專利名稱：檢測型材速度的方法及其加工監測系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于機械加工設備領域，具體涉及一種檢測型材速度的方法以及應用該方法的型材加工檢測系統。
背景技術：
擠壓成型技術是一種高效的鋁合金制品生產技術，廣泛應用于各種鋁型材的生產之中。該技術將加熱至一定溫度的鋁棒用機器推入模具，擠壓成型后由出料口輸出。在鋁型材的生產過程中，鋁棒經預熱后推入模具，經擠壓后成型并由出料口輸出。理論與實踐經驗均表明，型材的出口溫度與出口速度對于型材強度具有直接影響，通過檢測型材出口溫度及速度，能夠更為有效地監控型材生產過程，提高產品質量，減少殘次品出現幾率。由于鋁型材出口溫度較高(> 500°C)，且生產環境相對較為惡劣，傳統的接觸式測量設備的設備故障率較高，影響產品的連續生產。因此難以采用傳統的接觸式測量方法對型材的速度進行測量使用非接觸式的測量手段可以是使用基于圖像特征匹配的速度檢測方法、基于光電傳感器的速度檢測方法或者是基于光學感應器的速度檢測方法等。基于圖像的處理方法，運算量較大，處理速度較慢，但是處理的精度較高、抗干擾能力強，其精確度主要取決于攝像頭的分辨率和采集幀率，但是分辨率過大幀率過高，都會增加處理的數據量，從而會降低速度檢測的實時性。而基于光電傳感器方法，算法較簡單，處理速度快，因此其實時效性較高，但是其傳感過程容易受到干擾，且精度較低。基于光學感應器的方法，實時性較好，且具有較高的處理精度，但 是其容易受到干擾，對光源和鏡頭的要求也較高。因此，本領域技術人員急切地其他一種既能夠具有較高測量精度、抗干擾能力強，又具有較高實時性的非接觸式的速度測量方法。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的是要提供一種檢測型材速度的方法，期待該方法不僅具有較高的測量精度、抗干擾能力，而且具有較好的實時性。為此，本發明第一方面提供了一種檢測型材速度的方法，其包括:在第一時刻拍攝型材的第一圖片，在第二時刻拍攝型材的第二圖片，其中，所述第一圖片與所述第二圖片之間存在重疊部分；通過光學感應器估計所述第一圖片和第二圖片之間的大概距離；根據所述大概距離，搜索所述第一圖片和第二圖片匹配范圍，計算所述重疊部分的精確長度；根據所述精確長度和所述第一時刻和第二時刻之間的時間段，得到型材的出料速度。此外，本發明第二方面還提供了一種應用本發明第一方面的方法的型材加工檢測系統，其包括處理器、用于攝取型材圖像的圖像攝取模塊和用于估計所述型材出料速度的光學感應模塊，所述光學感應模塊包括一用于拍攝型材表面的光學感應器，所述圖像攝取模塊與所述光學感應器分別與所述處理器連接。由于本發明第二方面提供的型材加工監測系統包含了本發明第一方面提供的方法，二者具有專利法意義上的特定技術特征，符合單一性的要求。具體的，根據本發明第一方面提供的方法，包括:在第一時刻拍攝型材的第一圖片，在第二時刻拍攝型材的第二圖片，其中，所述第一圖片與所述第二圖片之間存在重疊部分；估計所述第一圖片和第二圖片之間的大概距離；根據所述大概距離，搜索所述第一圖片和第二圖片匹配范圍，計算所述重疊部分的精確長度；根據所述精確長度和所述第一時刻和第二時刻之間的時間段，得到型材的出料速度。上述技術方案中，所述第一圖片和第二圖片優選通過CXD攝像頭拍攝。此外，還優選通過光學感應器或者光學感應器估計所述第一圖片和第二圖片之間的大概距離。另外，根據本發明第二方面提供的應用本發明第一方面提供的方法的型材加工監測系統，包括處理器、用于攝取型材圖像的圖像攝取模塊和用于估計所述型材出料速度的光學感應模塊，所述光學感應模塊包括一用于拍攝型材表面的光學感應器，所述圖像攝取模塊與所述光學感應器分別與所述處理器連接。通過光學感應器對型材表面的紋理進行拍攝和計算，得出型材大體的移動距離使得在對第一圖像和第二圖像進行匹配過程中大大減少了圖像特征的搜索 范圍，提高了計算的實時性。上述技術方案中，所述圖像攝取模塊優選為CXD攝像頭。作為本發明第二方面所述的型材加工檢測系統的一種改進的技術方案，所述光學感應模塊還包括鏡頭和照射在型材表面的光源，所述光學感應模塊通過該鏡頭對型材的表面進行拍攝。