CN107153063A - 一种金属材料的初步识别装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械技术领域，涉及一种金属材料的初步识别装置，其解决了现有金属材料识别方法的精度及效率均较低的问题。本识别装置包括平台，平台的前端转动设置有砂轮，平台上设置有能够带动该砂轮转动的驱动源一；砂轮的上方具有用于夹持金属材料的夹具，夹具通过驱动源二设置于平台上，驱动源二能够带动夹具朝向砂轮移动，使夹具上的金属材料能够与砂轮相接触；平台上设置有供金属材料与砂轮接触时产生的火花通过的通道，通道的侧面设置有能够对火花进行摄像采集的图像采集系统，图像采集系统连接有能够识别火花类型的图像识别系统。本发明可精确、快速地对金属材料进行识别。

Description

一种金属材料的初步识别装置
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种金属材料的初步识别装置。
背景技术
金属材料来源丰富，并具有优良的使用性能和加工性能，是机械工程中应用最普遍的材料，常用以制造机械设备、工具、模具，并广泛应用于工程结构中。金属材料大致可分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属通常指钢和铸铁；有色金属是指黑色以外的金属及其合金，如铜合金、铝及铝合金等。
目前在辨别金属种类时，通常采用金相分析的方法，而金相分析的步骤较为繁琐，通常需要以下步骤：
1、选择取样部位及检测面；
2、镶嵌；
3、试样粗磨；
4、试样精磨；
5、试样抛光；
6、试样腐蚀。
从上述步骤可知，金相分析步骤繁琐，花费时间长，且对于已经成型的工件而言，已不再适合用取样、腐蚀等方法，因为其对工件的磨损太大，基本上都会导致工件报废。
为了解决上述问题，人们开始选用钢的火花试验的方法，即根据钢件在砂轮机上磨削出火花的特征推定或鉴别具体钢种。如图1所示，火花流线为钢件磨削时，高温熔融状的钢铁屑末从砂轮上直接飞射出来形成的趋于直线状的光亮轨迹。爆花为钢件磨削时，熔融态钢屑末在飞射中被强烈氧化爆裂而成。组成爆花的每一根细小流线称为芒线。在芒线之间可见有点状似花粉分布的亮点，称为花粉。
然而，现有技术中，工人通常都是利用经验，凭借肉眼对火花进行观察，且打磨时的力度也难以控制，因此，直接影响对于钢种的辨别精确性。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种金属材料的初步识别装置，本发明所要解决的技术问题是：如何成型工件的材料类型识别精度和效率。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种金属材料的初步识别装置，其特征在于，所述识别装置包括平台，所述平台的前端转动设置有砂轮，所述平台上设置有能够带动该砂轮转动的驱动源一；所述砂轮的上方具有用于夹持金属材料的夹具，所述夹具通过驱动源二设置于平台上，所述驱动源二能够带动所述夹具朝向砂轮移动，使夹具上的金属材料能够与所述砂轮相接触；所述平台上设置有供金属材料与砂轮接触时产生的火花通过的通道，所述通道的侧面设置有能够对火花进行摄像采集的图像采集系统，所述图像采集系统连接有能够识别火花类型的图像识别系统。
其工作原理如下：本初步识别装置在使用时，可将金属材料放置于夹具上，启动驱动源一带动砂轮转动，再通过驱动源二带动夹具向砂轮靠近，对金属材料进行研磨，接着通过图像采集系统对火花进行各方面的拍摄，并将该图像输送至图像识别系统进行识别，即可快速得出准确的材料种类，与现有技术相比，本识别装置不需要依赖于操作者的经验，可极大地提高识别精度和效率。
在上述的一种金属材料的初步识别装置中，所述图像识别系统包括信息录入单元、信息存储单元和检索匹配单元，所述信息录入单元能够录入至少两种金属材料的火花特征，所述信息存储单元能够存储各类金属材料的火花特征，所述检索匹配单元能够基于信息存储单元，对图像采集系统所采集到的火花图像进行检索与匹配。图像采集系统可用相机、视频图像采集卡及PC的组合，该装置为现有技术，在此不加以赘述。
在上述的一种金属材料的初步识别装置中，所述火花特征包括流线子特征和分叉子特征，所述流线子特征包括颜色、亮度、长度、粗细、数量5项指标，所述分叉子特征包括形状、大小、数量、花粉4项指标，根据所述流线子特征和分叉子特征能够判断金属的碳含量。由于不同金属其流线的颜色、亮度、长度、粗细、数量和分叉的形状、大小、数量、花粉指标不同，因此，可将不同金属对应的各类指标特征录入信息存取单元中，从而供检索匹配使用；对于分叉形状与钢的种类之间的关系，可参考图5。
