[發明專利]一種超大型剪板機板料剪切邊緣曲線檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201610025701.X
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105674910B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 張西良;李健康;許楨英;李伯全;任乃飛;任旭東;王勻;謝方偉;王存堂
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T7/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種超大型剪板機板料剪切邊緣曲線檢測系統及方法，主要用于對超大型剪板機板料剪切之后形成的邊緣曲線自動檢測，從而實現對板料剪切邊緣變形量自動補償。

背景技術

在船舶與海工裝備、大型汽車與軌道交通、橋梁、集裝箱、武器裝備、鋼鐵制造、石油化工與能源裝備、電力和通訊鐵塔等領域，有大量的大型橫梁和鋼結構關鍵零件，需要完成厚度達10mm以上、寬度達十米以上的寬厚板料毛坯的精密直線邊緣剪切下料。與厚度幾毫米寬度幾米的普通薄板剪切相比，寬厚板料剪切工藝、運動狀態檢測與控制、液壓剪切力和剪切刀具性能等方面區別很大，其中自動檢測與控制技術尤為關鍵。

剪板機的工藝用途是剪切各種長度的板料。一般剪板機影響剪切質量的主要因素有：剪切角和剪切間隙不合適，傾斜剪切的刀具變形和板料的應力分布不均勻性等，導致板料的剪切邊緣形狀不符合要求。其中，板料剪切邊緣曲線誤差大是影響剪切質量的最主要因素。目前與板料剪切邊緣曲線檢測和調整相關的產品及專利主要有：江蘇中威重工機械有限公司生產板寬12.5m、板厚20mm的Q11Y/K-20×12500型數控閘式剪板機，其刀刃位置檢測與變形量補償方法簡單，采用手工操作勞動強度大，誤差大，嚴重影響剪切生產效率和生產質量。專利申請號為CN201120154344.X、名稱為“一種數控液壓閘式剪板機”的專利申請，通過在CNC數控系統的操控面板上的按鍵輸入相關工作參數，實現剪板機的自動剪切工作。其通過數控系統調節擋料裝置的位置，校正刀架角度，一定程度上排除了人工調整產生的較大誤差，但是由于其僅調節板料的寬度，缺乏對板料剪切后邊緣曲線自動檢測，剪切后邊緣曲線誤差仍然較大，質量無法保證。

綜上所述，現階段超大型剪板機板料剪切邊緣曲線檢測技術，以人工檢測為主，這種方法無法實現在線自動化檢測。同時，由于無法采集和處理圖像信息，不能對誤差進行具體量化，使得檢測精度受人為因素影響很大，存在板料剪切邊緣手工檢測費時、工作量大、效率低、誤差大等不足。而基于機器視覺的非接觸式圖像測量方法可以將采集的圖像數據進行數值化，并通過計算機直接處理，柔性大，測量精度高，被廣泛地用于工業非接觸測量領域中，所以急需研發自動化的板料剪切邊緣曲線檢測技術和系統。

發明內容

針對目前超大型剪板機板料剪切邊緣曲線自動檢測方法缺乏，剪切邊緣人工檢測工作量大、耗時效率低和誤差大等缺陷，本發明提供了一種超大型剪板機板料剪切邊緣曲線檢測系統及方法，用于超大型剪板機板料剪切邊緣曲線自動檢測及調整。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

超大型剪板機板料剪切邊緣曲線檢測系統，其特征在于，包括光學成像單元、光源控制單元、圖像采集單元、圖像采集處理單元和數據處理單元；

所述光學成像單元包括數個工業相機和數個條形光源，所述工業相機包括CCD傳感器、安裝在CCD傳感器上的廣角鏡頭，所述數個工業相機呈線陣排列、位于板料剪切生產線上方，且使所述數個工業相機的拍攝范圍能夠覆蓋整個板料剪切邊緣；所述數個條形光源呈線陣排列、布置于板料剪切生產線下方，數個條形光源與光源控制單元連接；數個工業相機均與所述圖像采集單元相連，所述圖像采集單元還與圖像處理單元相連；

所述圖像采集單元用于控制工業相機進行圖像采集、并將所采集到的圖像傳輸給圖像處理單元；

所述光源控制單元用于根據工業相機的拍攝時間控制條形光源的照明；

所述圖像處理單元用于對采集到的圖像進行圖像預處理塊、圖像拼接、邊緣去毛刺、邊緣檢測，最終得到板料剪切邊緣曲線的圖像；

所述數據處理單元，用于定義坐標軸，提取板料剪切邊緣曲線圖像上選取點的坐標，并根據各坐標對剪切邊緣曲線進行擬合，得出板料剪切邊緣的曲線方程。

進一步地，所述工業相機的數量為4個，安置在刀具上方1m處，廣角鏡頭的視角為146°。

進一步地，所述數個工業相機安裝于動刀刀架上，條形光源安裝在送進機構平臺內側。

所述的超大型剪板機板料剪切邊緣曲線檢測系統的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)圖像采集：光源控制單元控制條形光源照明，圖像采集單元控制數個工業相機進行圖像采集；

(2)圖像預處理：對每一個工業相機采集到的每一幅圖像分別進行幾何畸形校正和去噪處理；

幾何畸形校正：采用二元多項式法選取一組標準圖像與畸變圖像的對應點進行圖像幾何畸變校正；

圖像去噪：通過生成低通濾波器與圖像幾何畸變校正后的快速傅里葉變換圖像進行卷積運算，對得到的結果反傅里葉變換。