在鋁型材擠壓生產過程中，隨著擠壓速度的加快，型材出模溫度將顯著升高，當溫度超越一定值時，鋁材組織性能和表面質量將出現變化，因此必須隨時對鋁型材出口溫度進行監控、檢測，以保證擠壓產量與型材質量的最佳匹配。因此，作為本發明第二方面提供的系統的進一步改進的技術方案，該型材加工檢測系統還優選包括若干與所述處理器連接的紅外高溫傳感器。為了能夠實時檢測型材表面多點溫度變化，需要對型材表面多個測點進行實時測量。由于溫度參數變化比較緩慢，因此可以進行巡檢測量獲得多點溫度。本系統采用多個紅外高溫傳感器，經過嵌入式單片機系統完成多點溫度巡檢，根據所屬紅外高溫傳感器安裝位置及所捕獲溫度信息，以及所測型材紅外輻射能量、發射率及所測波長后，再利用補償算法計算出正確溫度，完成型材表面多點溫度測量。上述技術方案中，還包括用于拍攝型材的監控攝像頭，所述監控攝像頭與所述處理器連接交互。并且，還優選包括一服務器和與所述服務器連接的存儲器，所述服務器與所述處理器連接交互。在某些優選技術方案中，還包括若干與所述服務器連接的控制臺。此外，還優選包括若干與所述控制臺連接交互的打印機，從而實現了可以通過控制臺遠程對所有已聯網生產平臺的現場工況巡查。本發明還取得了如下有益效果:本發明通過將光學感應器與圖像匹配方法進行結合，通過光學感應器對型材移動距離進行預判，從而大大減少了圖像匹配方法中的搜索匹配的范圍，有效為了提高處理速度和運算量，從而提高了速度檢測的實時性。另外，由于光學感應器僅僅是用于對距離進行粗略估計，對外界干擾也不會很敏感，從而提高了抗干擾能力。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，其中:圖1是本發明所述方法的實施例的流程圖；圖2是圖像匹配計算示意圖；圖3是本發明所述型材加工監測系統一實施例的結構示意圖；圖4是本發明所述型材加工監測系統另外一實施例的結構示意圖；圖中:10—型材；20—檢測裝置；21—圖像攝取模塊；22—光源；30—處理器；40—監控攝像頭；50—服務器；51—存儲器；60—控制臺；61—打印機。
具體實施方式
如圖1所示，本發明一個實施例是關于一種檢測型材速度的方法，其包括:步驟SlOl:在第一時刻拍攝型材10的第一圖片，在第二時刻拍攝型材10的第二圖片，其中，所述第一圖片與所述第二圖片之間存在重疊部分，其中，所述第一圖片和第二圖片通過CXD攝像頭拍攝。步驟S102:估計所述第一圖片和第二圖片之間的大概距離。本領域技術人員可以通過本領域各種常規的技術手段對第一圖片和第二圖片之間的重疊的部分的距離進行估計，優選通過光學感應器或者光學感應器估計所述第一圖片和第二圖片之間的大概距離。步驟S103:根據所述大概距離，搜索所述第一圖片和第二圖片匹配范圍，計算所述重疊部分的精確長度。如圖2所示，CXD攝像頭在間隔時間Λ t的第一時刻It和第二時刻It+ Δ t分別攝取第 一圖片和第二圖片。由于型材10的移動，控制型材10移動速度和第一時刻和第二時刻之間的間隔，使得第一圖片和第二圖片之間存在重疊部分AL。因此，可以通過圖像匹配方法確定共有部分的位置差AL。由于這種方法在處理圖像數據時，需要識別出物體上微小的差異，所以需要高分辨率的攝像機，這就會使處理的數據量大大增加，AL較大時，需要搜索匹配的范圍就會很大。結合步驟S102中的估計距離對AL進行預判，就能夠大大為了提高處理速度，從而大的減少了運算量，提高了速度檢測的實時性。步驟S104:根據所述精確長度和所述第一時刻和第二時刻之間的時間段，得到型材10的出料速度S,計算公式如下:S =—
Δ/在某些實施例中，可以是如圖3所示的應用上述方法的型材加工監測系統，包括處理器30、檢測裝置20，所述檢測裝置10中有用于攝取型材10圖像的圖像攝取模塊21和用于估計所述型材10出料速度的光學感應模塊，所述光學感應模塊包括一用于拍攝型材10表面的光學感應器，所述圖像攝取模塊21與所述光學感應器分別與所述處理器30連接。所述圖像攝取模塊21為CCD攝像頭。所述光學感應模塊還包括鏡頭和照射在型材10表面的光源22，所述光學感應模塊通過該鏡頭對型材10的表面進行拍攝。由于型材10的質量取決于型材10出模溫度。隨著擠壓速度的加快,型材10出模溫度將顯著升高，當溫度超越一定值時，鋁材組織性能和表面質量將出現變化，因此必須隨時對鋁型材10出口溫度進行監控、檢測，以保證擠壓產量與型材10質量的最佳匹配。