课程设计----液压机水平偏移检测系统.docx

液压机活动横梁水平方向偏移在线检测系统研究和开发第一章：课题研究综述1.1 课题研究概述液压机（又名：油压机）利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，其是目前宇宙、航空、原子能、汽车、船舶等工业中必不可少的关键设备。也是重型机械制造业的重要设备，它对于一个国家的国防工业及重型机械制造业等领域的技术水平与生产率有着关键的作用，是一个国家工业化程度和经济，国防实力的重要标志之一。 1-1大型液压锻造机液压机除用于锻压成型外，也可用于矫正、压装、打包、压块和压板等。其工作原理如下：大、小柱塞的面积分别为S2、S1，柱塞上的作用力分别为F2、F1。根据帕斯卡原理，密闭液体压强各处相等，即：F2/S2=F1/S1=P；F2=F1(S2/S1)。表示液压的增益作用，与机械增益一样，力增大了，但功率不增益，因此大柱塞的运动距离是小柱塞运动距离的S1/S2倍。如下图1-2： 1-2液压机原理由上图1-2我们可以知道液压机活动部件沿导向装置来回运动的方向为其工作方向，而其它方向的运动则称为液压机活动部件非工作方向的偏移。300MN模锻液压机是目前我国，也是亚洲最大的模锻液压机，其活动横梁沿导向装置垂直运动，因此，活动横梁非工作方向的偏移即水平方向偏移。 液压机长时间运行后会造成活动横梁与导向装置的摩擦磨损严重，再加上工作过程巨大载荷下的剧烈振动、冲击的影响，活动横梁很容易发生水平方向偏移。其将影响模具合模精度，影响锻件质量，并产生载荷奇异传递和巨大的偏载附加内力，直接影响大型构件受力状况和水压机的强度、刚度，造成机体磨损不均匀，缩短机体寿命，严重时损坏产品、压坏模具，甚至损坏液压机本体，给国家和企业造成重大损失。 由于模锻液压机活动横梁水平方向偏移检测及调整大多以人为主,这种检测方法工作量大,精度低,缺乏科学性。同时国内外对于大型锻造液压机活动部件非工作方向偏移缺乏有效的检测手段，该方面的研究工作也未见任何公开报导。由于缺少活动横梁水平方向偏移的在线检测数据资料，对于研究大惯量多约束活动横梁空间受控运动规律、避免水压机活动横梁水平方向偏移而产生巨大的偏心载荷、优化水压机锻造工艺过程、提高产品质量带来了困难。因此，活动横梁的水平方向偏移在线检测系统的开发与研究是非常必要的。然而，模锻液压机具有结构巨大，现场环境恶劣，干扰严重，活动部件行程长，冲击、振动剧烈，信号传输线路长，控制系统的布线受到诸多限制等特点，常规的检测方法与手段难以适应其特殊的工作环境。因此，为了实现模锻液压机特殊环境下的活动横梁水平方向偏移检测功能，本课题组研究了一种非接触式(机器视觉)活动横梁水平方向偏移检测系统。1.2 本文研究内容及结构 第一章：课题研究综述。简单介绍了液压机，论述了本课题来源背景及意义，提出了开发一种液压机活动横梁水平方向偏移在线检测系统的必要性。 第二章：液压机活动横梁水平方向偏移在线检测系统方案设计。首先介绍了基于本课题研究的机器视觉。对在线检测系统的总体方案进行了设计，提出其功能技术指标。第三章：对本课题设计使用的重要模块传感器部分介绍分析并详细比较三种传感器的优缺点，选定最合理的传感器以及选定系统的通讯方式。第四章：活动横梁便宜在线检测系统硬件设计与实现。通过系统设计计算，完成了检测系统机械结构及电气控制系统设计。并详细介绍了系统主要元器件的选型及参数。第五章：液压机活动横梁水平方向偏移视觉检测方法软件设计与实现。介绍了视觉检测系统软件的总体设计思路，并从图像分割、自动标定、目标物定位三方面对视觉检测系统的功能进行了设计与研究，提出了一种新的图像分割方法、一种基于网斑特征值的分割评价指标和相机曝光时间调整新方法，并实现了系统自动标定和目标物定位计算。 第六章：全文总结与展望。第二章 水平偏移检测系统的方案设计 300MN模锻液压机工业现场情况复杂，为研制一套高可靠性、高灵活性的活动横梁水平方向偏移检测系统，本章结合检测需求，首先对检测系统的重要模块—机器视觉做了一个简单的介绍与应用的参考，并提出了一些功能技术指标，围绕这些指标，完成系统的总体方案设计。2.1 机器视觉的简介 机器视觉主要研究用计算机来模拟人的视觉功能从客观事物的图像中提取信息进行处理并加以理解最终用于实际检测、测量和控制。一个典型的工业机器视觉应用系统包括光源、光学系统、图像捕捉系统、图像数字化模块、数字图像处理模块智能判断决策模块和机械控制执行模块。如下图2-1所示：首先采用CCD摄机或其它图像拍摄装置将目标转换成图像信号，然后转变成数字化信号传送给专用的图像处理系统，根据像素分布、亮度和颜色等信息，进行各种运算来抽取目标的特征，根据预设的容许度和其他条件输出判断结果。被测目标 2-1典型的工业机器视觉组成1：机器视觉系统的特点 值得一提的是：广义的机器