CN106680245A - 一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置 - Google Patents

一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106680245A
CN106680245A CN201611065070.0A CN201611065070A CN106680245A CN 106680245 A CN106680245 A CN 106680245A CN 201611065070 A CN201611065070 A CN 201611065070A CN 106680245 A CN106680245 A CN 106680245A
Authority
CN
China
Prior art keywords
drawing die
wire drawing
laser
laser diffractometry
diffraction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611065070.0A
Other languages
English (en)
Inventor
杨萍
张玉杰
兀旦晖
李秦君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN201611065070.0A priority Critical patent/CN106680245A/zh
Publication of CN106680245A publication Critical patent/CN106680245A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4788—Diffraction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined

Landscapes

  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置，该方法包括：激光束射入拉丝模内孔，经过透射后在接收屏上产生衍射图像，分析衍射图像将检测出拉丝模的内孔结构；该装置包括：本体；所述本体上设有激光器、检测平台及接收屏，所述检测平台设置在激光器的正前方；所述接收屏设置在检测平台的正前方。本方法通过激光衍射法能够快速、准确地检测拉丝模的缺陷，该方法简便快捷，易于操作；本装置在本体上设置激光器和接收屏，通过调节检测平台的角度即可得到衍射图像，相对于进口的检测设备，价格低廉，维修方便，性价比高；本装置通过设置控制器，只需启动按钮即可快速检测出拉丝模的缺陷，使用方便。

