[发明专利]热态环件轧制成形过程中几何参数在线测量方法及装置

说明书

本发明提供一种热态环件轧制成形过程中几何参数在线测量方法及装置，用于高温下轧制过程中环件内外径、圆度、偏心量的测量。该方法包括步骤：采集环件轧制成形过程中不同大小、不同遮挡程度的第一环件图像作为模板图像；进行图像处理，提取环件的圆形特征；采集环件轧制成形过程中的第二环件图像；利用模板图像匹配第二环件图像，获取环件区域以及环件边缘关键点；捕捉环件的有效边缘轮廓点，筛除被锥辊遮挡的干扰边缘关键点；通过有效边缘轮廓点进行圆拟合，得到环件的几何参数。本发明解决了因环件尺寸变化、位置移动、锥辊遮挡、氧化皮飞溅而难以在图像中提取到有效边缘的问题，保证了轧制过程中整体的在线测量效果及精度要求。

技术领域

本发明属于环件轧制测量领域，具体涉及一种热态环件轧制成形过程中几何参数在线测量方法及装置。

背景技术

大型环件等大型构件是航空航天、轨道交通等领域高端装备及重大工程核心装备的关键结构件，其质量在行业内受到高度重视。大型环件主要应用于极端工况，需要耐高温、高压、以及强振动等特殊工况，对零件的刚度、强度、可靠性等指标有极高要求。大型结构件通常采用锻造工艺进行毛坯制造，采用轧制技术成形的环件具有组织致密、强度高、韧性好等优点，是铸造或其他制造技术所不能替代的。

因此，在环件的轧制过程中，有必要对环件热态几何参数进行在线检测，快速、准确地获取环件的几何尺寸、圆度、位置，了解环件尺寸变化规律，并判断环件碾扩是否正常，从而为环件工艺参数调整或停止碾扩提供参考依据。

但目前我国大型锻件的制造技术相对落后，且存在锻造生产成本高、材料利用率低、能耗过大等问题，而大型锻件热态几何参数准确、可靠测量是解决上述问题的必要手段。大型锻件的锻造条件极为恶劣，例如环件轧制过程中，锻造初始温度通常高达1100-1250℃，导致大型锻件热态几何参数的测量必须在高温、高危的极端化条件下完成。

目前大型环件的测量主要依赖人工卡钳测量，测量效率较低，测量精度低，工作环境差。在测量过程中工人受到锻件高温强辐射影响导致测量精度、效率和可靠性无法保证，同时该测量方法操作安全性低，易造成操作人员的人身伤害。采用人工方式进行测量时，一方面热态锻件的辐射会对工人造成伤害，工作条件恶劣；另一方面测量结果易受个人因素影响，测量标准不统一。

此外，由于热态环件在轧制过程中，尺寸不断扩大，同时由于锥辊遮挡，环件氧化皮飞溅等原因，以视觉测量为代表的非接触式测量在图像处理过程中难以保持整个过程中的在线处理效果。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种热态环件轧制成形过程中几何参数在线测量方法及装置，实现整个热态轧制过程中对环件几何参数实时精确测量。

本发明所采用的技术方案如下：

一种热态环件轧制成形过程中几何参数的在线测量方法，包括以下步骤：

采集环件轧制成形过程中不同大小、不同遮挡程度的第一环件图像作为模板图像；

对模板图像进行图像处理，提取环件的圆形特征；

采集环件轧制成形过程中的第二环件图像；

利用模板图像匹配第二环件图像，获取第二环件图像中的环件区域以及环件边缘关键点；匹配时，对模板图像进行包括平移、旋转、缩放的仿射变换，图像金字塔匹配；

利用卡尺工具在环件边缘构建矩形框，捕捉第二环件图像中环件的有效边缘轮廓点，筛除被锥辊遮挡的干扰边缘关键点；

通过有效边缘轮廓点进行圆拟合，得到环件的几何参数。

进一步地，将图像采集装置设于轧制环件的正上方，使图像采集装置正对环件的圆形截面，以采集环件图像。

进一步地，采集环件图像前，对图像采集装置进行标定，使标定效果和环件实际尺寸保持一致。