CN112213316A - 板翅式换热器翅片成型机在线检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了板翅式换热器翅片成型机在线检测装置及检测方法。现有方法采用人工检测，无法实现实时的连续检测，也不能实现自动调节。本发明包括与计算机连接的非接触式金属薄板厚度传感器、非接触式高度传感器、标尺、三个CCD工业相机、模具调整装置。两个CCD工业相机分别设置在进料口的上方和下方，另一个设置在出料口的上方；非接触式金属薄板厚度传感器设置在进料平台的上方，非接触式高度传感器设置在出料平台的上方，标尺设置在出料平台，位于出料口的两侧，模具调整装置与翅片成型组合模具相接。本发明根据在线检测数据对翅片成型机组合模具工艺参数自动进行优化控制，从而提高生产效率和产品质量。

Description

板翅式换热器翅片成型机在线检测装置及检测方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种板翅式换热器翅片成型机在线检测装置及检测方法。
背景技术
板翅式换热器作为一种典型的紧凑式换热器，具有传热效率高、单位体积换热面大、结构紧凑、适应温度范围广等优点。板翅式换热器广泛运用于石油化工、低温空气分离、航空航天等诸多领域。
在传统的翅片成型机中，金属薄板的厚度、表面缺陷，翅片高度，翅片对角线长度和齿数等技术参数检测主要由人工进行检测。
在金属薄板的表面缺陷检测当中，完全依赖人眼进行观察，只能采用抽检的方式，无法实现连续的实时检测。金属薄板的厚度一般采用离线检测方式，所用的接触式金属薄板厚度传感器在接触金属薄板时会其表面造成压痕损伤，并产生厚度测量误差，且该测量方式不支持多点连续测量。在翅片的对角线长度中完全依赖人工检测，无法实现实时的连续检测。在翅片的单位长度齿数检测时，传统方式采用机械式数齿机进行检测，机械式数齿机的滚动结构对翅片会造成损伤，对于不用规格的翅片，需要更换滚动结构，通用性较差。
在传统的翅片成型机，在人工对金属薄板和翅片进行测量后，只能通过手动调整模具装置，无法实现自动调节，从而影响加工的生产效率和产品质量。
发明内容
本发明的一个目的是针对现有技术的不足，提供一种基于机器视觉和非接触检测技术的金属薄板表面缺陷、金属薄板厚度、翅片高度及翅片单位长度的齿数对角线长度等工艺参数在线检测和加工质量控制的翅片成型机在线检测装置，用于翅片合格性检测和翅片成型机工艺参数的自动优化控制，从而提高企业的生产效率和产品质量。
该装置包括非接触式金属薄板厚度传感器、非接触式高度传感器、标尺、三个CCD工业相机、以及计算机和模具调整装置。
第一CCD工业相机设置在翅片成型机的进料口上方，用于拍摄加工前的金属薄板正面照片；第二CCD工业相机设置在翅片成型机的进料口下方，用于拍摄加工前的金属薄板反面照片；第三CCD工业相机设置在翅片成型机的出料口上方，用于拍摄加工后的翅片图片。
所述的非接触式金属薄板厚度传感器设置在翅片成型机的进料平台的上方，靠近进料口，用于检测加工前的金属薄板的厚度。
所述的非接触式高度传感器设置在翅片成型机的出料平台的上方，靠近出料口，用于检测加工后的翅片高度。
所述的标尺设置在出料平台，位于出料口的两侧，用于测量拍摄加工后的翅片长度。
所述的模具调整装置与翅片成型机的翅片成型组合模具相接，用于调整翅片成型机的工艺参数。
所述的非接触式金属薄板厚度传感器、非接触式高度传感器、三个CCD工业相机、模具调整装置均与计算机连接。
进一步，所述的计算机对金属薄板正面照片和反面照片进行图像处理，检测金属薄板是否存在缺陷。更进一步，所述的计算机利用深度学习算法，与金属薄板缺陷库模型进行对比，对金属薄板缺陷特征的进行检测。
进一步，所述的计算机对翅片图片进行校准处理，结合标尺的单位长度，计算单位长度翅片的两条对角线长度和翅片的轴向齿数。
进一步，所述的非接触式金属薄板厚度传感器将金属薄板厚度发送计算机，非接触式高度传感器将翅片高度发送计算机。
进一步，所述的计算机通过翅片结构参数，控制模具调整装置，调整翅片成型机的工艺参数。
本发明另一目的是提供一种利用该检测装置进行翅片成型机在线检测的方法，具体是：
步骤(1).金属薄板进入翅片成型机前，通过第一CCD工业相机和第二CCD工业相机对金属薄板正面和反面进行拍照，将金属薄板的正面照片和反面照片上传到计算机，进行图像处理；
步骤(2).将处理后的图像与标准图像进行对比，识别金属薄板是否存在表面缺陷；
步骤(3).如计算机识别到金属薄板存在表面缺陷，检查金属薄板是否存在表面缺陷；如表面缺陷真实存在，则停机处理；如表面缺陷并不存在，则处理后的图像存储在计算机中；
