[發明專利]基于圖像檢測的自動澆注系統及澆口杯液位識別方法

在審

• 申請號: 201710243562.2
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107052320A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 楊慧英;高宏偉;張爽;胡瑞;劉海燕;趙亞威;曹燁
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: B22D39/00
• 分類號: B22D39/00;B22D2/00
• 代理公司: 沈陽火炬專利事務所(普通合伙)21228
• 代理人: 李福義

技術領域

本發明屬于鑄造工藝技術領域，尤其涉及一種利用機器視覺的方式，基于圖像采集處理識別、決策判斷的自動澆注系統及澆口杯液位識別方法。

背景技術

目前，傳統鑄造、熔煉行業中的鑄造澆注大致有以下幾種：1、采取兩人抬包，澆包大概能裝50-100公斤鋼水，澆包邊上用兩根棒子固定，通過2個人手抬的方式，將鋼水倒進澆注模殼，工作時需要第三人在澆包附近將鋼水中的爐渣去除，需要勞動力多，勞動強度大。2、采取行車吊包的方式澆注，澆包一般在200-1000公斤左右，澆注時澆包內盛有鋼水，通過行車移動，以達到對準模殼的目的，工作時需要2-3人扶住澆包，以免澆包晃動，1人澆注，1人擋渣，鋼水從澆包上邊緣的水口倒出，此種澆注方式難以對準模殼澆口，鋼水易噴濺，危害工人安全，勞動強度大。3、采取行車吊包的方式澆注，澆包一般情況下大于1000公斤，澆注時澆包內盛有鋼水，通過行車移動，以達到對準模殼的目的，工作時需要2-3人扶住澆包，使澆包不會左右晃動，1人澆注，鋼水從澆包底部流出，以避免爐渣，對準度較好，但此種澆注方式不適合小件產品，勞動強度大，且很不安全，也不便于實現自動化生產。

無論以上哪種澆注方式，均由于澆注設備本身的特點，工人需抵近高溫澆包工作，導致工人長期處于高溫、高粉塵的惡劣工作環境中，工人的工作強度非常大并且具有很大的安全風險，除此之外仍有許多零件鑄造企業采用人工澆注的方式監控澆口杯中的鋼水注入量，同時工人手動控制澆口杯上方澆包塞桿啟停運動，這種工作方式存在的缺點為：人工澆注方式工作強度大、操作環境高溫危險，且老舊設備更換為全新的自動澆注設備需要投入大量財力物力。

因此針對現有技術存在的不足之處提供一種新的注澆系統，來改變現有技術中的問題。

說明書內容

本發明的目的是為了解決目前鑄件澆注過程中工人勞動強度大、操作環境高溫危險、產品生產效率不高等問題，提供一種基于圖像檢測的自動澆注系統。

本發明是通過以下技術方案來實現的：基于圖像檢測的自動澆注系統，包括：工作單元、手動控制臺、外圍控制電路、圖像采集處理監視單元；

所述工作單元包括澆包、鑄件模具、造型機和塞桿；所述造型機用于連續制造所鑄零件需要的模具砂型并且可將模具砂型推送到鋼水澆包下方，所述鑄件模具上設置有澆口杯，所述澆包正上方設置有塞桿，澆包的底部設置有出液口，出液口在澆注過程開始之前對準其下方鑄件模具的澆口杯確保在正上方；所述塞桿的上端與外圍控制電路相連接，所述造型機的另一端與計算機連接；

所述手動控制臺上設置有開啟按鈕和停止按鈕，所述手動控制臺的另一端與外圍控制電路相連接，所述圖像采集處理監視單元包括攝像頭和計算機，所述計算機上設置有用于采集圖像的圖像采集板卡、監視器和I/O接口；所述攝像頭放置在距離澆包出液口1.5m-3m處，所述攝像頭的另一端通過數據線與計算機相連接；所述計算機的另一端與外圍控制電路相連接。

作為一種優選的技術方案，所述攝像頭的外面設置有保護罩，避免粉塵進入，保證攝像頭正常工作。

基于圖像檢測的自動澆注系統的澆口杯液位識別方法，包括以下幾個步驟：

步驟1：造型機將鑄件模具推型到位到澆包正下方，通過計算機上的I/O接口上傳一個推型到位信號給計算機；

步驟2：計算機收到該信號后，通過I/O接口向外圍控制電路發出澆注開始信號，此時澆包塞桿向上運動，澆注開始；

步驟3：澆注開始后，進行圖像采集；采用攝像頭采集澆注現場實時工作畫面，然后將攝像頭采集到實時圖像通過圖像采集卡傳輸到計算機中，攝像頭為模擬攝像頭經過圖像采集卡后計算機接收到的為數字圖像；

步驟4：圖像處理；根據步驟1中采集到的數字圖像，以RGB彩色數字圖像存儲于計算機中，并完成以下幾個步驟：

步驟4.1：對RGB彩色圖像進行灰度化處理；

RGB彩色圖像中的每個像素點均是由紅、綠、藍三種顏色分量混合而成，其中R表示紅色分量、G表示綠色分量、B表示藍色分量，每個顏色分量均用8位二進制位存儲，各有256級亮度，用數字0～255表示，灰度圖像是指圖像中像素點的灰度值均由8位二進制位存儲，共有0～255級灰度，當RGB圖像中每個像素點的R、G、B三個顏色分量值相等時，顯示出來的圖像樣式為灰度圖，根據公式(1)將RGB彩色圖像轉換成灰度圖：

Gray＝0.299R+0.587G+0.114B(1)

其中，Gray表示灰度值，