基于計算機視覺技術的金屬加工過程監測方法

黃 偉

（甘肅林業職業技術學院信息工程學院，甘肅 天水 741020）

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

1 計算機視覺技術金屬加工過程監測方法

計算機視覺技術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字監測。

1.1 計算機視覺技術下監測框架

計算機視覺監測技術在對金屬加工過程監測中的應用，主要由視覺測量與視覺監測兩部分組成。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據存儲等，視覺監測部分主要包括程序監測與控制、建模與互動、信息與組織等。在技術使用過程中，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變。經過轉變過后的圖像質量高，且受光電干擾較小。金屬加工過程監測主要由信號處理、監測以及計算機三個部分完成，其框架如圖1所示。

金屬加工過程監測的基本結構一部分為監測儀表監測裝置，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進行信號采集與測量；一部分由監測儀表與相應軟硬件結構裝置，這一部分主要由濾波、去噪處理系統以及傳感器組成；最后一部分主要用于對金屬加工過程進行實時監測并識別金屬狀態，主要由計算機、接口裝置以及傳感器組成。

圖1 金屬加工過程監測

1.2 實現金屬加工監測

計算機視覺技術金屬化工過程監測方法的核心為圖像采集與處理系統。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，并將圖像信息傳輸到計算機上對其進行儲存后，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字信號的轉化。通過低頻率波器濾波的模擬視頻信號在轉化成為連續模擬信號，通過采樣加持電路對連續模擬信號在時間下進行采樣，將其轉換成為離散模擬信號，最后由A/D轉換器轉換成為數字信號進行輸出。通過分析實際數據，在對基于計算機視覺技術的金屬加工過程監測方法研究過程中，其圖像采集流程如圖2所示：

圖2 圖像采集流程

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

表1 MV-VD120SM/SC CCD攝像頭主要參數

2 計算機視覺技術金屬加工過程監測方法應用

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 金屬微加工過程監測

微制造技術作為當代工業生產技術快速發展的突破口之一，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。計算機視覺技術金屬加工過程監測方法能夠將原本常規的金屬削加工技術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，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在在計算機顯示器上，能夠有效提高微加工技術精度。

2.2 高溫鍛件尺寸監測

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點，但是其設備成本較高，且會受到使用環境與位置的制約。因此，激光掃描法對設備要求較高，因此在使用率不高。而計算機視覺技術的應用，首先能夠解決其經濟效益問題，實現自動化鍛造，同時減少環境對測量的影響。

3 結語

為提高金屬加工過程監測效率，將計算機視覺技術與其監測過程相結合。通過對金屬加工過程的監測，結合計算機視覺技術對其整體監測技術進行改進，提高金屬加工工藝水平。計算機視覺技術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，更加貼近現代化生產需求，同時也證明了計算機視覺技術在金屬加工過程監測中的重要性。