挤压机挤压中心监测系统摄像机控制器设计

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摘要：根据125 MN挤压机挤压中心监测系统中多路USB接口摄像机进行图像采集的特点，结合USB接口摄像机
2 e9 T) i; ^2 L7 Q" J在工业现场远程图像采集存在的不足，以Visual C++6．0为软件开发平台，设计了一种基于微处理器的串行通信
方式的摄像机控制系统，实现挤压机监测摄像机的远距离有序接入上位机。现场设备实际运行表明该系统达到了
中心监测系统的设计要求。
125 MN挤压机是我国目前在运行的最大吨位
双动挤压机(水压机)[1]，设备运行近40年，为我
国国防工业及重型机械制造业发挥了巨大的作用。
挤压机自投产以来，一直高强度满负荷运转，机体
6 R' l1 ^6 T7 V磨损严重，造成挤压机挤压中心不对中。以往在调
3 S5 H6 Z* M. p& L2 \9 ?4 N整挤压中心的过程中，是通过人工反复测量，计算
挤压机各部位的偏差，然后通过调整垫片来完成挤
压机调整对中，或者通过观察试挤压产品的质量，
凭经验进行调整[2]。这些方法工作量大、检测精度
低、缺乏科学性，且不能实现在线测量，难以满足
. z' [) B2 c$ Z/ Z0 Z& I现代化生产的需要。为提高检测效率和检测精度，
( `  R0 A3 J" [# M% `4 |! ^提升该设备的自动化水平，设计了挤压中心在线监
测系统。图1为125 MN挤压机三维模型。并根据
设计要求，设计125 MN挤压机在线监测系统图像
' }" w) }5 Y: P# t& l* a$ R采集系统。在图像采集方面存在以下难点。
(1)监测距离远：挤压机机体总长达39 1TI，故
监测系统的监测距离应≥39 ITI。若采用普通USB接
* [  I6 k% n$ ~+ Y1 ]7 t! F口的摄像机则难以达到距离要求。
  V6 L; E+ k) v1 ?* n0 R+ {9 ^(2)监测目标多：包括挤压容室、活动横梁、
3 l- Z/ v* S2 W% O" Y- y0 M- l固定横梁、穿孔动梁和穿孔横梁共计6个部件。因
: E$ B( k4 h3 j' M! h此需要12路图像采集单元才能达到系统检测要求。
上述难点中，最大的技术难题在于需要对位移
  I9 N  Z  b7 h) F$ ?+ w进行远距离、多目标监测。目前利用激光位移非接
触测量常用的传感器有CCD和PsD[3I，但由于两者
光敏面太小，且距离较远时激光光斑较大并有明显
7 u0 f' H9 y& k( s5 t6 Z/ @的衍射环出现，故直接用CCD和PSD作为光敏探
测器并不适合。通常上位机都带有两个以上的USB
接口，所以在监测系统中，采用USB接口摄像机采
  ?4 a/ y- u9 N0 o集图像，利用数字图像处理技术，实时计算激光光
斑在监测窗口中的位置，并利用相应算法，获得挤
/ n" A: n8 t/ D压机挤压中心位置。根据挤压机的检测要求，实现
7 P3 a( l/ p' }7 I1 S! a在线选择性测量某一横梁的挤压中心，如何有效选
+ q7 Q" Y5 J! l2 J: t择性控制多达12路摄像机成为首要解决的问题。
串行通信作为一种成熟的技术在计算机通信及
, s: G7 H/ [: k0 D; a; E3 f工业现场控制在线监测中具有广泛的应用。系统以
Visual C++6．0作为软件开发平台，针对USB设
备的接口特点，在上位机只有两个USB接口的情况
下，搭建一个基于RS232串行通信的挤压机挤压中
  Q9 y$ x  }( [2 J' B' c心在线检测系统摄像机控制系统，对各横梁上的两
0 t* U: j, w% `0 I- o路摄像机的分时接入上位机，其余横梁上的10路摄
/ p  \/ S- M+ w! W6 U) i' Q7 h像机此时利用设计的控制系统使处于挂起状态，即
处在无效状态，实现对挤压机各横梁挤压中心的分
时测量。
4 Y9 X6 q" B; J' a2 控制系统总体方案设计

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图像采集方面存在以下难点
(1)监测距离远
2 n% U6 P* C. K* f+ F, D(2)监测目标多