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
  I, @5 n- T) k0 t; U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
. t% V0 m) W8 J) X中心监测系统的设计要求。
; }/ |" r* C; @. b' ?" e2 ^125 MN挤压机是我国目前在运行的最大吨位
  j  Y# \+ j$ i  c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
8 ~$ Z5 F* J: R9 L磨损严重，造成挤压机挤压中心不对中。以往在调
9 @+ |% ^' E* h$ C- O- P, m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，
4 K( g" s3 `. I  H6 {& t凭经验进行调整[2]。这些方法工作量大、检测精度
# V2 {3 U) ^9 W# I# y# a" |低、缺乏科学性，且不能实现在线测量，难以满足
0 O6 p9 K' M. P1 D9 p现代化生产的需要。为提高检测效率和检测精度，
  r( L( q0 h% d1 O- v! ]# n5 w提升该设备的自动化水平，设计了挤压中心在线监
3 x* J9 K  L$ Y: Y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
8 x8 p7 x6 k6 E4 K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
口的摄像机则难以达到距离要求。
(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
6 L' ]: T, x& J; A0 t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
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
: w, S5 m* P# c% x/ h( z1 B的衍射环出现，故直接用CCD和PSD作为光敏探
: X8 Y: F5 l. L& J) K测器并不适合。通常上位机都带有两个以上的USB
& O* n  Q' m- ?) N  ^3 `, |: m5 g接口，所以在监测系统中，采用USB接口摄像机采
5 ?8 O1 a4 q: r集图像，利用数字图像处理技术，实时计算激光光
7 o& ^$ Q8 E/ ]4 W/ p1 C1 Y斑在监测窗口中的位置，并利用相应算法，获得挤
8 S! }! e+ \& J5 u' `+ T. A" i压机挤压中心位置。根据挤压机的检测要求，实现
8 |9 g' W% D; L% {5 q8 S" e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。
串行通信作为一种成熟的技术在计算机通信及
+ V: `" y% D3 S1 s5 h/ y工业现场控制在线监测中具有广泛的应用。系统以
5 ]- D: u* H! u7 \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
2 D2 J) }2 V: H" X5 {0 Q心在线检测系统摄像机控制系统，对各横梁上的两
8 H! w( Y4 }5 q+ C路摄像机的分时接入上位机，其余横梁上的10路摄
" B/ w9 ]0 j1 ]. W- C! ?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。
# c6 h9 u+ U/ B3 y% r2 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
5 L% F0 l+ W% ~; b9 e7 h0 W(1)监测距离远
(2)监测目标多