèi)，位于直角反 射鏡(5)之前置有一塊平面保護透鏡(14)。
全文摘要
一種用在油管外螺紋光電檢測儀上的成像機構(gòu)。主要解決現(xiàn)有油管外螺紋光電檢測儀因其內(nèi)部光學(xué)成像機構(gòu)視場不足而對一些大直徑的油管無法測量的問題。其特征在于位于罩殼內(nèi)的光源座、油管定位架、錐形連接鏡筒、矩形連接鏡筒以及帶有安裝座的電荷耦合器件圖像傳感器依次聯(lián)接，在油管定位架與錐形連接鏡筒聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有反射鏡，在所述錐形連接鏡筒與矩形連接鏡筒聯(lián)接處的空腔內(nèi)置有透鏡。這種成像機構(gòu)采用一個具有高精度面陣的電荷耦合器件圖像傳感器作為圖像傳感器件，利用分光、合光技術(shù)，應(yīng)用在油管外螺紋光電檢測儀上后，可以實現(xiàn)對一些大直徑油管的測量。
文檔編號G01B11/08GK101551237SQ200910072108
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者劉士軍, 張玉生, 趙立志, 陸長東 申請人:大慶油田有限責任公司