基于計算機視覺技術(shù)的金屬加工過程監(jiān)測方法

黃 偉

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院信息工程學院，甘肅 天水 741020）

近些年工業(yè)自動化程度的提高主要原因在于，計算機技術(shù)在機械制造工業(yè)中的大量應用。數(shù)控機床與加工中心已經(jīng)在工業(yè)上得到普及，特別是視覺技術(shù)的出現(xiàn)，使得在加工過程中工況監(jiān)測技術(shù)越來越受到人們的重視，這一技術(shù)在金屬加工中尤為重要。計算機視覺技術(shù)在金屬加工過程中的應用對提高金屬自動化加工效率、質(zhì)量與節(jié)約加工成本有著十分重要的意義。基于計算機視覺技術(shù)的金屬加工過程監(jiān)測方法在圖像處理上更加快捷、方便且精準度較高。

1 計算機視覺技術(shù)金屬加工過程監(jiān)測方法

計算機視覺技術(shù)主要是指利用電腦與攝影器材等代替人眼對金屬加工進行識別、跟蹤以及測量等，通過計算機對金屬加工所需圖形進行處理，讓其成為適合觀察格式傳送給儀器后進行數(shù)字監(jiān)測。

1.1 計算機視覺技術(shù)下監(jiān)測框架

計算機視覺監(jiān)測技術(shù)在對金屬加工過程監(jiān)測中的應用，主要由視覺測量與視覺監(jiān)測兩部分組成。其中視覺測量部分主要包括信息傳輸與處理、圖像采集與分析以及數(shù)據(jù)存儲等，視覺監(jiān)測部分主要包括程序監(jiān)測與控制、建模與互動、信息與組織等。在技術(shù)使用過程中，通過測量設備的使用，相機利用光電傳感芯片Cjarge-coupled Device（CCD）將光電信號進行相互轉(zhuǎn)變。經(jīng)過轉(zhuǎn)變過后的圖像質(zhì)量高，且受光電干擾較小。金屬加工過程監(jiān)測主要由信號處理、監(jiān)測以及計算機三個部分完成，其框架如圖1所示。

金屬加工過程監(jiān)測的基本結(jié)構(gòu)一部分為監(jiān)測儀表監(jiān)測裝置，這一部分由指示儀表與傳感器組成，主要用于對金屬加工過程中的狀態(tài)進行信號采集與測量；一部分由監(jiān)測儀表與相應軟硬件結(jié)構(gòu)裝置，這一部分主要由濾波、去噪處理系統(tǒng)以及傳感器組成；最后一部分主要用于對金屬加工過程進行實時監(jiān)測并識別金屬狀態(tài)，主要由計算機、接口裝置以及傳感器組成。

圖1 金屬加工過程監(jiān)測

1.2 實現(xiàn)金屬加工監(jiān)測

計算機視覺技術(shù)金屬化工過程監(jiān)測方法的核心為圖像采集與處理系統(tǒng)。其主要工作原理為通過計算機拓展卡槽上的圖像采集裝置，對金屬在加工過程中的圖像進行采集，并將圖像信息傳輸?shù)接嬎銠C上對其進行儲存后，利用相應軟件對完成圖像急性處理。在圖像獲取過程中，圖像采集卡能夠完成從模擬視頻信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)化。通過低頻率波器濾波的模擬視頻信號在轉(zhuǎn)化成為連續(xù)模擬信號，通過采樣加持電路對連續(xù)模擬信號在時間下進行采樣，將其轉(zhuǎn)換成為離散模擬信號，最后由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號進行輸出。通過分析實際數(shù)據(jù)，在對基于計算機視覺技術(shù)的金屬加工過程監(jiān)測方法研究過程中，其圖像采集流程如圖2所示：

圖2 圖像采集流程

在系統(tǒng)中，圖像采集最為關鍵的部位是CCD攝像機，計算機視覺技術(shù)金屬加工過程監(jiān)測方法中主要采用MVVD120SM/SC CCD攝像頭，其主要參數(shù)如下表1所示：

表1 MV-VD120SM/SC CCD攝像頭主要參數(shù)

2 計算機視覺技術(shù)金屬加工過程監(jiān)測方法應用

金屬加工過程一般分為鑄造金屬加工與形變金屬加工兩種，形變金屬有分為不可熱處理與可熱處理兩種。隨著金屬在各個領域中應用范圍的增加，對金屬制品加工精密度也不斷提升，因此計算機視覺技術(shù)在金屬加工過程檢測中的應用顯得尤為重要。

2.1 金屬微加工過程監(jiān)測

微制造技術(shù)作為當代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)快速發(fā)展的突破口之一，其中主要包括微車削加工、微鉆削加工、微電鍍加工、微射出加工、微電化學加工等等。計算機視覺技術(shù)金屬加工過程監(jiān)測方法能夠?qū)⒃境Ｒ?guī)的金屬削加工技術(shù)有效應用于微觀領域，達到金屬加工零件多樣化的目的。利用計算機視覺技術(shù)，將微切削中的加工過程中、刀具運動形式以及零件打磨等信息現(xiàn)在在計算機顯示器上，能夠有效提高微加工技術(shù)精度。

2.2 高溫鍛件尺寸監(jiān)測

目前高溫鍛件尺寸檢測主要利用激光掃描方法。激光掃描雖然有著眾多優(yōu)點，但是其設備成本較高，且會受到使用環(huán)境與位置的制約。因此，激光掃描法對設備要求較高，因此在使用率不高。而計算機視覺技術(shù)的應用，首先能夠解決其經(jīng)濟效益問題，實現(xiàn)自動化鍛造，同時減少環(huán)境對測量的影響。

3 結(jié)語

為提高金屬加工過程監(jiān)測效率，將計算機視覺技術(shù)與其監(jiān)測過程相結(jié)合。通過對金屬加工過程的監(jiān)測，結(jié)合計算機視覺技術(shù)對其整體監(jiān)測技術(shù)進行改進，提高金屬加工工藝水平。計算機視覺技術(shù)的應用能夠有效提高金屬加工的精確度，對其加工步驟進行簡化，更加貼近現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，同時也證明了計算機視覺技術(shù)在金屬加工過程監(jiān)測中的重要性。