圖像監控技術是將圖像技術和制造技術以及計算機控制技術結合起來,從而實現對機床等被控制對象的狀態進行實時監控,同時還可以通過網絡進行遠程監控。圖像監控技術在數控機床上的應用,可以使機床具有更好的可控性,這種技術被集成于機床控制系統過程中,對于制造業的發展將具有重要的意義。卷板是用數控卷板機對板料進行連續三點彎曲的過程。其卷板工藝過程為:預彎、對中、卷圓、矯圓。在預彎時,剩余直邊是影響卷板質量的敏感因素,剩余直邊是指,在卷板時由于接觸不到上輥而不發生彎曲的平板兩端的一部分”。提出了應用數字圖像處理技術,對卷板加工進行實時監控,減少剩余直邊的新方法。
并以WindowsXP為開發平臺,開發出了圖像監控系統,實現實時監控功能。
1 系統框架
1.1 系統硬件結構
系統主要由光源、鏡頭、CCD攝像機、圖像采集卡、工控機、后臺圖像處理程序等組成。CCD攝像機安裝在卷板機的前后下輥端部,以更好地對加工情況進行監視。圖像采集卡插在工控機的主板上,可以實時處理ccD攝像機采集的信號。CCD攝像機與圖像采集卡通過電纜相連接。工控機負責控制圖像的采集和圖像的處理。
相對來說,目前LED光源最常用。主要在于它的使用壽命長,(10000-30000)h。并且由于LED光源是采用多顆LED排列而成,可以設計成復雜的結構,實現不同的光源照射角度。有多種顏色可選,包括紅、綠、藍、白,還有紅外、紫外。針對不同檢測物體的表面特征和材質,選用不同顏色,也就是不同波長的光源,達到理想效果。CCD攝像機是一種半導體成像器件,具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。它使用一種高感光度的半導體材料制成,能把光線轉變成電荷,通過模數轉換器芯片轉換成數字信號,數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機,并借助于計算機的處理手段,根據需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成,通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時,每個感光單位會將電荷反映在組件上,所有的感光單位所產生的信號加在一起,就構成了一幅完整的畫面四。
圖像采集卡可安裝在工控機的PC擴展槽上,采集傳輸圖像數據基本不占用CPU時間,并可將圖像直接傳送到計算機內存或顯存,具有使用靈活、集成度高、功耗低、速度快等特點。圖像的輸入由攝像機輸入,卡上的視頻輸入端可輸入信號。輸出圖像能在顯示器上顯示。選擇采集卡時,一方面要考慮經其處理的圖像信號顯示分辨率能達到多高;一方面要考慮不要占用過多的顯示卡內存,因為顯示卡內存主要支持運動坐標及有關參數的顯示。
1.2 系統軟件設計
系統軟件分為兩部分。一部分為對圖像采集卡的操作,如圖像獲取、圖像預處理等,主要通過調用圖像采集卡自帶的動態連接庫來實現。另一部分是圖像監控,包括:預處理,取定監控區域,與原始圖像進行差影運算等。其流程圖如圖2所示。
2 實驗示例
如果板材超出監控區域,則通過運動控制器調整各運動部件不致使板材脫離。
3 結束語
介紹了采用圖像處理監控技術對卷板過程中的剩余直邊進行監控的新方法,這類研究的成果,提高了加工自動化與智能化。接下來需要解決的是,一方面如何高效地獲取圖像使其自動化程度更高,另一方面還要研究運行效率更高的圖像處理算法。
(審核編輯: 智匯胡妮)
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