在上述的一种金属材料的初步识别装置中，当金属材料的碳含量质量分数由0.05％逐渐增大至0.8％时，流线的颜色逐渐由橙色转换为红色，流线的数量逐渐由少增多，分叉的数量由少变多，花粉从无变有；当金属材料的碳含量质量分数由0.05％逐渐增大至0.55％时，流线的亮度由暗变明，流线的长度和粗细不变，分叉的大小由小变大；当金属材料的碳含量质量分数由0.55％开始逐渐增大时，流线的亮度由明变暗、长度由长变短，分叉的大小由大变小。根据上述指标，就可大致地判断出金属的含碳量，从而对金属材料进行初步的识别；具体的阈值选择，与本识别装置使用环境的亮度等有关系，使用者可通过实际的有限次的实验来确定该阈值，另外也可参考图4中的数据。
在上述的一种金属材料的初步识别装置中，所述驱动源一包括固定于平台上的电机，所述电机的输出端和砂轮的中心相固连。电机转动可带动砂轮转动，从而对金属材料进行研磨产生火花。
在上述的一种金属材料的初步识别装置中，所述驱动源二包括倾斜设置的气缸，所述气缸的缸体固定于平台上，所述气缸的活塞杆与所述夹具相连接。气缸的活塞杆伸缩，可带动夹具靠近或远离砂轮，而气缸倾斜设置，可使金属材料的侧面与砂轮相接触，从而保证其产生的火花是沿水平方向的，方便使用者观察或者是图像采集系统进行图像采集。
在上述的一种金属材料的初步识别装置中，所述夹具包括与活塞杆相固连的板体，所述板体上间隔设置有两个夹板，两个夹板之间形成用于夹持金属材料的夹口，所述板体上还设置有能够带动至少一个夹板移动的驱动源三。设计有驱动源三后，可通过带动夹板的移动，从而调节夹口的大小，夹持不同尺寸的金属材料。
在上述的一种金属材料的初步识别装置中，其中一个所述夹板垂直固定于板体上，另一个夹板滑动设置于板体上，所述驱动源三包括固定于板体上的油缸，所述油缸的活塞杆与可滑动的板体相连接。
在上述的一种金属材料的初步识别装置中，所述板体与气缸的活塞杆之间设置有压力传感器，当金属材料的碳含量质量分数由0.05％逐渐增大至0.8％时，所述压力传感器的压力值逐渐增大。使用压力传感器的目的，在于模拟人工利用砂轮机打磨金属材料时的手感力度大小，随着金属材料的含碳量逐渐增大，所需要的力度也越大，在本装置中，压力传感器的数值也越大。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本初步识别装置在使用时，可将金属材料放置于夹具上，启动驱动源一带动砂轮转动，再通过驱动源二带动夹具向砂轮靠近，对金属材料进行研磨，接着通过图像采集系统对火花进行各方面的拍摄，并将该图像输送至图像识别系统进行识别，即可快速得出准确的材料种类，与现有技术相比，本识别装置不需要依赖于操作者的经验，可极大地提高识别精度和效率。
附图说明
图1是钢的火花形状图。
图2是本识别装置的结构示意图。
图3是本识别装置的工作原理图。
图4是碳素钢的火花特性图。
图5是碳素钢的火花分叉形状特性图。
图中，1、图像采集系统；2、图像识别系统；21、信息录入单元；22、信息存储单元；23、检索匹配单元；3、平台；4、砂轮；5、驱动源一；6、金属材料；7、夹具；8、驱动源二；9、通道；10、板体；11、夹板；12、驱动源三；13、压力传感器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图2、图3所示，本识别装置包括平台3，平台3的前端转动设置有砂轮4，平台3上设置有能够带动该砂轮4转动的驱动源一5；砂轮4的上方具有用于夹持金属材料6的夹具7，夹具7通过驱动源二8设置于平台3上，驱动源二8能够带动夹具7朝向砂轮4移动，使夹具7上的金属材料6能够与砂轮4相接触；平台3上设置有供金属材料6与砂轮4接触时产生的火花通过的通道9，通道9的侧面设置有能够对火花进行摄像采集的图像采集系统1，图像采集系统1连接有能够识别火花类型的图像识别系统2。驱动源一5包括固定于平台3上的电机，电机的输出端和砂轮4的中心相固连。驱动源二8包括倾斜设置的气缸，气缸的缸体固定于平台3上，气缸的活塞杆与夹具7相连接。
夹具7包括与活塞杆相固连的板体10，板体10上间隔设置有两个夹板11，两个夹板11之间形成用于夹持金属材料6的夹口，板体10上还设置有能够带动至少一个夹板11移动的驱动源三12。其中一个夹板11垂直固定于板体10上，另一个夹板11滑动设置于板体10上，驱动源三12包括固定于板体10上的油缸，油缸的活塞杆与可滑动的板体10相连接。板体10与气缸的活塞杆之间设置有压力传感器13，当金属材料6的碳含量质量分数由0.05％逐渐增大至0.8％时，压力传感器13的压力值逐渐增大。
具体来讲，图像识别系统2包括信息录入单元21、信息存储单元22和检索匹配单元23，信息录入单元21能够录入至少两种金属材料6的火花特征，信息存储单元22能够存储各类金属材料6的火花特征，检索匹配单元23能够基于信息存储单元22，对图像采集系统1所采集到的火花图像进行检索与匹配。
