基于圖像邊界識(shí)別的熱態(tài)鍛件外形尺寸測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、作為裝備制造業(yè)中重要的一部分，大型鍛件在電力、冶金、造船、石油化工、航空航天等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。經(jīng)常用于核電機(jī)組、化學(xué)反應(yīng)容器等對性能有較高要求的場合。因此，大型鍛件的質(zhì)量直接關(guān)乎人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。但是，當(dāng)前的鍛件外形尺寸測量技術(shù)，存在著精度較差，效率較低的問題，某些地方甚至還沿用工人手持測量器具在高溫下對鍛件進(jìn)行測量的方法。鍛件尺寸測量的不準(zhǔn)確不但會(huì)對鍛件內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響，而且為了降低鍛件的廢品率，不得不加大加工余量，從

2、而造成大量的資源浪費(fèi)。由此可見，改善大型鍛件外形尺寸測量技術(shù)，實(shí)時(shí)地準(zhǔn)確地掌握大型鍛件鍛造過程中的尺寸信息，對于改善大型鍛件的內(nèi)部質(zhì)量、節(jié)能減排以及提高生產(chǎn)效率都有著非常重要的意義。
　　本文在參考大量國內(nèi)外研究成果，結(jié)合現(xiàn)有的鍛件外形尺寸測量方法的基礎(chǔ)上，針對已有的鍛件外形尺寸測量方法中存在的問題，提出了一種基于圖像邊界識(shí)別的鍛件外形尺寸測量方法，具體內(nèi)容如下：
　　首先，構(gòu)建測量系統(tǒng)。將綠激光器與CCD相機(jī)固定在可沿導(dǎo)軌

3、滑動(dòng)的平臺(tái)上，平臺(tái)的位置信息可通過脈沖編碼器獲得。脈沖編碼器可將位置信息傳給 PLC。脈沖編碼器與驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)平臺(tái)的伺服電機(jī)、PLC一起組成閉環(huán)系統(tǒng)。CCD相機(jī)拍攝的圖像通過TCP/IP協(xié)議傳到計(jì)算機(jī)中，PLC通過RS-232C接口與計(jì)算機(jī)相連。計(jì)算機(jī)上位機(jī)程序可實(shí)時(shí)顯示CCD相機(jī)拍攝的圖像及滑動(dòng)平臺(tái)的位置信息。
　　其次，提出一種基于綠激光的鍛件邊界識(shí)別方法。由于CCD相機(jī)與激光線不在一個(gè)平面上，導(dǎo)致不同深度的激光線在CCD相機(jī)中成

4、像的位置不同從而使照在鍛件上的激光線與背景上的激光線產(chǎn)生斷線現(xiàn)象。應(yīng)用 HSI顏色模型對綠激光光條進(jìn)行識(shí)別，然后對光條位置的灰度值的變化進(jìn)行監(jiān)測，從而識(shí)別鍛件邊緣。
　　再次，對影響鍛件外形尺寸測量系統(tǒng)測量精度的因素進(jìn)行了分析。通過確定感興趣區(qū)域來減少圖像中對測量無用的冗余信息，提高系統(tǒng)工作效率；通過添加帶通濾光片來抑制高溫輻射對 CCD相機(jī)的影響；通過建立粗糙表面散射模型確定 CCD相機(jī)與鍛件的最佳位置；通過分析光條寬度對CCD