Description

一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置
技术领域
本发明属于拉丝模检测领域，具体涉及一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置。
背景技术
拉丝模是生产金属线材的重要工具之一，拉丝模是由很脆的材料制造的，当受到来自拉丝方向的机械冲击时，会产生一定类型的断裂，甚至有微小的缺口。同时也会出现压缩角和定径区不在同一轴线的情况，破坏拉丝模的最佳孔型参数，导致拉丝模出现缺陷。
拉丝模的质量优劣将直接影响金属丝材的产量和质量。如果拉丝模在使用过程中受到振动或者磨损，导致拉丝模的内孔结构发生变化而没有及时检测出来，将会给生产企业带来不可弥补的损失。现有的拉丝模的缺陷检测方法主要有全息干涉法及散斑相关法，但目前没有任何定量的拉丝模质量检测方法。
发明内容
为了实现拉丝模缺陷的定量检测，本发明提供了一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法，所述方法包括：激光束射入拉丝模内孔，经过透射后在接收屏上产生衍射图像，分析衍射图像将检测出拉丝模的内孔结构。
作为本发明的一个优选实施例，当检测拉丝模内孔是否含有微小缺口时，所述分析衍射图像的方法包括：观察衍射图像，若衍射图像为椭圆形， 则拉丝模内孔含有微小缺口；若衍射图像为圆形，则拉丝模内孔完好无损。
作为本发明的一个优选实施例，当检测拉丝模内孔的圆度时，所述分析衍射图像的方法包括：采集衍射图像并利用数字图像处理对其进行圆度计算，将得到拉丝模的圆度信息。
一种基于激光衍射法的拉丝模检测装置，包括：本体；所述本体上设有激光器、检测平台及接收屏，所述检测平台设置在激光器的正前方；所述接收屏设置在检测平台的正前方。
作为本发明的一个优选实施例，所述激光器的前方还设置一扩束镜。
作为本发明的一个优选实施例，所述接收屏上设有图像传感器，所述图像传感器的输出端还连接有处理器。
作为本发明的一个优选实施例，还包括控制器，所述控制器的输出端与处理器的输入端连接。
作为本发明的一个优选实施例，所述检测平台上设有用于调节拉丝模角度的调节装置。
作为本发明的一个优选实施例，还包括控制器，所述控制器的输出端与调节装置的输入端连接。
作为本发明的一个优选实施例，所述调节装置还包括一步进电机，所述控制器的输出端与步进电机的输入端连接。
本发明的有益效果：
1.本方法通过激光衍射法能够快速、准确地检测拉丝模的缺陷，该方法简便快捷，易于操作；
2.本装置在本体上设置激光器和接收屏，通过调节检测平台的角度即可得到衍射图像，相对于进口的检测设备，价格低廉，维修方便，性价比 高；
3.本装置通过设置控制器，只需启动按钮即可快速检测出拉丝模的缺陷，使用方便。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是拉丝模的结构示意图。
图3是圆度检测最小二乘圆拟合原理图。
图4是第一组拉丝模衍射图像的二值图。
图5是第二组拉丝模衍射图像的二值图。
图6是第一组拉丝模衍射图像的圆度值。
图7是第二组拉丝模衍射图像的圆度值。
其中：1.本体；2.激光器；3.扩光镜；4.检测平台；5.接收屏；6.处理器；7.调节装置；8.步进电机；9.控制器；10.显示屏。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
重点指出，为了描述准确，便于理解，依据日常习惯，本发明将激光射出的方向定义为前方。
本发明提供了一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法，该方法包括：激光束射入拉丝模内孔，经过透射后在接收屏上产生衍射图像，分析衍射图像将检测出拉丝模的内孔结构。
其中，当检测拉丝模内孔是否含有微小缺口时，分析衍射图像的方法 包括：观察衍射图像，若衍射图像为椭圆形，则拉丝模内孔含有微小缺口；若衍射图像为圆形，则拉丝模内孔完好无损。
其中，当检测拉丝模内孔的圆度时，分析衍射图像的方法包括：采集衍射图像并利用数字图像处理对其进行圆度计算，将得到拉丝模的圆度信息。
下面以目前最常用的“直线型”拉丝模，简述拉丝模缺陷检测的原理。“直线型”拉丝模的轴向剖面如图2所示，按照金属线材拉拔的先后顺序，拉丝模的结构可以分为入口锥、压缩锥、定径带、出口锥等四部分，为了清楚的描述，分别用A、B、C、D表示，β、γ和α分别表示入口锥、压缩锥和出口锥与轴向的夹角。
1.激光衍射检测微小缺口的工作原理
由光学原理可知，当平行的激光束入射到含有微小缺口的孔径时，经过透射后就可接收到产生的衍射光场。若接收平面与微小缺口所在的平面足够远，则接收平面上所获得的光场即为微小的远场衍射。
设φ(x，y)为微小缺口的孔径函数，其接收平面上的衍射场分布可表示为
记为φ(x，y)的傅里叶变换，且由此可得接收平面上的衍射场强度为
由式(2)可以看到，若已知孔径函数及其傅立叶变换，就可以确定衍射场的强度分布。相反，如果通过采集衍射图像获得了I(fx，fy)的分布，则可由式(2)反演出到函数。
若拉丝模内孔含有圆形孔洞时，激光通过拉丝模内孔时存在光程差，将演变形成一椭圆形孔径，经过推导，其强度分布
其中P(n，m)为关于n，m的复杂函数，n、m为整数；2a′，2b分别是形成的椭圆孔衍射的孔径的长短轴。
2.基于激光衍射的圆度检测原理
拉丝模中定径带的作用是最终控制拉拨后的钢丝直径的圆度、伸直性和平滑光亮的表面状态。因此，定径带必须保证其圆度、光滑度等。为了检测拉丝模孔径中定径带的光滑度和圆度，可以利用激光束平行入射到定径区而产生衍射现象，通过采集CCD衍射图像，对衍射的图像做预处理后，利用数字图像处理理论计算衍射的圆度，进而判断定径带的工作状态是否有缺陷。
