数控加工中的图像监控技术

　　图像监控技术是将图像技术和制造技术以及计算机控制技术结合起来，从而实现对机床等被控制对象的状态进行实时监控，同时还可以通过网络进行远程监控。图像监控技术在数控机床上的应用，可以使机床具有更好的可控性，这种技术被集成于机床控制系统过程中，对于制造业的发展将具有重要的意义。卷板是用数控卷板机对板料进行连续三点弯曲的过程。其卷板工艺过程为：预弯、对中、卷圆、矫圆。在预弯时，剩余直边是影响卷板质量的敏感因素，剩余直边是指，在卷板时由于接触不到上辊而不发生弯曲的平板两端的一部分”。提出了应用数字图像处理技术，对卷板加工进行实时监控，减少剩余直边的新方法。

　　并以WindowsXP为开发平台，开发出了图像监控系统，实现实时监控功能。

1 系统框架

　　1.1 系统硬件结构

　　系统主要由光源、镜头、CCD摄像机、图像采集卡、工控机、后台图像处理程序等组成。该系统的硬件结构如图l所示。CCD摄像机安装在卷板机的前后下辊端部，以更好地对加工情况进行监视。图像采集卡插在工控机的主板上，可以实时处理ccD摄像机采集的信号。CCD摄像机与图像采集卡通过电缆相连接。工控机负责控制图像的采集和图像的处理。

图1监控系统硬件结构 

　　相对来说，目前LED光源最常用。主要在于它的使用寿命长，(10000-30000)h。并且由于LED光源是采用多颗LED排列而成，可以设计成复杂的结构，实现不同的光源照射角度。有多种颜色可选，包括红、绿、蓝、白，还有红外、紫外。针对不同检测物体的表面特征和材质，选用不同颜色，也就是不同波长的光源，达到理想效果。CCD摄像机是一种半导体成像器件，具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面四。

　　图像采集卡可安装在工控机的PC扩展槽上，采集传输图像数据基本不占用CPU时间，并可将图像直接传送到计算机内存或显存，具有使用灵活、集成度高、功耗低、速度快等特点。图像的输入由摄像机输入，卡上的视频输入端可输入信号。输出图像能在显示器上显示。选择采集卡时，一方面要考虑经其处理的图像信号显示分辨率能达到多高；一方面要考虑不要占用过多的显示卡内存，因为显示卡内存主要支持运动坐标及有关参数的显示。

图2软件流程图 

　　1.2 系统软件设计

　　系统软件分为两部分。一部分为对图像采集卡的操作，如图像获取、图像预处理等，主要通过调用图像采集卡自带的动态连接库来实现。另一部分是图像监控，包括:预处理，取定监控区域，与原始图像进行差影运算等。其流程图如图2所示。

2 实验示例

　　图3为监控画面，如果板材超出监控区域，则通过运动控制器调整各运动部件不致使板材脱离。

图3 监控画面 

3 结束语

　　介绍了采用图像处理监控技术对卷板过程中的剩余直边进行监控的新方法，这类研究的成果，提高了加工自动化与智能化。接下来需要解决的是，一方面如何高效地获取图像使其自动化程度更高，另一方面还要研究运行效率更高的图像处理算法。