而溫度測量通常的做法是有采用快速熱電偶接觸方式來檢測鋁材溫度，而擠壓過程中型材10一直運動，其檢測元件必須隨型材10 —起運動，無法保持在線監測，且檢測時人為操作手法不同，型材10出模后即刻冷卻，導致檢測溫度檢測偏差很大，因此很難得到準確的溫度與速度最佳匹配。因此，在某些優選實施例中，如圖4所示，該型材加工檢測系統還優選包括若干與所述處理器30連接的紅外高溫傳感器。為了能夠實時檢測型材10表面多點溫度變化，需要對型材10表面多個測點進行實時測量，由于溫度參數變化比較緩慢，因此可以進行巡檢測量獲得多點溫度。本實施例中采用多個紅外高溫傳感器，經過嵌入式單片機系統完成多點溫度巡檢，根據傳感器安裝位置及所捕獲溫度信息，考慮所測鋁型材10紅外輻射能量、發射率及所測波長后，再利用特殊優化補償算法計算出正確溫度，通過通訊端口送入處理器30完成型材10表面多點溫度測量。此外，還包括用于拍攝型材10的監控攝像頭40，所述監控攝像頭40與所述處理器30連接交互。還包括一服務器50和與所述服務器50連接的存儲器51，所述服務器50與所述處理器30連接交互。還包括若干與所述服務器50連接的控制臺60和若干與所述控制臺60連接交互的打印機61。上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備 的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
權利要求
1.一種檢測型材速度的方法，其特征在于，包括: 在第一時刻拍攝型材的第一圖片，在第二時刻拍攝型材的第二圖片，其中，所述第一圖片與所述第二圖片之間存在重疊部分； 估計所述第一圖片和第二圖片之間的大概距離； 根據所述大概距離，搜索所述第一圖片和第二圖片匹配范圍，計算所述重疊部分的精確長度； 根據所述精確長度和所述第一時刻和第二時刻之間的時間段，得到型材的出料速度。
2.如權利要求1所述的一種檢測型材速度的方法，其特征在于，所述第一圖片和第二圖片通過CXD攝像頭拍攝。
3.如權利要求1所述的一種檢測型材速度的方法，其特征在于，通過光學感應器或者光學感應器估計所述第一圖片和第二圖片之間的大概距離。
4.一種應用權利要求1或2所述方法的型材加工監測系統，包括處理器、用于攝取型材圖像的圖像攝取模塊和用于估計所述型材出料速度的光學感應模塊，所述光學感應模塊包括一用于拍攝型材表面的光學感應器，所述圖像攝取模塊與所述光學感應器分別與所述處理器連接。
5.如權利要求4所述的型材加工監測系統，其特征在于，所述圖像攝取模塊為CCD攝像頭。
6.如權利要求5所述的型材的加工監測系統，其特征在于，所述光學感應模塊還包括鏡頭和照射在型材表面的光源，所述光學感應模塊通過該鏡頭對型材的表面進行拍攝。
7.如權利要求4所述的型材加工監測系統，其特征在于，還包括若干與所述處理器連接的紅外高溫傳感器。
8.如權利要求4所述的型材加工監測系統，其特征在于，還包括用于拍攝型材的監控攝像頭，所述監控攝像頭與所述處理器連接交互。
9.如權利要求4所述的型材加工監測系統，其特征在于，還包括一服務器和與所述服務器連接的存儲器，所述服務器與所述處理器連接交互。
10.如權利要求4所述的型材加工監測系統，其特 征在于，還包括若干與所述服務器連接的控制臺和若干與所述控制臺連接交互的打印機。
全文摘要
本發明屬于機械加工設備領域，具體公開了一種檢測型材速度的方法，該方法包括在第一時刻拍攝型材的第一圖片，在第二時刻拍攝型材的第二圖片，其中，所述第一圖片與所述第二圖片之間存在重疊部分；估計所述第一圖片和第二圖片之間的大概距離；根據所述大概距離，搜索所述第一圖片和第二圖片匹配范圍，計算所述重疊部分的精確長度；根據所述精確長度和所述第一時刻和第二時刻之間的時間段，得到型材的出料速度。此外，本發明還公開了一種應用上述方法的型材加工監測系統。本發明通過將光學感應器與圖像匹配方法進行結合，通過光學感應器對型材移動距離進行預判，有效為了提高處理速度和運算量，從而提高了速度檢測的實時性。
文檔編號G01P3/68GK103230957SQ20131010635
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日
發明者周國斌, 熊啟權, 吳軍 申請人:廣東永利堅鋁業有限公司