CN206732812U - 一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，包括红热磨锻件在线检测装置和热修磨装置，红热磨锻件在线检测装置包括对称设置的基座一和基座二，基座一和基座二共安装有四个光投影测量头，四个光投影测量头形成的测量范围覆盖整个红热磨锻件表面，光投影测量头包括一个光栅投影仪和两个摄像机；热修磨装置包括电机带动的砂轮，电机设置有电机功率反馈系统，砂轮设置有砂轮位置反馈系统；还包括控制器，摄像机采集的数据传递给控制器，电机功率反馈系统和砂轮位置反馈系统输出信息分别连接控制器，控制器的输出端连接电机和砂轮的转轴控制端连接；本方案实现对坯料定量精细修磨，缩小红热磨锻件的壁厚差，减少冷加工余量。

Description

一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统

技术领域

本实用新型涉及钢管穿孔制坯在线检测及热修磨技术领域，具体涉及一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统。

背景技术

就目前而言，高端大口径厚壁无缝钢管型材依赖进口，受制于国外供应商的技术封锁与高价格，其相关产业不堪重负。在工业与信息化部装备工业司的领导下，“3.6万吨黑色金属挤压机及工艺研究”课题被列入“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项，已于2011年5月完成课题任务验收，投入批量生产。项目达纲后每年3.6万吨的生产能力完全可以满足市场需要，使得进口高端大口径厚壁无缝钢管价格每吨由13万元降到了4万元左右，每年可以为国家节约数亿元的采购资金，取得了良好的社会效益。该项目的完成，打破了国外的技术垄断，推动了我国重型挤压装备和重型挤压工艺的跨越式发展。但是，进口高端大口径厚壁无缝钢管产品价格的大幅降低，给3.6万吨黑色金属挤压机的产业化经营带来了巨大成本压力，为此需在课题任务完成的基础上，以实现“大口径厚壁无缝钢管净近挤压”为目标，开展配套关键技术研究，提升生产效率，降低生产成本，在钢管价格大幅降低的情况下，继续保持较好的经济效益和社会效益。

现有技术的缺点在于：受钢锭加热非均匀性、高温作用下穿孔针强度刚度以及模具本身间隙等因素的影响，热态挤压空心坯料的壁厚差是不可避免的现实问题。空心坯的壁厚差决定了钢管的壁厚差；壁厚差较小时，可以采用后机械加工予以修正；壁厚差较大时，直接导致坯料报废。冷加工余量过大导致成本增高，坯料报废则导致重大经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，实现热态坯料的现场测量，为修磨控制系统提供改进依据，通过改进，实现对坯料定量精细修磨，缩小红热磨锻件的壁厚差，减少冷加工余量。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，包括红热磨锻件在线检测装置和热修磨装置，所述红热磨锻件在线检测装置包括对称设置的基座一和基座二，所述基座一和基座二之间形成红热磨锻件的检测空间，所述基座一和基座二共安装有四个光投影测量头，四个光投影测量头形成的测量范围覆盖整个红热磨锻件表面，每个光投影测量头包括一个光栅投影仪和两个摄像机；

所述热修磨装置包括电机带动的砂轮，所述砂轮安装在位置可调的转轴上，所述电机设置有电机功率反馈系统，所述砂轮设置有砂轮位置反馈系统；

还包括控制器，所述摄像机采集的数据传递给控制器，所述电机功率反馈系统和砂轮位置反馈系统输出信息分别连接控制器，所述控制器的输出端连接电机和砂轮的转轴控制端连接。

达到的技术效果是：测量头将预先编码的数字光栅投射到被测物体表面，同步采集变形条纹图像；采用稳健的结构光编解码技术，实现表面各点的高精度立体匹配，进而获得视场内的稠密三维点云数据。多测量头依次从不同角度测量，并通过多视自动拼接获得穿孔坯近完整点云；控制器从点云数据中自动获取到穿孔坯的内外径大小、偏心度及端面形状等信息，提供给修磨控制系统，完成精细自动修磨。

进一步的，所述的四个光投影测量头其中两个安装在基座一上，另外两个安装在基座二上。

进一步的，所述的光栅投影仪内置数字光栅编码器。

进一步的，所述的电机功率反馈系统主要包括电机功率检测元件，电机功率检测元件的输出端与控制器连接。

进一步的，所述的砂轮位置反馈系统主要包括检测砂轮切入红热磨锻件深度的传感器，该传感器的输出端与控制器连接。

进一步的，还包括图像处理器和显示器，所述摄像机的输出端与图像处理器连接，所述图像处理的输出端与显示器连接。

本实用新型的有益效果是：和传统技术相比，本方案通过利用两个高清工业相机和一个特制投影仪构成一个结构光双目立体视觉测量系统，实现表面各点的高精度立体匹配，进而获得视场内的稠密三维点云数据，多测量头依次从不同角度测量，并通过多视自动拼接获得穿孔坯近完整点云；庞大点云处理系统对从点云数据中自动获取到穿孔坯的内外径大小、偏心度及端面形状等信息，提供给修磨控制系统，完成精细自动修磨。

