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
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
: |2 r- \! O6 Z5 r+ g) ?中心监测系统的设计要求。
4 U$ ~- z/ n3 p  y* |4 g125 MN挤压机是我国目前在运行的最大吨位
+ `" X7 I' y2 {8 ~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。
- I& ~9 L+ e5 s- G5 |+ D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
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
  T, v0 ]. i2 }, r压机调整对中，或者通过观察试挤压产品的质量，
% Q9 Z, I9 s' H% z' Y9 f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
' `! ?8 k! `/ W! L% {2 \现代化生产的需要。为提高检测效率和检测精度，
" O- \, h. x4 C7 L) @7 U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
7 b2 K, y' R, B6 @' u$ U3 d& j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。
/ K- w- ^2 s) N2 p7 ^(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
8 |4 h& S, i! V! o6 n8 Y+ y' y口的摄像机则难以达到距离要求。
' ~9 r5 o# r9 _$ Y(2)监测目标多：包括挤压容室、活动横梁、
- R- f+ ~( C2 a+ t固定横梁、穿孔动梁和穿孔横梁共计6个部件。因
7 U1 ?: n( K. s9 V  k此需要12路图像采集单元才能达到系统检测要求。
$ ^( j  ?) U! k, U5 q9 e8 x' b上述难点中，最大的技术难题在于需要对位移
' o# r# C% i: t& [1 v7 A3 v+ `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
的衍射环出现，故直接用CCD和PSD作为光敏探
' q: p' `2 u% b1 g9 k( j. f9 o) k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
% r4 u5 i1 w# ?- G  a, J5 [* U集图像，利用数字图像处理技术，实时计算激光光
+ j3 g0 Z* v7 L8 ^5 ]/ K9 Q) j斑在监测窗口中的位置，并利用相应算法，获得挤
4 E" ]- r8 g$ y- J, @' O压机挤压中心位置。根据挤压机的检测要求，实现
; r: t6 ]" w- i4 m  p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
% Y  i4 i+ i1 x& ~# s6 X, p5 i% N工业现场控制在线监测中具有广泛的应用。系统以
- o  w1 d. W4 b5 M: f4 t! nVisual C++6．0作为软件开发平台，针对USB设
8 o( v& C3 E2 i9 `1 [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
心在线检测系统摄像机控制系统，对各横梁上的两
/ U8 I4 n6 }" J$ N1 S% h6 M路摄像机的分时接入上位机，其余横梁上的10路摄
像机此时利用设计的控制系统使处于挂起状态，即
! ~' x3 F  a1 ]: I处在无效状态，实现对挤压机各横梁挤压中心的分
时测量。
2 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)监测目标多