CN103433623A - 一种毛化点间距的校准方法、装置及毛化加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例中提供了一种毛化点间距的校准方法、装置及毛化加工设备，通过相机获取毛化点间距的图像数据,将所述图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量,测量毛化点间距，并计算毛化点间距与预设间距的差值，当所述差值大于误差阈值时，通过数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整，实现了自动化的毛化点间距的校准，校准精度高，操作方便。

Description

一种毛化点间距的校准方法、装置及毛化加工设备

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种毛化点间距的校准方法、装置及毛化加工设备。

背景技术

轧辊表面粗糙度大小直接影响着带钢的冲压成形性，而冷轧带钢表面的粗糙度完全是由毛化后轧辊的表面粗糙度和峰值数复制传递形成的，所以轧辊表面毛化处理技术及质量的好坏直接影响到冷轧用板的使用情况。目前常用的轧辊毛化技术有：喷丸毛化、激光毛化、电子束毛化和电火花毛化。其中，激光毛化是将高能量、高重复频率的脉冲激光束聚焦在轧辊表面，形成微小溶池，在侧吹气体和离心力作用下形成微凸凹体，超快速冷却获得硬度极高的毛化点阵。

在现有的激光毛化工艺中，毛化点间距的测量及校准是至关重要的环节，毛化点间距直接影响着毛化品质及效率。现有技术中，毛化点间距的测量及校准方法主要依赖人工，存在的技术问题为费时费力、效率低和精度差。

发明内容

本发明实施例提供的一种毛化点间距的校准方法、装置及毛化加工设备，用以解决毛化点间距校准费时费力、效率低和精度差的问题，实现自动化、精度高的毛化点间距校准方法。

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种毛化点间距的校准方法，包括：

通过相机获取毛化点间距的图像数据；

将所述图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量；

测量毛化点间距，并计算毛化点间距与预设间距的差值；

当所述差值大于误差阈值时，通过数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整。

一种毛化点间距的校准装置，包括：

获取模块，用于通过相机获取毛化点间距的图像数据；

发送模块，用于将所述获取模块获取的所述图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量；

测量模块，用于测量毛化点间距，并计算测量出的毛化点间距与预设间距的差值；

调节模块，用于当所述测量模块计算出的所述差值大于误差阈值时，通过数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整。

一种毛化加工设备，包括：数控轧辊机床、至少两个激光头、相机、图像采集卡、工控机和控制机构，所述激光头、相机、图像采集卡、工控机和控制机构安装于所述数控轧辊机床之上，所述数控轧辊机床可使轧辊围绕中心轴线旋转，所述激光头可沿轧辊的侧母线做水平移动，并在轧辊表面加工无重叠轨迹的螺旋线，所述相机安装于激光头之上，镜头方向垂直于轧辊表面，并可跟随所述激光头沿轧辊的侧母线做水平移动，控制机构可控制激光头的水平位置，

其中，所述相机用于获取毛化点间距的图像数据，所述图像采集卡用于将所述获取模块获取的所述图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量，所述工控机用于测量毛化点间距，并计算测量出的毛化点间距与预设间距的差值，所述数控系统用于当所述测量模块计算出的所述差值大于误差阈值时，对毛化激光头的间距进行相应调整。

通过本发明实施例中提供了一种毛化点间距的校准方法、装置及毛化加工设备，通过相机获取毛化点间距的图像数据,将所述图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量,测量毛化点间距，并计算毛化点间距与预设间距的差值，当所述差值大于误差阈值时，通过数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整，实现了自动化的毛化点间距的校准，校准精度高，操作方便。另外，通过相机安装于激光头之上，拍摄毛化点间距的图像数据实现了对毛化加工区域的毛化点间距图像快速、精确的捕捉。采用机器视觉实现了间距的自动化测量，减少了人为引起的误差，通过数控系统实现了激光头机械位置的自动化精确调整，解决了人工操作不便的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中提供的一种场景示意图；