如图3，最小二乘圆拟合是以一个理想圆沿实际轮廓的趋向设置，使实际轮廓上各点至该理想圆的偏距的平方和为最小，如图2所示。设有m个测量值，其极坐标为Pi(ri，θi)(i＝1，2，…，m)。设O1为坐标原点，令最小二乘圆的圆心为O(a，b)，r为最小二乘圆的半径，e是坐标原点到最小二乘圆的偏心距，各测量点Pi到最小二乘圆圆周的径向偏差记作εi，各测量点Pi的测量半径为ri，Pi到坐标原点的连线O1Pi与极轴的夹角为
由图2中的几何关系可以推导出
当e＜＜r时，则(1)可以简化为εi＝ri-r-ecos(θi-φ)。由于ecos(θi-φ)＝e(cosφcos θi+sinφsin θi)，由图2的几何关系可知a＝ecosφ，b＝esinφ，所以ecos(θi-φ)＝a cos θi+b sin θi，则εi＝ri-r-a cos θi-b sin θi。本专利采用相对代数距离法为目标函数建立如下模型：
由和分别计算得到圆心坐标(a，b)和半径r。
可以根据圆形表面起伏波动比，也就是把不同样本集中的方差D(r)与r的比值作为被检测图像的主要圆度指标，用来表达边缘离散点对于理想圆周的波动程度。同时为了能在闭合区域面积不同的图像之间进行圆度比较，采用新的圆度描述公式
参照图1，本发明还公开了一种基于激光衍射法的拉丝模检测装置，包括：本体；本体上设有激光器、检测平台及接收屏，检测平台设置在激光器的正前方；接收屏设置在检测平台的正前方。其中，检测平台用于放置拉丝模并用于实现扩展后的激光束射入拉丝模内孔产生衍射；接收屏用于接收衍射图像。激光器优选He-Ne激光器。
优选激光器的前方还设置一扩束镜，扩束镜用于扩展激光束的直径；优选接收屏上设有图像传感器，图像传感器的输出端还连接有处理器，图像传感器优选CCD摄像图。
该装置还包括控制器，控制器的输出端与处理器的输入端连接。优选该控制器上还设置有显示屏。优选检测平台上设有用于调节拉丝模角度的调节装置。优选控制器的输出端与调节装置的输入端连接。上述的调节装置还包括一步进电机，控制器的输出端与步进电机的输入端连接。
测量装置选用He-Ne激光器，通过扩束镜再入射到拉丝模孔。扩束镜的功能是降低激光束的发散角，进而使激光器聚焦光斑更小。主控制器通过控制步进电机实现调节拉丝模入射角度。在CCD上采集衍射图样，通过USB接口送到上位机进行图像处理，从而计算出拉丝模的孔型参数。
使用本发明的检测装置和检测方法，将拉丝模分两组分别进行测试，具体结果及分析如下：
采集的两组衍射图样经滤波后的二值化图像如图4、图5所示；通过公式(6)计算得出图4、图5两幅图的C值，分别为95％和73％，结果如图6、图7所示。
由计算结果可知，(a)组的拉丝模的工作状态要好，而(b)组拉丝模内部明显有缺陷。为了量化评定拉丝模的质量等级，引入模具质量等级评价值，记作v。设跟拉丝模具质量等级相关的参数有n个，记作x1，x2，…，xn，,其权重系数分别为w1，w2，…，wn，其中wi∈[0，1]，则v可以表示为
通过查阅大量资料可知，拉丝模的孔型结构主要受定径区直径、定径区长度、压缩锥锥角、压缩区长度、模孔圆度等参数的影响，根据(7)式推导出拉丝模的质量等级评价值
(8)式中，ei为相应参数的测量值与理想值之间的偏差。由(8)计算得到如下表所示的拉丝模的质量等级评价值。
从上表可以看出拉丝模a的内孔状态正常，而拉丝模b的质量等级评价值已经远远低于0.95，说明内表面已经出现不同程度的缺陷。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法，其特征在于，所述方法包括：激光束射入拉丝模内孔，经过透射后在接收屏上产生衍射图像，分析衍射图像将检测出拉丝模的内孔结构。
2.根据权利要求1所述的基于激光衍射法的拉丝模检测方法，其特征在于，分析衍射图像，若衍射图像为椭圆形，则拉丝模内孔含有微小缺口；若衍射图像为圆形，则拉丝模内孔完好无损。
3.根据权利要求1所述的基于激光衍射法的拉丝模检测方法，其特征在于，分析衍射图像并利用数字图像处理对其进行圆度计算，将得到拉丝模的圆度信息。
4.一种基于激光衍射法的拉丝模检测装置，包括：本体，其特征在于，所述本体上设有激光器、检测平台及接收屏，所述检测平台设置在激光器的前方；所述接收屏设置在检测平台的前方。
5.根据权利要求4所述的基于激光衍射法的拉丝模检测装置，其特征在于，所述激光器的前方还设置一扩束镜。
6.根据权利要求4或5所述的基于激光衍射法的拉丝模检测装置，其特征在于，所述接收屏上设有图像传感器，所述图像传感器的输出端还连接有处理器。
7.根据权利要求6所述的基于激光衍射法的拉丝模检测装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器的输出端与处理器的输入端连接。
8.根据权利要求4或5所述的基于激光衍射法的拉丝模检测装置，其特征在于，所述检测平台上设有用于调节拉丝模角度的调节装置。
9.根据权利要求8所述的基于激光衍射法的拉丝模检测装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器的输出端与调节装置的输入端连接。
10.根据权利要求9所述的基于激光衍射法的拉丝模检测装置，其特征在于，所述调节装置还包括一步进电机，所述控制器的输出端与步进电机的输入端连接。
CN201611065070.0A 2016-11-28 2016-11-28 一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置 Pending CN106680245A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611065070.0A CN106680245A (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611065070.0A CN106680245A (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106680245A true CN106680245A (zh) 2017-05-17

