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
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
' X/ x, r- C% ^, A8 v6 ~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。
; d' ], T8 c! {" d+ `" Y125 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
) w" R, ~$ `2 x( G. G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
磨损严重，造成挤压机挤压中心不对中。以往在调
% {2 ^4 d) ^2 \$ Y( V9 j6 K2 s7 R4 q整挤压中心的过程中，是通过人工反复测量，计算
: @, K$ S% z8 d7 H8 q挤压机各部位的偏差，然后通过调整垫片来完成挤
: n, K% }9 [$ ~/ ^压机调整对中，或者通过观察试挤压产品的质量，
; `# E! Y9 f  l% m! K凭经验进行调整[2]。这些方法工作量大、检测精度
! v9 z4 q# k' o% m低、缺乏科学性，且不能实现在线测量，难以满足
现代化生产的需要。为提高检测效率和检测精度，
! {7 `$ ?/ a! C7 |0 X5 E* ^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
采集系统。在图像采集方面存在以下难点。
+ f: r: ?0 y0 G: T. N; d: |(1)监测距离远：挤压机机体总长达39 1TI，故
) e, \# U" \& L8 Q9 E2 @0 x  t' m监测系统的监测距离应≥39 ITI。若采用普通USB接
+ F) Q$ _- H2 w6 H口的摄像机则难以达到距离要求。
: q8 {) s6 q7 h4 b! C: h: |8 e(2)监测目标多：包括挤压容室、活动横梁、
固定横梁、穿孔动梁和穿孔横梁共计6个部件。因
此需要12路图像采集单元才能达到系统检测要求。
1 O  P' Q& v+ j  M6 @, N/ t& ^上述难点中，最大的技术难题在于需要对位移
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
0 y' l4 N; U7 }8 ~' C7 |4 ]7 f6 W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
集图像，利用数字图像处理技术，实时计算激光光
# Z2 H: I  f4 A; T斑在监测窗口中的位置，并利用相应算法，获得挤
压机挤压中心位置。根据挤压机的检测要求，实现
在线选择性测量某一横梁的挤压中心，如何有效选
择性控制多达12路摄像机成为首要解决的问题。
$ D; s% \( M) p  C! ]  A串行通信作为一种成熟的技术在计算机通信及
+ r" p+ N* Q  M) ?9 ]) |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
  a; V2 I- W8 e+ n8 I; h下，搭建一个基于RS232串行通信的挤压机挤压中
心在线检测系统摄像机控制系统，对各横梁上的两
, t2 K9 @# _* J/ M路摄像机的分时接入上位机，其余横梁上的10路摄
5 v2 |& n5 Y$ Y6 T% }7 H0 i: I$ B8 Q像机此时利用设计的控制系统使处于挂起状态，即
3 o' B* N) i& N# ~3 |处在无效状态，实现对挤压机各横梁挤压中心的分
+ r) `  ~8 @( W/ n时测量。
2 控制系统总体方案设计
, M6 l6 i6 V8 c7 Y

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图像采集方面存在以下难点
5 P1 b6 a& y. Y6 N* ^) s. H7 O5 D; B(1)监测距离远
" y& ]* I5 w3 n0 S( X(2)监测目标多