125MN挤压机活动部件中心偏移检测系统软件设计与应用研究

摘要

125MN挤压机本体结构由多个做直线往返运动的活动部件组成，长时间运行后会造成导轨与支撑垫的摩擦磨损严重、再加上工作过程中剧烈振动、冲击的影响，各活动部件中心会发生偏移。偏心挤压不仅直接影响挤压型材的质量，加剧机体的磨损，减少机体寿命，甚至可能造成事故隐患。而目前活动部件中心偏移检测仍以人工为主，这种检测方法工作量大、精度低、缺乏科学性，难以满足现代化生产的需要。因此本论文是结合125MN挤压机对中检测系统研制项目对系统应用软件开发进行的研究。 论文主要研究内容与结论如下： 1、在分析常见挤压机活动部件中心偏移检测方法的基础上，以激光技术和计算机视觉测量技术为基础，设计了125MN挤压机活动部件中心偏移检测系统，主要包括激光发射系统、光电接收系统、摄像头控制系统和上位机控制系统，其中详细阐述了摄像头控制系统的软硬件设计以及系统元器件的参数计算与选型。 2、研究了活动部件中心偏移检测数学模型所需的图像处理算法，包括图像分割算法和光斑中心提取算法。采用大津法来分割激光光斑图像，从实际运行效果来看，大津法分割的激光光斑图像外形规则，非常适合用重心算法来提取光斑中心坐标，从而有效避开了Hough变换法的速度慢，基于圆拟合法算法的复杂性的问题。最终在图像处理算法的基础上，建立了用于活动部件中心偏移检测的空间位置数学模型。 3、在Visual C++6.0平台上并结合OpenCV库函数来开发应用软件。设计了应用软件总体结构框架，对各功能模块做了全面介绍，并重点阐述了各功能模块实现的关键技术如界面显示技术、OPC通讯技术、上下位机通讯技术以及数据库技术等。 4、设计了重心算法验证实验，并且通过200次重复实验测试了算法的稳定性，结果显示稳定度达到94％以上；在实验室环境下，采用手动位移平台标定方法得到各光电接收装置的比例标定系数，并测试光斑偏移值，测试结果显示其相对误差仅为2％；在125MN挤压机工业现场，将应用软件用于活动部件中心偏移检测上，结果显示活动部件中心在它们整个导轨上都向进料侧偏移同时还伴随着下沉。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1课题背景与研究意义

1.2挤压机活动部件中心偏移检测方法综述

1.2.1传统测量法

1.2.2激光和PSD位置检测法

1.2.3激光和CCD图像传感器检测法

1.2.4计算机视觉测量技术

1.2.5中心偏移检测方法评析

1.3本文研究内容及结构

第二章活动部件中心偏移检测原理及总体方案设计

2.1活动部件中心偏移检测原理

2.1.1中心定位原理

2.1.2基于计算机视觉的位移检测原理

2.2活动部件中心偏移检测系统总体方案设计

2.2.1激光发射系统

2.2.2光电接收系统

2.2.3摄像头控制系统

2.2.4上位机处理系统

2.3系统元器件参数及选型

2.3.1激光器

2.3.2分光镜

2.3.3摄像头

2.3.4成像材料

2.3.5 USB延长器

2.4本章小结

第三章活动部件中心偏移检测数学模型的建立

3.1图像分割算法

3.1.1 P参数法

3.1.2双峰法

3.1.3最小误差法

3.1.4大津法

3.2激光光斑中心提取算法

3.2.1 Hough变换法

3.2.2基于圆拟合法

3.2.3重心法

3.3活动部件空间位置数学模型

3.3.1坐标系的建立

3.3.2变量的定义

3.3.3活动部件中心偏移计算模型

3.4本章小结

第四章应用软件设计及实现

4.1软件开发平台概述

4.1.1 Visual C++6.0概述

4.1.2 OpenCV概述

4.2软件设计要求

4.3软件总体结构设计

4.4功能模块设计

4.4.1主操作模块

4.4.2系统配置

4.4.3传感器标定

4.4.4数据管理

4.4.5系统帮助

4.5功能模块实现的关键技术

4.5.1界面显示技术

4.5.2 OPC通讯技术

4.5.3上下位机通讯技术

4.5.4数据库技术

4.6本章小结

第五章实验

5.1重心算法实验

5.1.1实验目的

5.1.2实验条件

5.1.3实验步骤

5.1.4实验结果与分析

5.2传感器标定实验

5.3静态位移实验

5.4 125MN挤压机工业现场测试实验

5.4.1实验目的

5.4.2实验条件

5.4.3实验步骤

5.4.4实验结果与分析

5.5本章小结

第六章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要研究成果