如计算机未识别到金属薄板存在表面缺陷，执行步骤(4)；
步骤(4).非接触式金属薄板厚度传感器实时测量金属薄板的厚度，将测量的数据保存至计算机中；
步骤(5).通过第三CCD工业相机获取加工完成的翅片图像，计算机对翅片图像进行校准，将翅片图像还原成无变形的翅片图片，以拍摄的标度尺作为基准，计算得到翅片两条对角线的长度和单位长度翅片的轴向齿数；
步骤(6).通过非接触式高度传感器测量翅片高度，将测量的数据保存至计算机中；
步骤(7).判断已加工的翅片的翅片参数是否符合设计要求；如果不符合要求，计算机根据翅片参数和金属薄板厚度计算得到加工参数，通过模具调整装置调整翅片成型组合模具的加工参数；如果符合要求，则计算机存储翅片参数；翅片参数包括翅片两条对角线的长度、单位长度翅片的轴向齿数、翅片高度。
与现有人工离线检测技术相比，本发明采用机器视觉和非接触式检测技术，提出了一种板翅式热换器翅片成型机在线检测系统，通过检测装置对加工的翅片进行参数检测，并由计算机测控软件进行数据处理、分析、显示和存储，根据在线检测数据对翅片成型机组合模具工艺参数自动进行优化控制，从而提高生产效率和产品质量。
附图说明
图1是本发明系统的整体示意图；
图2是翅片出料检测示意图；
图3是本发明系统检测流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做详细介绍。
如图1所示，翅片成型机本体包括底座11、控制箱12、进料平台13、出料平台14和翅片成型组合模具15(冲压模具)，进料平台13和出料平台14位于底座11两侧，控制箱12与底座11之间具有冲压空间，翅片成型组合模具15位于该冲压空间。控制箱12下方一侧为进料口16，另一侧为出料口17。金属薄板18由进料口16进入冲压空间，经翅片成型组合模具15冲压成翅片后由出料口送出(图1和2中箭头为金属薄板走向)。
如图1和2，翅片成型机在线检测装置包括非接触式金属薄板厚度传感器(涡流传感器)、非接触式高度传感器(光电传感器)、标尺、三个CCD工业相机、以及计算机和模具调整装置。
第一CCD工业相机1设置在进料口16的上方，用于拍摄加工前的金属薄板正面照片；
第二CCD工业相机2设置在进料口16的下方，用于拍摄加工前的金属薄板反面照片；
第三CCD工业相机3设置在出料口17的上方，用于拍摄加工后的翅片图片；
非接触式金属薄板厚度传感器4设置在进料平台13的上方，靠近进料口16，用于检测加工前的金属薄板的厚度；
非接触式高度传感器5设置在出料平台14的上方，靠近出料口17，用于检测加工后的翅片高度；
标尺6设置在出料平台14，位于出料口的两侧，用于测量拍摄加工后的翅片长度；
模具调整装置7与翅片成型组合模具相接，用于调整翅片成型机的工艺参数。
非接触式金属薄板厚度传感器、非接触式高度传感器、三个CCD工业相机、模具调整装置均与计算机连接。
计算机对金属薄板正面照片和反面照片进行图像处理，检测出金属薄板是否存在缺陷；计算机利用深度学习算法，与金属薄板缺陷库模型进行对比，实现对金属薄板缺陷特征的快速检测。
计算机对翅片图片进行校准处理，结合标尺的单位长度，计算单位长度翅片的两条对角线长度和翅片的轴向齿数。
非接触式金属薄板厚度传感器将金属薄板厚度发送计算机，非接触式高度传感器将翅片高度发送计算机。
计算机通过翅片结构参数，控制模具调整装置，调整翅片成型组合模具的参数。
利用该装置进行在线检测的方法，具体方法如图3，包括：
步骤(1).金属薄板进入翅片成型机前，通过第一CCD工业相机和第二CCD工业相机对金属薄板正面和反面进行拍照，将金属薄板的正面照片和反面照片上传到计算机，进行图像处理；
步骤(2).将处理后的图像与标准图像进行对比，识别金属薄板是否存在表面缺陷，包括表面划痕、表面杂质、裂纹、污渍等；对比方法采用深度学习算法；
步骤(3).如计算机识别到金属薄板存在表面缺陷，检查金属薄板是否存在表面缺陷；如表面缺陷真实存在，则停机处理；如表面缺陷并不存在，则处理后的图像存储在计算机中，作为深度学习算法的训练模型；
如计算机未识别到金属薄板存在表面缺陷，执行步骤(4)；
步骤(4).非接触式金属薄板厚度传感器实时测量金属薄板的厚度，将测量的数据保存至计算机中；
步骤(5).通过第三CCD工业相机获取加工完成的翅片图像，计算机对翅片图像进行校准，将翅片图像还原成无变形的翅片图片，以拍摄的标度尺作为基准，计算得到翅片两条对角线的长度和单位长度翅片的轴向齿数；
步骤(6).通过非接触式高度传感器测量翅片高度，将测量的数据保存至计算机中；
