本發(fā)明涉及精沖模具保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著精沖技術(shù)的不斷發(fā)展，其在許多行業(yè)領(lǐng)域尤其是汽車領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。高速精沖機(jī)的出現(xiàn)極大地提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低了成本，節(jié)約了能耗。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念深入人心，智能化生產(chǎn)的概念慢慢普及。高速精沖機(jī)在工作過程中，難免會(huì)出現(xiàn)模具表面廢料沒有能夠清除的情況。如果不能夠及時(shí)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，會(huì)影響產(chǎn)品加工質(zhì)量甚至損壞模具，造成損失。在此之前有部分監(jiān)測(cè)手段出現(xiàn)，主要還是通過人眼判斷，人眼檢測(cè)在高速工作時(shí)無(wú)法發(fā)揮作用，而且錯(cuò)誤率很高。液壓高速精沖機(jī)采用檢測(cè)液壓變化的手段進(jìn)行判斷，即工作臺(tái)下行過程中接觸廢料會(huì)引起安全缸油壓的變化，用壓力傳感器直接檢測(cè)，通過液壓變化來(lái)判斷廢料的存在的方法。液壓式是精沖機(jī)的沖裁頻率一般不超過75次/分鐘。對(duì)于高速精沖機(jī)，沖裁速度達(dá)到200次/分鐘，甚至更高，因此高速精沖機(jī)的主傳動(dòng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。從而，在液壓精沖機(jī)上通過檢測(cè)壓力變化判斷廢料的方法在高速精沖機(jī)上不能應(yīng)用。因此，急需研發(fā)一種新的廢料檢測(cè)方法來(lái)解決機(jī)械式高速精沖模具保護(hù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中模具表面廢料無(wú)法進(jìn)行高速自動(dòng)檢測(cè)的缺陷，提供一種高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)方法及裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)方法，包括以下步驟：

S1、精沖機(jī)沖壓完成后，吹氣裝置清除待檢測(cè)表面的廢料，啟動(dòng)熱成像儀對(duì)待檢測(cè)表面進(jìn)行掃描，得到待檢測(cè)表面有效區(qū)域的圖像和溫度梯度信息；

進(jìn)一步地，步驟S1中熱成像圖像和溫度梯度選取的有效區(qū)域的確定方法具體為：

熱成像儀中部對(duì)準(zhǔn)的有效區(qū)域是廢料出現(xiàn)會(huì)影響加工的區(qū)域，僅對(duì)這個(gè)區(qū)域進(jìn)行處理識(shí)別就行，因此，可以設(shè)定好程序在掃描檢測(cè)時(shí)裁取適當(dāng)?shù)膮^(qū)域，在檢測(cè)工作開始后，可以通過對(duì)預(yù)設(shè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)來(lái)減少熱成像儀要掃描的區(qū)域面積，能夠提高精度和減少時(shí)間。截取區(qū)域可以通過在第一次獲取圖像之后對(duì)圖像的平均灰度值進(jìn)行判斷，設(shè)整個(gè)圖像大小為MxN，圖像(i，j)處的灰度值為I_ij，平均灰度值可定義為：

由于監(jiān)測(cè)區(qū)域外(無(wú)效區(qū)域)的溫度較低，熱成像圖像上顏色較淺，其平均灰度值明顯高于檢測(cè)區(qū)域，因此可以通過找出圖像中的行平均灰度值來(lái)確定有效區(qū)域的具體位置。

S2、熱成像儀將得到的圖像和溫度梯度信息傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)溫度梯度信息計(jì)算最高溫度和最低溫度的差值，并將差值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較；若差值大于預(yù)設(shè)值，則表示待檢測(cè)表面有廢料存在，需要停機(jī)檢查；若差值不大于預(yù)設(shè)值，則表示待檢測(cè)表面沒有廢料，刪除圖像和溫度梯度信息。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟S2中預(yù)設(shè)值的確定方法具體為：

模具在高速精沖機(jī)工作時(shí)，溫度上升幅度不大，廢料來(lái)源于剪切區(qū)，精沖機(jī)在剪切的過程中剪切區(qū)的溫度升高，剪切區(qū)在精沖過程中平均溫度升高的計(jì)算公式為：

Δt＝ΔQ/(V·r·c)

其中，ΔQ指的是產(chǎn)生的熱量，即總沖裁功；V為剪切區(qū)面積；r為板料密度；c為板料比熱容；

將剪切區(qū)面積最小的剪切區(qū)的最小溫度升高值作為待檢測(cè)表面進(jìn)行溫度比較的預(yù)設(shè)值。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的該方法在完成溫度比較后，還包括以下步驟：

