基于图像处理的定量浇注系统的设计与研究

发布时间：2020-07-14 07:55

【摘要】：铸件生产浇注过程中,金属液温度高,现场工作环境恶劣。自动定量浇注可大大改善浇注环境,但其性能也会直接影响到铸件质量,浇注过程中铸型欠浇时会产生铸件废品,过浇时又会使得金属液溢出浇口杯,不仅造成金属液浪费,还会引起造型线、传送带的损坏,甚至造成工人受伤事故。众所周知,普通液位传感器无法检测浇口杯中高温金属液位,这使得浇注难以实现完全自动化,目前普遍采用人工参与即人工定量的半自动化浇注。基于图像处理的机器视觉技术能有效解决金属液位检测传感器的问题,本文提出采用图像处理的方法对浇口杯金属液位进行自动检测,从而实现浇注过程的定量控制,以此达到精确定量的全自动浇注,具有重要的实际意义和应用价值。本文对现有定量浇注方法进行了分析,并确定以非接触式图像传感器和计算机图像处理法为基础,提出了浇口杯液位检测新方法。即利用CCD图像传感器采集浇注过程中浇口杯液面图像,通过图像处理方法检测标定轨迹线上各点的像素值及其坐标,由此计算金属液位及其增长速度。控制器根据金属液位及其增长速度调整浇包塞杆的运动以控制浇包口的开启度,达到浇注过程中浇口杯液位自动检测和控制的目的,以实现金属液的自动定量浇注。自动定量浇注系统的设计包括两部分:硬件系统和软件系统。硬件系统主要由摄像头、图像采集卡、步进电机、数据输入输出接口板和计算机等组成。软件系统由Delphi7设计,包括界面设计和程序代码的编写。整个系统将完成图像采集和处理,信号发生,浇口杯参数设定,金属液位检测,浇注设备控制等工作。为了检验自动定量浇注系统对液位检测的准确性。首先,用常温液体进行浇注试验,通过比较杯中的实际液位和系统检测到的液位,判断检测系统对液位变化的敏感性,结果表明其误差为1.12%。在此基础上,用铝合金熔液进行浇注试验,试验结果表明系统误差为2.97%,不大于5%,且为负偏差,系统误差在允许误差范围内,符合铸造生产中自动定量浇注的要求。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG23;TP391.41
【图文】：

浇包,扇形,浇注机,定量法

倾转式扇形浇包Fig.1-1Fantiltingladle

浇注装置,电磁泵

浇注过程中，只需控制浇注时间就能实现定量浇注。1—加料口；2—电阻加热棒；3—炉膛；4—导线；5—金属液出口图1-2 电磁泵浇注装置Fig. 1-2 Electro-magnetic pouring equipment1947 年起，很多国家在用电磁泵来实现熔融铝定量浇注方面做了大量研究，目前，德国、俄罗斯及欧洲大多数国家已经掌握该技术，电磁泵浇注系统已经成功用于铸造生产线，主要用于铝、铜等非铁合金[17, 18]。1.3.4 红外线(或光电管)探测器定量法红外线或光电管探测定量装置如图 1-3 所示，砂型上设有冒口，对着冒口安装一个红外线或光电管探测器，用于检测冒口中的金属液。浇注过程中，当铸型充满时金属液沿冒口上升，红外线(或光电管)探测到金属液给控制器传递一个铸型已浇满信号，控制器控制浇注执行机构停止浇注[19,20]。这种检测装置通过检测冒口中的金属液

红外线,探测装置,光电管,定量法

1—砂型；2—冒口；3—红外线和光电管探测器；4—浇口杯图 1-3 红外线及光电管探测装置Fig. 1-3 Infrared and photoelectric detection equipment再现”控制定量法

【参考文献】