如图4、图5所示，火花特征包括流线子特征和分叉子特征，流线子特征包括颜色、亮度、长度、粗细、数量5项指标，分叉子特征包括形状、大小、数量、花粉4项指标，根据流线子特征和分叉子特征能够判断金属的碳含量。当金属材料6的碳含量质量分数由0.05％逐渐增大至0.8％时，流线的颜色逐渐由橙色转换为红色，流线的数量逐渐由少增多，分叉的数量由少变多，花粉从无变有；当金属材料6的碳含量质量分数由0.05％逐渐增大至0.55％时，流线的亮度由暗变明，流线的长度和粗细不变，分叉的大小由小变大；当金属材料6的碳含量质量分数由0.55％开始逐渐增大时，流线的亮度由明变暗、长度由长变短，分叉的大小由大变小。
本发明的工作原理如下：本初步识别装置在使用时，可将金属材料放置于夹具上，启动驱动源一带动砂轮转动，再通过驱动源二带动夹具向砂轮靠近，对金属材料进行研磨，接着通过图像采集系统对火花进行各方面的拍摄，并将该图像输送至图像识别系统，图像识别系统根据金属其流线的颜色、亮度、长度、粗细、数量和分叉的形状、大小、数量、花粉指标，在信息储存单元中识别出相应的金属种类。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种金属材料的初步识别装置，其特征在于，所述识别装置包括平台(3)，所述平台(3)的前端转动设置有砂轮(4)，所述平台(3)上设置有能够带动该砂轮(4)转动的驱动源一(5)；所述砂轮(4)的上方具有用于夹持金属材料(6)的夹具(7)，所述夹具(7)通过驱动源二(8)设置于平台(3)上，所述驱动源二(8)能够带动所述夹具(7)朝向砂轮(4)移动，使夹具(7)上的金属材料(6)能够与所述砂轮(4)相接触；所述平台(3)上设置有供金属材料(6)与砂轮(4)接触时产生的火花通过的通道(9)，所述通道(9)的侧面设置有能够对火花进行摄像采集的图像采集系统(1)，所述图像采集系统(1)连接有能够识别火花类型的图像识别系统(2)。
2.根据权利要求1所述的金属材料的初步识别装置，其特征在于，所述图像识别系统(2)包括信息录入单元(21)、信息存储单元(22)和检索匹配单元(23)，所述信息录入单元(21)能够录入至少两种金属材料(6)的火花特征，所述信息存储单元(22)能够存储各类金属材料(6)的火花特征，所述检索匹配单元(23)能够基于信息存储单元(22)，对图像采集系统(1)所采集到的火花图像进行检索与匹配。
3.根据权利要求2所述的金属材料的初步识别装置，其特征在于，所述火花特征包括流线子特征和分叉子特征，所述流线子特征包括颜色、亮度、长度、粗细、数量5项指标，所述分叉子特征包括形状、大小、数量、花粉4项指标，根据所述流线子特征和分叉子特征能够判断金属的碳含量。
4.根据权利要求3所述的金属材料的初步识别装置，其特征在于，当金属材料(6)的碳含量质量分数由0.05％逐渐增大至0.8％时，流线的颜色逐渐由橙色转换为红色，流线的数量逐渐由少增多，分叉的数量由少变多，花粉从无变有；当金属材料(6)的碳含量质量分数由0.05％逐渐增大至0.55％时，流线的亮度由暗变明，流线的长度和粗细不变，分叉的大小由小变大；当金属材料(6)的碳含量质量分数由0.55％开始逐渐增大时，流线的亮度由明变暗、长度由长变短，分叉的大小由大变小。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的金属材料的初步识别装置，其特征在于，所述驱动源一(5)包括固定于平台(3)上的电机，所述电机的输出端和砂轮(4)的中心相固连。
6.根据权利要求5所述的金属材料的初步识别装置，其特征在于，所述驱动源二(8)包括倾斜设置的气缸，所述气缸的缸体固定于平台(3)上，所述气缸的活塞杆与所述夹具(7)相连接。
7.根据权利要求6所述的金属材料的初步识别装置，其特征在于，所述夹具(7)包括与活塞杆相固连的板体(10)，所述板体(10)上间隔设置有两个夹板(11)，两个夹板(11)之间形成用于夹持金属材料(6)的夹口，所述板体(10)上还设置有能够带动至少一个夹板(11)移动的驱动源三(12)。
8.根据权利要求7所述的金属材料的初步识别装置，其特征在于，其中一个所述夹板(11)垂直固定于板体(10)上，另一个夹板(11)滑动设置于板体(10)上，所述驱动源三(12)包括固定于板体(10)上的油缸，所述油缸的活塞杆与可滑动的板体(10)相连接。
9.根据权利要求8所述的金属材料的初步识别装置，其特征在于，所述板体(10)与气缸的活塞杆之间设置有压力传感器(13)，当金属材料(6)的碳含量质量分数由0.05％逐渐增大至0.8％时，所述压力传感器(13)的压力值逐渐增大。
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