[发明专利]一种超大型剪板机板料剪切边缘曲线检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超大型剪板机板料剪切边缘曲线检测系统及方法，主要用于对超大型剪板机板料剪切之后形成的边缘曲线自动检测，从而实现对板料剪切边缘变形量自动补偿。

背景技术

在船舶与海工装备、大型汽车与轨道交通、桥梁、集装箱、武器装备、钢铁制造、石油化工与能源装备、电力和通讯铁塔等领域，有大量的大型横梁和钢结构关键零件，需要完成厚度达10mm以上、宽度达十米以上的宽厚板料毛坯的精密直线边缘剪切下料。与厚度几毫米宽度几米的普通薄板剪切相比，宽厚板料剪切工艺、运动状态检测与控制、液压剪切力和剪切刀具性能等方面区别很大，其中自动检测与控制技术尤为关键。

剪板机的工艺用途是剪切各种长度的板料。一般剪板机影响剪切质量的主要因素有：剪切角和剪切间隙不合适，倾斜剪切的刀具变形和板料的应力分布不均匀性等，导致板料的剪切边缘形状不符合要求。其中，板料剪切边缘曲线误差大是影响剪切质量的最主要因素。目前与板料剪切边缘曲线检测和调整相关的产品及专利主要有：江苏中威重工机械有限公司生产板宽12.5m、板厚20mm的Q11Y/K-20×12500型数控闸式剪板机，其刀刃位置检测与变形量补偿方法简单，采用手工操作劳动强度大，误差大，严重影响剪切生产效率和生产质量。专利申请号为CN201120154344.X、名称为“一种数控液压闸式剪板机”的专利申请，通过在CNC数控系统的操控面板上的按键输入相关工作参数，实现剪板机的自动剪切工作。其通过数控系统调节挡料装置的位置，校正刀架角度，一定程度上排除了人工调整产生的较大误差，但是由于其仅调节板料的宽度，缺乏对板料剪切后边缘曲线自动检测，剪切后边缘曲线误差仍然较大，质量无法保证。

综上所述，现阶段超大型剪板机板料剪切边缘曲线检测技术，以人工检测为主，这种方法无法实现在线自动化检测。同时，由于无法采集和处理图像信息，不能对误差进行具体量化，使得检测精度受人为因素影响很大，存在板料剪切边缘手工检测费时、工作量大、效率低、误差大等不足。而基于机器视觉的非接触式图像测量方法可以将采集的图像数据进行数值化，并通过计算机直接处理，柔性大，测量精度高，被广泛地用于工业非接触测量领域中，所以急需研发自动化的板料剪切边缘曲线检测技术和系统。

发明内容

针对目前超大型剪板机板料剪切边缘曲线自动检测方法缺乏，剪切边缘人工检测工作量大、耗时效率低和误差大等缺陷，本发明提供了一种超大型剪板机板料剪切边缘曲线检测系统及方法，用于超大型剪板机板料剪切边缘曲线自动检测及调整。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

超大型剪板机板料剪切边缘曲线检测系统，其特征在于，包括光学成像单元、光源控制单元、图像采集单元、图像采集处理单元和数据处理单元；

所述光学成像单元包括数个工业相机和数个条形光源，所述工业相机包括CCD传感器、安装在CCD传感器上的广角镜头，所述数个工业相机呈线阵排列、位于板料剪切生产线上方，且使所述数个工业相机的拍摄范围能够覆盖整个板料剪切边缘；所述数个条形光源呈线阵排列、布置于板料剪切生产线下方，数个条形光源与光源控制单元连接；数个工业相机均与所述图像采集单元相连，所述图像采集单元还与图像处理单元相连；

所述图像采集单元用于控制工业相机进行图像采集、并将所采集到的图像传输给图像处理单元；

所述光源控制单元用于根据工业相机的拍摄时间控制条形光源的照明；

所述图像处理单元用于对采集到的图像进行图像预处理块、图像拼接、边缘去毛刺、边缘检测，最终得到板料剪切边缘曲线的图像；

所述数据处理单元，用于定义坐标轴，提取板料剪切边缘曲线图像上选取点的坐标，并根据各坐标对剪切边缘曲线进行拟合，得出板料剪切边缘的曲线方程。

进一步地，所述工业相机的数量为4个，安置在刀具上方1m处，广角镜头的视角为146°。

进一步地，所述数个工业相机安装于动刀刀架上，条形光源安装在送进机构平台内侧。

所述的超大型剪板机板料剪切边缘曲线检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)图像采集：光源控制单元控制条形光源照明，图像采集单元控制数个工业相机进行图像采集；

(2)图像预处理：对每一个工业相机采集到的每一幅图像分别进行几何畸形校正和去噪处理；

几何畸形校正：采用二元多项式法选取一组标准图像与畸变图像的对应点进行图像几何畸变校正；

图像去噪：通过生成低通滤波器与图像几何畸变校正后的快速傅里叶变换图像进行卷积运算，对得到的结果反傅里叶变换。