Family

ID=58866173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611065070.0A Pending CN106680245A (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106680245A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109365567A (zh) * 2018-09-28 2019-02-22 陕西科技大学 一种基于激光衍射的拉丝模内孔参数测量装置及测量方法
CN113720266A (zh) * 2021-08-27 2021-11-30 西安电子科技大学 基于光学傅里叶变换的电路板过孔沉铜质量检测方法
CN116026858A (zh) * 2023-03-29 2023-04-28 常州申立通模具有限公司 一种多类型模具用抛光面检测设备
CN116804571A (zh) * 2023-08-18 2023-09-26 山东众志电子有限公司 基于人工智能的纤维类拉丝异常状态检测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103090805A (zh) * 2013-02-27 2013-05-08 陕西科技大学 一种拉丝模孔径测量装置及其测量方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103090805A (zh) * 2013-02-27 2013-05-08 陕西科技大学 一种拉丝模孔径测量装置及其测量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李喜德 等: "微小缺口/孔洞的激光衍射无损检测", 《力学学报》 *
杨萍 等: "基于激光衍射的拉丝模孔径测量系统设计", 《煤矿机械》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109365567A (zh) * 2018-09-28 2019-02-22 陕西科技大学 一种基于激光衍射的拉丝模内孔参数测量装置及测量方法
CN113720266A (zh) * 2021-08-27 2021-11-30 西安电子科技大学 基于光学傅里叶变换的电路板过孔沉铜质量检测方法
CN116026858A (zh) * 2023-03-29 2023-04-28 常州申立通模具有限公司 一种多类型模具用抛光面检测设备
CN116804571A (zh) * 2023-08-18 2023-09-26 山东众志电子有限公司 基于人工智能的纤维类拉丝异常状态检测方法
CN116804571B (zh) * 2023-08-18 2023-12-08 山东众志电子有限公司 基于人工智能的纤维类拉丝异常状态检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106680245A (zh) 一种基于激光衍射法的拉丝模检测方法及装置
CN102410811B (zh) 一种弯管参数的测量方法和系统
CN106960468B (zh) 一种三维激光扫描点云精度评价方法
CN102253043B (zh) 一种单目ccd多角度纱线外观数字化分析方法
CN109115812A (zh) 一种焊缝底片缺陷识别方法及系统
Chu et al. Automatic identification of bullet signatures based on consecutive matching striae (CMS) criteria
CN102183213B (zh) 一种基于相位测量偏折术的非球面镜检测方法
CN108332689A (zh) 一种检测表面粗糙度和表面损伤的光学测量系统及方法
CN110017784A (zh) 一种卷曲钢卷端部在线质检装置和方法
CN102565072A (zh) 拉伸铝合金板表面裂纹立体视觉在线检测方法
CN101793840A (zh) 钻石切工参数测量方法及测量装置
Gapiński et al. Use of white light and laser 3d scanners for measurement of mesoscale surface asperities
AU644164B2 (en) Method for determining and controlling fiber luster properties
CN107504915B (zh) 埋地管道变形程度检测方法及埋地管道变形程度评价方法
CN101685197B (zh) 一种评价摄像机镜头切向畸变指标的方法
Gui et al. Object-based crack detection and attribute extraction from laser-scanning 3D profile data
CN106226314B (zh) 基于纱线截面周长的纱线条干均匀度测量方法
CN105678763A (zh) 一种稳定的直线/圆特征检测方法
CN103635793B (zh) 钻石的心形及丘比特光学效应的良否判定方法及其装置
US7570351B2 (en) Method and system for measuring the curvature of an optical surface
JP5197600B2 (ja) ２層３次元オブジェクトを単一視点方式の光学オムブルスコープによって非接触測定する方法
WO2021179400A1 (zh) 一种基于计算机视觉的装配过程几何参数自适应测量系统及方法
CN108225187A (zh) 一种基于波前传感的非球面透镜误差检测方法
CN116612176A (zh) 一种轧制棒线材剪切废料尺寸的测量方法和装置
CN107727013A (zh) 基于支持向量回归机的表面粗糙度测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170517