一种高速精冲机模具表面废料智能在线检测方法及装置与流程

本发明涉及精冲模具保护领域，尤其涉及一种高速精冲机模具表面废料智能在线检测方法及装置。

背景技术：

随着精冲技术的不断发展，其在许多行业领域尤其是汽车领域的应用越来越广泛。高速精冲机的出现极大地提高了产品的生产效率，降低了成本，节约了能耗。

随着“互联网+”的概念深入人心，智能化生产的概念慢慢普及。高速精冲机在工作过程中，难免会出现模具表面废料没有能够清除的情况。如果不能够及时检测发现，会影响产品加工质量甚至损坏模具，造成损失。在此之前有部分监测手段出现，主要还是通过人眼判断，人眼检测在高速工作时无法发挥作用，而且错误率很高。液压高速精冲机采用检测液压变化的手段进行判断，即工作台下行过程中接触废料会引起安全缸油压的变化，用压力传感器直接检测，通过液压变化来判断废料的存在的方法。液压式是精冲机的冲裁频率一般不超过75次/分钟。对于高速精冲机，冲裁速度达到200次/分钟，甚至更高，因此高速精冲机的主传动采用伺服电机驱动。从而，在液压精冲机上通过检测压力变化判断废料的方法在高速精冲机上不能应用。因此，急需研发一种新的废料检测方法来解决机械式高速精冲模具保护问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中模具表面废料无法进行高速自动检测的缺陷，提供一种高速精冲机模具表面废料智能在线检测方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种高速精冲机模具表面废料智能在线检测方法，包括以下步骤：

S1、精冲机冲压完成后，吹气装置清除待检测表面的废料，启动热成像仪对待检测表面进行扫描，得到待检测表面有效区域的图像和温度梯度信息；

进一步地，步骤S1中热成像图像和温度梯度选取的有效区域的确定方法具体为：

热成像仪中部对准的有效区域是废料出现会影响加工的区域，仅对这个区域进行处理识别就行，因此，可以设定好程序在扫描检测时裁取适当的区域，在检测工作开始后，可以通过对预设区域进行检测来减少热成像仪要扫描的区域面积，能够提高精度和减少时间。截取区域可以通过在第一次获取图像之后对图像的平均灰度值进行判断，设整个图像大小为MxN，图像(i，j)处的灰度值为I_ij，平均灰度值可定义为：

由于监测区域外(无效区域)的温度较低，热成像图像上颜色较浅，其平均灰度值明显高于检测区域，因此可以通过找出图像中的行平均灰度值来确定有效区域的具体位置。

S2、热成像仪将得到的图像和温度梯度信息传递给计算机，计算机根据温度梯度信息计算最高温度和最低温度的差值，并将差值与预设值进行比较；若差值大于预设值，则表示待检测表面有废料存在，需要停机检查；若差值不大于预设值，则表示待检测表面没有废料，删除图像和温度梯度信息。

进一步地，本发明的步骤S2中预设值的确定方法具体为：

模具在高速精冲机工作时，温度上升幅度不大，废料来源于剪切区，精冲机在剪切的过程中剪切区的温度升高，剪切区在精冲过程中平均温度升高的计算公式为：

Δt＝ΔQ/(V·r·c)

其中，ΔQ指的是产生的热量，即总冲裁功；V为剪切区面积；r为板料密度；c为板料比热容；

将剪切区面积最小的剪切区的最小温度升高值作为待检测表面进行温度比较的预设值。

进一步地，本发明的该方法在完成温度比较后，还包括以下步骤：

S3、若待检测表面有废料存在，则停机检查，将待检测表面的图像和温度梯度信息发送至数据库中保存，并对其进行后续研究。

进一步地，本发明的步骤S1中吹气装置清除待检测表面的废料后，控制热成像仪拍照的信号由计算机发出。

本发明提供一种高速精冲机模具表面废料智能在线检测装置，包括：

吹气装置，用于清除待检测表面的废料；

红外热像仪，设置在待检测表面上方，用于对待检测表面进行扫描，得到待检测表面的图像和温度梯度信息；

计算机，与红外热像仪相连，用于获取红外热像仪采集到的图像和温度梯度信息，根据温度梯度信息计算最高温度和最低温度的差值，并将差值与预设值进行比较；若差值大于预设值，则表示待检测表面有废料存在，需要停机检查；若差值不大于预设值，则表示待检测表面没有废料，删除图像和温度梯度信息；

数据库，与计算机相连，用于存储图像、温度梯度信息和检测结果。

进一步地，本发明的红外热像仪包括：

红外镜头，接收和汇聚被测表面发射的红外辐射；

红外探测器组件，将热辐射型号变成电信号；

电子组件，对电信号进行处理。

进一步地，本发明的该装置还包括设置在计算机和红外热像仪中间的触发开关。

本发明产生的有益效果是：本发明的高速精冲机模具表面废料智能在线检测方法及装置，通过利用计算机代替传统检测中的人眼识别来进行检测，利用表面上的温度差来判断有无废料，达到保护模具和产品的目的，能够满足高速精冲机高频次工作下的检测要求；该方法检测精度高，检测速度快，且自动化程度高，能够节省大量的人力物力，并且提高设备的使用寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的方法流程图；