S3、若待檢測(cè)表面有廢料存在，則停機(jī)檢查，將待檢測(cè)表面的圖像和溫度梯度信息發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，并對(duì)其進(jìn)行后續(xù)研究。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟S1中吹氣裝置清除待檢測(cè)表面的廢料后，控制熱成像儀拍照的信號(hào)由計(jì)算機(jī)發(fā)出。

本發(fā)明提供一種高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)裝置，包括：

吹氣裝置，用于清除待檢測(cè)表面的廢料；

紅外熱像儀，設(shè)置在待檢測(cè)表面上方，用于對(duì)待檢測(cè)表面進(jìn)行掃描，得到待檢測(cè)表面的圖像和溫度梯度信息；

計(jì)算機(jī)，與紅外熱像儀相連，用于獲取紅外熱像儀采集到的圖像和溫度梯度信息，根據(jù)溫度梯度信息計(jì)算最高溫度和最低溫度的差值，并將差值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較；若差值大于預(yù)設(shè)值，則表示待檢測(cè)表面有廢料存在，需要停機(jī)檢查；若差值不大于預(yù)設(shè)值，則表示待檢測(cè)表面沒有廢料，刪除圖像和溫度梯度信息；

數(shù)據(jù)庫(kù)，與計(jì)算機(jī)相連，用于存儲(chǔ)圖像、溫度梯度信息和檢測(cè)結(jié)果。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的紅外熱像儀包括：

紅外鏡頭，接收和匯聚被測(cè)表面發(fā)射的紅外輻射；

紅外探測(cè)器組件，將熱輻射型號(hào)變成電信號(hào)；

電子組件，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的該裝置還包括設(shè)置在計(jì)算機(jī)和紅外熱像儀中間的觸發(fā)開關(guān)。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明的高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)方法及裝置，通過利用計(jì)算機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)檢測(cè)中的人眼識(shí)別來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，利用表面上的溫度差來(lái)判斷有無(wú)廢料，達(dá)到保護(hù)模具和產(chǎn)品的目的，能夠滿足高速精沖機(jī)高頻次工作下的檢測(cè)要求；該方法檢測(cè)精度高，檢測(cè)速度快，且自動(dòng)化程度高，能夠節(jié)省大量的人力物力，并且提高設(shè)備的使用壽命。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的裝置框圖；

圖3是本發(fā)明確定有效區(qū)域的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)方法，包括以下步驟：

S1、精沖機(jī)沖壓完成后，吹氣裝置清除待檢測(cè)表面的廢料，啟動(dòng)熱成像儀對(duì)待檢測(cè)表面進(jìn)行掃描，得到待檢測(cè)表面有效區(qū)域的圖像和溫度梯度信息；

步驟S1中熱成像圖像和溫度梯度選取的有效區(qū)域的確定方法具體為：

熱成像儀中部對(duì)準(zhǔn)的有效區(qū)域是廢料出現(xiàn)會(huì)影響加工的區(qū)域，僅對(duì)這個(gè)區(qū)域進(jìn)行處理識(shí)別就行，因此，可以設(shè)定好程序在掃描檢測(cè)時(shí)裁取適當(dāng)?shù)膮^(qū)域，在檢測(cè)工作開始后，可以通過對(duì)預(yù)設(shè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)來(lái)減少熱成像儀要掃描的區(qū)域面積，能夠提高精度和減少時(shí)間。截取區(qū)域可以通過在第一次獲取圖像之后對(duì)圖像的平均灰度值進(jìn)行判斷，設(shè)整個(gè)圖像大小為MxN，圖像(i，j)處的灰度值為I_ij，平均灰度值可定義為：

由于監(jiān)測(cè)區(qū)域外(無(wú)效區(qū)域)的溫度較低，熱成像圖像上顏色較淺，其平均灰度值明顯高于檢測(cè)區(qū)域，因此可以通過找出圖像中的行平均灰度值來(lái)確定有效區(qū)域的具體位置。其具體實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

S2、熱成像儀將得到的圖像和溫度梯度信息傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)溫度梯度信息計(jì)算最高溫度和最低溫度的差值，并將差值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較；若差值大于預(yù)設(shè)值，則表示待檢測(cè)表面有廢料存在，需要停機(jī)檢查；若差值不大于預(yù)設(shè)值，則表示待檢測(cè)表面沒有廢料，刪除圖像和溫度梯度信息。

步驟S2中預(yù)設(shè)值的確定方法具體為：

模具在高速精沖機(jī)工作時(shí)，溫度上升幅度不大，廢料來(lái)源于剪切區(qū)，精沖機(jī)在剪切的過程中剪切區(qū)的溫度升高，剪切區(qū)在精沖過程中平均溫度升高的計(jì)算公式為：

Δt＝ΔQ/(V·r·c)