附图说明

图1是红热磨锻件在线检测装置结构示意图；

图2是红热磨锻件在线检测装置工作原理示意图；

图3是热修磨装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1、图2、图3所示，

一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，包括红热磨锻件在线检测装置和热修磨装置，所述红热磨锻件在线检测装置包括对称设置的基座一1和基座二2，所述基座一1和基座二2之间形成红热磨锻件6的检测空间，所述基座一1和基座二2共安装有四个光投影测量头3，四个光投影测量头3形成的测量范围覆盖整个红热磨锻件6表面，每个光投影测量头3包括一个光栅投影仪301和两个摄像机302。

所述热修磨装置包括电机4带动的砂轮5，所述砂轮5安装在位置可调的转轴上，所述电机4设置有电机功率反馈系统，所述砂轮5设置有砂轮位置反馈系统。

还包括控制器，所述摄像机302采集的数据传递给控制器，所述电机功率反馈系统和砂轮位置反馈系统输出信息分别连接控制器，所述控制器的输出端连接电机4和砂轮5的转轴控制端连接。

根据被测锻件的大小和测量空域，来设计检测系统的布局；本实施例需要在不同位置以不同的角度摆放四个结构光投影测量头3，测量范围覆盖整个红热红热磨锻件6。

红热穿孔坯以平卧状态，位于测量通道中，每侧各有两个测量头以不同视角进行扫描测量，获取穿孔制坯内外表面的三维信息。

测量前，要对每个光投影测量头3进行单头标定，然后再对不同位置不同视角的光投影测量头3进行同一时刻的多头标定，将所有测量头的坐标系统转换到测量头的统一坐标系下。

进一步的，所述的四个光投影测量头3其中两个安装在基座一1上，另外两个安装在基座二2上。

进一步的，所述的光栅投影仪301内置数字光栅编码器。

进一步的，所述的电机功率反馈系统主要包括电机功率检测元件，电机功率检测元件的输出端与控制器连接。

进一步的，所述的砂轮位置反馈系统主要包括检测砂轮5切入红热磨锻件6深度的传感器，该传感器的输出端与控制器连接。

进一步的，还包括图像处理器和显示器，所述摄像机302的输出端与图像处理器连接，所述图像处理的输出端与显示器连接。

工作流程如下：

第一步，搭建检测平台，完成设备安装与调试；

第二步，对系统进行标定：先对单个光投影测量头3进行标定，再对多个光投影测量头3进行标定，完成多个测量头坐标系的统一；

第三步，进行测试，检测系统精度是否满足要求。若满足要求，则进行第四步获取三维点云；若不满足则返回第二步再次进行系统标定；

第四步，进行在线测量，获取三维点云；

第五步，对庞大点云数据进行处理，分析提取穿孔制坯的参数，获取红热穿孔制坯的内外径，偏心度等尺寸信息；与标准尺寸数据进行对比，分析误差；

第六步，在线检测信息结果与热修磨装置进行数据耦合，以完成热态修磨过程。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，其特征在于：包括红热磨锻件在线检测装置和热修磨装置，所述红热磨锻件在线检测装置包括对称设置的基座一（1）和基座二（2），所述基座一（1）和基座二（2）之间形成红热磨锻件（6）的检测空间，所述基座一（1）和基座二（2）共安装有四个光投影测量头（3），四个光投影测量头（3）形成的测量范围覆盖整个红热磨锻件（6）表面，每个光投影测量头（3）包括一个光栅投影仪（301）和两个摄像机（302）；

所述热修磨装置包括电机（4）带动的砂轮（5），所述砂轮（5）安装在位置可调的转轴上，所述电机（4）设置有电机功率反馈系统，所述砂轮（5）设置有砂轮位置反馈系统；

还包括控制器，所述摄像机（302）采集的数据传递给控制器，所述电机功率反馈系统和砂轮位置反馈系统输出信息分别连接控制器，所述控制器的输出端连接电机（4）和砂轮（5）的转轴控制端连接。

2.根据权利要求1所述的一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，其特征在于：所述的四个光投影测量头（3）其中两个安装在基座一（1）上，另外两个安装在基座二（2）上。

3.根据权利要求1所述的一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，其特征在于：所述的光栅投影仪（301）内置数字光栅编码器。

4.根据权利要求1所述的一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，其特征在于：所述的电机功率反馈系统主要包括电机功率检测元件，电机功率检测元件的输出端与控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，其特征在于：所述的砂轮位置反馈系统主要包括检测砂轮（5）切入红热磨锻件（6）深度的传感器，该传感器的输出端与控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种红热磨锻件在线检测及热修磨控制系统，其特征在于：还包括图像处理器和显示器，所述摄像机（302）的输出端与图像处理器连接，所述图像处理的输出端与显示器连接。