图2是本发明实施例的装置框图；

图3是本发明确定有效区域的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例的高速精冲机模具表面废料智能在线检测方法，包括以下步骤：

S1、精冲机冲压完成后，吹气装置清除待检测表面的废料，启动热成像仪对待检测表面进行扫描，得到待检测表面有效区域的图像和温度梯度信息；

步骤S1中热成像图像和温度梯度选取的有效区域的确定方法具体为：

热成像仪中部对准的有效区域是废料出现会影响加工的区域，仅对这个区域进行处理识别就行，因此，可以设定好程序在扫描检测时裁取适当的区域，在检测工作开始后，可以通过对预设区域进行检测来减少热成像仪要扫描的区域面积，能够提高精度和减少时间。截取区域可以通过在第一次获取图像之后对图像的平均灰度值进行判断，设整个图像大小为MxN，图像(i，j)处的灰度值为I_ij，平均灰度值可定义为：

由于监测区域外(无效区域)的温度较低，热成像图像上颜色较浅，其平均灰度值明显高于检测区域，因此可以通过找出图像中的行平均灰度值来确定有效区域的具体位置。其具体实现流程如图3所示。

S2、热成像仪将得到的图像和温度梯度信息传递给计算机，计算机根据温度梯度信息计算最高温度和最低温度的差值，并将差值与预设值进行比较；若差值大于预设值，则表示待检测表面有废料存在，需要停机检查；若差值不大于预设值，则表示待检测表面没有废料，删除图像和温度梯度信息。

步骤S2中预设值的确定方法具体为：

模具在高速精冲机工作时，温度上升幅度不大，废料来源于剪切区，精冲机在剪切的过程中剪切区的温度升高，剪切区在精冲过程中平均温度升高的计算公式为：

Δt＝ΔQ/(V·r·c)

其中，ΔQ指的是产生的热量，即总冲裁功；V为剪切区面积；r为板料密度；c为板料比热容；

将剪切区面积最小的剪切区的最小温度升高值作为待检测表面进行温度比较的预设值。

该方法在完成温度比较后，还包括以下步骤：

S3、若待检测表面有废料存在，则停机检查，将待检测表面的图像和温度梯度信息发送至数据库中保存，并对其进行后续研究。

步骤S1中吹气装置清除待检测表面的废料后，控制热成像仪拍照的信号由计算机发出。

如图2所示，本发明实施例的高速精冲机模具表面废料智能在线检测装置，包括：

吹气装置，用于清除待检测表面的废料；

红外热像仪，设置在待检测表面上方，用于对待检测表面进行扫描，得到待检测表面的图像和温度梯度信息；

计算机，与红外热像仪相连，用于获取红外热像仪采集到的图像和温度梯度信息，根据温度梯度信息计算最高温度和最低温度的差值，并将差值与预设值进行比较；若差值大于预设值，则表示待检测表面有废料存在，需要停机检查；若差值不大于预设值，则表示待检测表面没有废料，删除图像和温度梯度信息；

数据库，与计算机相连，用于存储图像、温度梯度信息和检测结果。

红外热像仪包括：

红外镜头，接收和汇聚被测表面发射的红外辐射；

红外探测器组件，将热辐射型号变成电信号；

电子组件，对电信号进行处理。

该装置还包括设置在计算机和红外热像仪中间的触发开关。

在本发明的另一个具体实施例中，通过使用红外热像仪对模具待检测表面拍照，获取表面温度分布信息，来检测表面废料是否存在。实现了废料的智能在线检测和模具的保护，也提高了生产的效率和自动化程度，便于实现信息化集成。

整套高速精冲机模具表面废料智能在线检测装置包括以下装备：

工作台，实际设备中已经配备用于安装模具的工作台；

红外热像仪：其功能主要是通过扫描表面，获取表面光图像和温度分布，包括红外镜头、红外探测器组件、电子组件、显示组件和软件部分等。红外镜头用于接收和汇聚被测物体发射的红外辐射；红外探测器组件用于将热辐射型号变成电信号；电子组件用于对电信号进行处理；显示组件用于将电信号转变成可见光图像；软件用于处理采集到的温度数据，转换成温度读数和图像。

触发开关：触发开关的主要作用是在吹气过程结束后触发红外热像仪进行拍照扫描。

高速精冲机模具表面废料智能在线检测装置，可以用来完成扫描表面，获取表面光图像和温度分布，从而用来判断模具表面是否存在废料，反馈给计算机。

整套装置进行高速精冲机模具表面废料智能在线检测的步骤如下：

(1)冲压完成后，吹气装置工作结束触发开关触动热成像仪启动进行拍照；

(2)热成像仪将图片和温度梯度信息传递到计算机，计算机通过计算最大温度与最低温度的差值，并将其与预设值进行比较，若差值超过预设值，则说明模具表面有废料存在，则应停机检查，若没有超过预设值，则说明模具表面没有废料，删除图片和温度值。

(3)若模具表面存在废料，则停机检查，并将图片和温度数据保存，方便进行后续研究，若无废料，则直接删除图片和数据。

步骤(3)中所述的结果保存方法为：

在废料在线监测系统即计算机中建立一个数据库，将有废料存在的图片和数据存入数据库中，便于后期进行废料不易清除部位的分析。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。