图2是本发明实施例中提供的一种毛化点间距的校准方法流程图；

图3是本发明实施例中提供的一种毛化点间距的校准装置；

图4是本发明实施例中提供的一种毛化加工设备。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，为本发明实施例的一种应用场景，以双毛化激光头的机床为例，该机床包括轧辊110、机床顶尖120、毛化激光头130、相机140、托板150、数控模块160和工控机170。毛化激光头130安装于托板150。机床顶尖120可使轧辊围绕中心轴线旋转，毛化激光头130可沿轧辊的侧母线做水平移动，并在轧辊表面加工无重叠轨迹的螺旋线，相机140安装于激光头之上，镜头方向垂直于轧辊表面，并可跟随毛化激光头130沿轧辊的侧母线做水平移动，数控模块160可控制激光头的水平位置。

本发明实施例中提供了一种毛化点间距的校准方法，方法流程图，如图2所示：

步骤201、通过相机获取毛化点间距的图像数据；

其中，相机可以包括CCD电荷耦合元件型相机或CMOS互补金属氧化物半导体型相机，CCD相机和CMOS相机具有长焦距，高精度，高动态响应，成像清晰，易操作等特点，可以方便的拍摄到毛化点间距的图像数据。

相机拍摄的时机为轧辊毛化加工后，相机拍摄任意相邻毛化点的图像。另外，相机拍摄的时机还可以为轧辊毛化之前，毛化激光头处于机械零位时，相机拍摄毛化激光头在轧辊上投射的出光点的图像，用于零位校正。

步骤202、将图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量；

其中，可将图像数据发送至工控机上的图像处理系统或通过图像采集卡将图像数据发送至工控机，采集卡可把图像数据转换为数据阵列，该数据阵列可被数字化存贮、处理、增强。图像处理系统可以为工控机上的一软件平台，例如：OpenCV软件、Matlab软件等。

步骤203、测量毛化点间距，并计算毛化点间距与预设间距的差值；

其中，可通过机器视觉的方法测量毛化点间距，对于相机拍摄了多幅图像数据的，可以测量多个毛化点间距值取平均，将平均值作为测量出的毛化点间距，例如：轧辊毛化加工后，相机随机采样拍摄多个位置相邻毛化点的图像，计算多个毛化点间距值取平均，将平均值作为测量出的毛化点间距。轧辊毛化的峰值数PC值（单位长度峰值数）是衡量毛化效果的一个重要参数，其可通过预设间距进行调整，相应地，对于不同的毛化工艺要求，预设不同的毛化点间距。对于零位校正的情况，测量出毛化激光头在轧辊上投射的出光点的间距。

步骤204、当所述差值大于误差阈值时，通过数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整。

其中，对于轧辊毛化加工后，相机取样拍摄测量出的相邻毛化点间距，当其与预设间距的差值大于误差阈值时，可通过向数控系统发送指令，由数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整，例如：设置误差阈值为0.01mm，当测量出的毛化点间距与预设间距的差值小于或等于0.01mm时，可认为测量出的毛化点间距满足预设要求，反之，这需要通过控制数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整，以使得毛化加工后的毛化点间距满足预设要求。对于零位校正的情况，判断毛化激光头在轧辊上投射的出光点的间距与零值的误差是否大于误差阈值，例如：设置误差阈值为0.01mm，当测量出的毛化激光头在轧辊上投射的出光点的间距小于或等于0.01mm时，可认为满足零位校准要求，反之，需要通过控制数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整，以使得毛化激光头在机械零位时符合零位校准的条件。

通过本发明实施例中提供了一种毛化点间距的校准方法，通过相机获取毛化点间距的图像数据,将所述图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量,测量毛化点间距，并计算毛化点间距与预设间距的差值，当所述差值大于误差阈值时，通过数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整，实现了自动化的毛化点间距的校准，校准精度高，操作方便。另外，通过相机安装于激光头之上，拍摄毛化点间距的图像数据实现了对毛化加工区域的毛化点间距图像快速、精确的捕捉。采用机器视觉实现了间距的自动化测量，减少了人为引起的误差，通过数控系统实现了激光头机械位置的自动化精确调整，解决了人工操作不便的问题。