其中，ΔQ指的是產(chǎn)生的熱量，即總沖裁功；V為剪切區(qū)面積；r為板料密度；c為板料比熱容；

將剪切區(qū)面積最小的剪切區(qū)的最小溫度升高值作為待檢測(cè)表面進(jìn)行溫度比較的預(yù)設(shè)值。

該方法在完成溫度比較后，還包括以下步驟：

S3、若待檢測(cè)表面有廢料存在，則停機(jī)檢查，將待檢測(cè)表面的圖像和溫度梯度信息發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，并對(duì)其進(jìn)行后續(xù)研究。

步驟S1中吹氣裝置清除待檢測(cè)表面的廢料后，控制熱成像儀拍照的信號(hào)由計(jì)算機(jī)發(fā)出。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)裝置，包括：

吹氣裝置，用于清除待檢測(cè)表面的廢料；

紅外熱像儀，設(shè)置在待檢測(cè)表面上方，用于對(duì)待檢測(cè)表面進(jìn)行掃描，得到待檢測(cè)表面的圖像和溫度梯度信息；

計(jì)算機(jī)，與紅外熱像儀相連，用于獲取紅外熱像儀采集到的圖像和溫度梯度信息，根據(jù)溫度梯度信息計(jì)算最高溫度和最低溫度的差值，并將差值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較；若差值大于預(yù)設(shè)值，則表示待檢測(cè)表面有廢料存在，需要停機(jī)檢查；若差值不大于預(yù)設(shè)值，則表示待檢測(cè)表面沒有廢料，刪除圖像和溫度梯度信息；

數(shù)據(jù)庫(kù)，與計(jì)算機(jī)相連，用于存儲(chǔ)圖像、溫度梯度信息和檢測(cè)結(jié)果。

紅外熱像儀包括：

紅外鏡頭，接收和匯聚被測(cè)表面發(fā)射的紅外輻射；

紅外探測(cè)器組件，將熱輻射型號(hào)變成電信號(hào)；

電子組件，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理。

該裝置還包括設(shè)置在計(jì)算機(jī)和紅外熱像儀中間的觸發(fā)開關(guān)。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，通過使用紅外熱像儀對(duì)模具待檢測(cè)表面拍照，獲取表面溫度分布信息，來(lái)檢測(cè)表面廢料是否存在。實(shí)現(xiàn)了廢料的智能在線檢測(cè)和模具的保護(hù)，也提高了生產(chǎn)的效率和自動(dòng)化程度，便于實(shí)現(xiàn)信息化集成。

整套高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)裝置包括以下裝備：

工作臺(tái)，實(shí)際設(shè)備中已經(jīng)配備用于安裝模具的工作臺(tái)；

紅外熱像儀：其功能主要是通過掃描表面，獲取表面光圖像和溫度分布，包括紅外鏡頭、紅外探測(cè)器組件、電子組件、顯示組件和軟件部分等。紅外鏡頭用于接收和匯聚被測(cè)物體發(fā)射的紅外輻射；紅外探測(cè)器組件用于將熱輻射型號(hào)變成電信號(hào)；電子組件用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理；顯示組件用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成可見光圖像；軟件用于處理采集到的溫度數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)和圖像。

觸發(fā)開關(guān)：觸發(fā)開關(guān)的主要作用是在吹氣過程結(jié)束后觸發(fā)紅外熱像儀進(jìn)行拍照掃描。

高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)裝置，可以用來(lái)完成掃描表面，獲取表面光圖像和溫度分布，從而用來(lái)判斷模具表面是否存在廢料，反饋給計(jì)算機(jī)。

整套裝置進(jìn)行高速精沖機(jī)模具表面廢料智能在線檢測(cè)的步驟如下：

(1)沖壓完成后，吹氣裝置工作結(jié)束觸發(fā)開關(guān)觸動(dòng)熱成像儀啟動(dòng)進(jìn)行拍照；

(2)熱成像儀將圖片和溫度梯度信息傳遞到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過計(jì)算最大溫度與最低溫度的差值，并將其與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若差值超過預(yù)設(shè)值，則說明模具表面有廢料存在，則應(yīng)停機(jī)檢查，若沒有超過預(yù)設(shè)值，則說明模具表面沒有廢料，刪除圖片和溫度值。

(3)若模具表面存在廢料，則停機(jī)檢查，并將圖片和溫度數(shù)據(jù)保存，方便進(jìn)行后續(xù)研究，若無(wú)廢料，則直接刪除圖片和數(shù)據(jù)。

步驟(3)中所述的結(jié)果保存方法為：

在廢料在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即計(jì)算機(jī)中建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，將有廢料存在的圖片和數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于后期進(jìn)行廢料不易清除部位的分析。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。