步骤(7).判断已加工的翅片的翅片参数是否符合设计要求，如果不符合要求，计算机根据翅片参数和金属薄板厚度计算得到加工参数，通过模具调整装置调整翅片成型组合模具的加工参数；如果符合要求，则计算机存储翅片参数；翅片参数包括翅片两条对角线的长度、单位长度翅片的轴向齿数、翅片高度。
该系统首先对待加工金属薄板进行缺陷检测，再根据对翅片参数的检测，实现成型机加工工艺参数的自动调整的自整定功能。传统的板翅式热换器翅片成型机主要通过专业人员对待加工的金属薄板进行缺陷检测，但受限于检测人员的识别、处理能力取决于其经验积累和能力水平，无法准确高效的对金属薄板缺陷进行检测。同时传统的板翅式热换器翅片成型机无法实现根据翅片参数对加工模具参数的自我整定。该系统基于机器视觉和非接触检测技术，利用CCD工业相机，自动对金属薄板缺陷进行检测，以及翅片对角线和单位长度齿数的检测。利用非接触式测高传感器测量翅片的高度，并根据翅片参数自动调整模具的参数，并将数据传输至计算机进行处理，提高了企业的生产效率。

Claims (7)

1.板翅式换热器翅片成型机在线检测装置，其特征在于：
包括非接触式金属薄板厚度传感器、非接触式高度传感器、标尺、三个CCD工业相机、以及计算机和模具调整装置；
第一CCD工业相机设置在翅片成型机的进料口的上方，用于拍摄加工前的金属薄板正面照片；
第二CCD工业相机设置在翅片成型机的进料口的下方，用于拍摄加工前的金属薄板反面照片；
第三CCD工业相机设置在翅片成型机的出料口的上方，用于拍摄加工后的翅片图片；
所述的非接触式金属薄板厚度传感器设置在翅片成型机的进料平台的上方，靠近进料口，用于检测加工前的金属薄板的厚度；
所述的非接触式高度传感器设置在翅片成型机的出料平台的上方，靠近出料口，用于检测加工后的翅片高度；
所述的标尺设置在出料平台，位于出料口的两侧，用于测量拍摄加工后的翅片长度；
所述的模具调整装置与翅片成型机的翅片成型组合模具相接，用于调整翅片成型机的工艺参数；
所述的非接触式金属薄板厚度传感器、非接触式高度传感器、三个CCD工业相机、模具调整装置均与计算机连接。
2.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于：所述的计算机对金属薄板正面照片和反面照片进行图像处理，检测金属薄板是否存在缺陷。
3.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于：所述的计算机对翅片图片进行校准处理，结合标尺的单位长度，计算单位长度翅片的两条对角线长度和翅片的轴向齿数。
4.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于：所述的非接触式金属薄板厚度传感器将金属薄板厚度发送计算机，非接触式高度传感器将翅片高度发送计算机。
5.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于：所述的计算机通过翅片结构参数，控制模具调整装置，调整翅片成型机的工艺参数。
6.如权利要求7所述的在线检测装置，其特征在于：所述的计算机利用深度学习算法，与金属薄板缺陷库模型进行对比，对金属薄板缺陷特征进行检测。
7.采用如权利要求1所述的在线检测装置进行板翅式换热器翅片加工在线检测的方法，其特征在于，该方法具体是：
步骤(1).金属薄板进入翅片成型机前，通过第一CCD工业相机和第二CCD工业相机对金属薄板正面和反面进行拍照，将金属薄板的正面照片和反面照片上传到计算机，进行图像处理；
步骤(2).将处理后的图像与标准图像进行对比，识别金属薄板是否存在表面缺陷；
步骤(3).如计算机识别到金属薄板存在表面缺陷，检查金属薄板是否存在表面缺陷；如表面缺陷真实存在，则停机处理；如表面缺陷并不存在，则处理后的图像存储在计算机中；
如计算机未识别到金属薄板存在表面缺陷，执行步骤(4)；
步骤(4).非接触式厚度传感器4实时测量金属薄板的厚度，将测量的数据保存至计算机中；
步骤(5).通过第三CCD工业相机获取加工完成的翅片图像，计算机对翅片图像进行校准，将翅片图像还原成无变形的翅片图片，以拍摄的标度尺作为基准，计算得到翅片两条对角线的长度和单位长度翅片的轴向齿数；
步骤(6).通过非接触式高度传感器测量翅片高度，将测量的数据保存至计算机中；
步骤(7).判断已加工的翅片的翅片参数是否符合设计要求；如果不符合要求，计算机根据翅片参数和金属薄板厚度计算得到加工参数，通过模具调整装置调整翅片成型组合模具的加工参数；如果符合要求，则计算机存储翅片参数；翅片参数包括翅片两条对角线的长度、单位长度翅片的轴向齿数、翅片高度。
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