本发明实施例中同时提供了一种毛化点间距的校准装置，该装置结构如图3所示，包括：

获取模块310，用于获取毛化点间距的图像数据；获取模块310可用相机来实现。

发送模块320，用于将所述获取模块310获取的所述图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量；

测量模块330，用于测量毛化点间距，并计算测量出的毛化点间距与预设间距的差值；

调节模块340，用于当所述测量模块330计算出的所述差值大于误差阈值时，对毛化激光头的间距进行相应调整。调节模块340可用数控系统来实现。

调节模块340，具体可以包括：

数字处理单元341，用于通过机器视觉对毛化点间距的图像数据进行数字处理；

距离计算单元342，用于根据所述数字处理单元341的数字处理结果，计算毛化点间距。

本发明实施例中同时提供了一种毛化加工设备，该设备如图4所示，包括：

机床床身410、至少两个激光头420、相机430、图像采集卡440、工控机450和控制机构460，所述激光头、相机、图像采集卡、工控机和控制机构安装于所述机床床身之上，轧辊可围绕中心轴线旋转，所述激光头可沿轧辊的侧母线做水平移动，并在轧辊表面加工无重叠轨迹的螺旋线，所述相机安装于激光头之上，镜头方向垂直于轧辊表面，并可跟随所述激光头沿轧辊的侧母线做水平移动，控制机构可控制激光头的水平位置，

其中，所述相机用于获取毛化点间距的图像数据，所述图像采集卡用于将所述获取模块获取的所述图像数据发送至所述工控机，以进行毛化点间距测量，所述工控机用于测量毛化点间距，并计算测量出的毛化点间距与预设间距的差值，所述数控系统用于当所述测量模块计算出的所述差值大于误差阈值时，对毛化激光头的间距进行相应调整。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种毛化点间距的校准方法，其特征在于，包括：

通过相机获取毛化点间距的图像数据；

将所述图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量；

测量毛化点间距，并计算毛化点间距与预设间距的差值；

当所述差值大于误差阈值时，通过数控系统对毛化激光头的间距进行相应调整。

2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，毛化点间距为轧辊毛化加工后，轧辊轴向任意相邻毛化点的间距。

3.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述相机包括CCD电荷耦合元件型相机或CMOS互补金属氧化物半导体型相机。

4.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述测量毛化点间距，包括：

通过机器视觉对毛化点间距的所述图像数据进行数字处理；

根据数字处理结果，计算毛化点间距。

5.一种毛化点间距的校准装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取毛化点间距的图像数据；

发送模块，用于将所述获取模块获取的所述图像数据发送至图像处理系统，以进行毛化点间距测量；

测量模块，用于测量毛化点间距，并计算测量出的毛化点间距与预设间距的差值；

调节模块，用于当所述测量模块计算出的所述差值大于误差阈值时，对毛化激光头的间距进行相应调整。

6.根据权利要求5所述的校准装置，其特征在于，所述调节模块，包括：

数字处理单元，用于通过机器视觉对毛化点间距的图像数据进行数字处理；

距离计算单元，用于根据所述数字处理单元的数字处理结果，计算毛化点间距。

7.一种毛化加工设备，其特征在于，包括：数控轧辊机床、至少两个激光头、相机、图像采集卡、工控机和控制机构，所述激光头、相机、图像采集卡、工控机和控制机构安装于所述数控轧辊机床之上，所述数控轧辊机床可使轧辊围绕中心轴线旋转，所述激光头可沿轧辊的侧母线做水平移动，并在轧辊表面加工无重叠轨迹的螺旋线，所述相机安装于激光头之上，镜头方向垂直于轧辊表面，并可跟随所述激光头沿轧辊的侧母线做水平移动，控制机构可控制激光头的水平位置，

其中，所述相机用于获取毛化点间距的图像数据，所述图像采集卡用于将所述获取模块获取的所述图像数据发送至所述工控机，以进行毛化点间距测量，所述工控机用于测量毛化点间距，并计算测量出的毛化点间距与预设间距的差值，所述数控系统用于当所述测量模块计算出的所述差值大于误差阈值时，对毛化激光头的间距进行相应调整。

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