一种模锻成形智能制造生产线锻件质量信息检测方法技术

本发明专利技术公开了一种模锻成形智能制造生产线锻件质量信息检测方法，主要包括：各成形阶段缺陷信息检测及终锻、切边阶段形状尺寸信息检测。锻件缺陷信息检测步骤如下：工业相机进行在线图像数据收集；读取图像信息，将图像转换成单通道灰度图像；采用卷积神经网络智能算法进行缺陷质量信息检测分类；检测分类结果存入数据库，结束；形状信息检测步骤如下：采用三维扫描仪进行锻件多角度数据扫描；锻件云图自动拼合；锻件云图数据生成实体与模型形状对比，进行分类；形状信息数据检测分类结果存入数据库，结束。本发明专利技术能够快速、精准、实时地剔除不合格产品，提高良品率，达到智能生产及智能质量控制的目的。

A method of forging quality information detection in intelligent manufacturing line of die forging

【技术实现步骤摘要】
一种模锻成形智能制造生产线锻件质量信息检测方法
本专利技术属于智能制造及智能检测
，特别涉及一种多阶段智能在线质量信息检测方法。
技术介绍
锻件在航天、航空、船舶、汽车等领域应用广泛，在提高锻件生产效率的同时也要求质量越来越好，但是由于受到人员、环境、设备、工艺、原始坯料等影响，锻件易出现折叠、裂纹等缺陷及尺寸精度问题，严重影响最终产品的性能和质量。传统的质量检测方法主要通过人工实现在线检测，检测效率低，成本较高，检测精度不能保证且容易出现误判，对工人的经验具有较强的依赖性，对于大批量生产的生产线适合人工抽检不适合全检，但是抽检会对后期追溯造成影响且人工抽检主观性强、无法体现全面性，对于小批量生产的生产线适合全检，但是工人劳动强度大，容易出现误判。为提高产品质量及对后面产品质量信息追溯实现智能化生产，提出一种模锻成形智能制造生产线锻件质量信息检测技术。本专利技术实现多阶段多种质量信息在线检测，具有较强质量控制力度；同时结合智能算法实现产品缺陷的识别，为智能化生产提供良好思路。
技术实现思路
本专利技术的目的：因高温图像特征不明显，且特征信息杂乱。首先，应用高温图像处理方法提取主要特征，提高后续智能算法识别速度；最后，应用高温图像处理方法结合智能识别算法，提出一种模锻成形智能制造生产线锻件质量信息检测技术，克服高温环境下多阶段多种缺陷、尺寸在线精准检测的困难，解决现有生产检测精准性低、效率低，多阶段生产质量控制力度不够的问题。能够快速、精准、实时地剔除不合格产品，提高良品率，达到智能生产及智能质量控制的目的。本专利技术采用的技术方案为一种模锻成形智能制造生产线，包括智能检测装置和机械设备，机械设备包括机械手臂A(1)、机械手臂B(5)、机械手臂C(8)、旋转加热炉(3)、物流辊道A(2)、物流辊道B(10)、锻压设备(4)、切边机(6)，机械设备作用是实现工件的成形及运输；智能检测装置包括检测平台A(7)、检测平台B(13)、三维扫描装置A(11)、三维扫描装置B(12)、工业相机(14)、激光打码机(9)，智能检测装置作用是实现锻造过程中工件质量信息的检测及存储功能。所述机械手臂A(1)、旋转加热炉(3)、锻压设备(4)、机械手臂B(5)、切边机(6)、机械手臂C(8)、激光打码机(9)、三维扫描装置A(11)、三维扫描装置B(12)、检测平台A(7)、检测平台B(13)和工业相机(14)分别通过Profibus-DP现场总线与总控PLC连接，各设备之间通讯经过总控PLC采用工业总线传输数据；所述物流辊道A(2)上带有传感器通过I/O接口与总控PLC相连，当工件到达传感器时总控PLC将信号传输给机械手臂A(1)，机械手臂A(1)进行相关动作；所述工业相机(14)在每阶段锻压完成后由锻压设备(4)与总控PLC进行通讯并驱动工业相机(14)进行相关动作；所述工业相机(14)与图像采集卡(16)采用USB3.0数据传输，图像采集卡与工控机(15)也采用USB3.0接口进行数据通讯。一种模锻成形智能制造生产线检测方法：首先，锻件经由锻压设备多阶段锻压成形，每次锻压成形结束后，锻件都由工业相机(14)进行缺陷检测；缺陷检测的模式主要包括折叠、裂纹、正常三种模式，若未达到终锻之前锻件出现折叠、裂纹模式，锻压机停止操作并检查、及时调整各阶段锻压参数；若终锻结束后锻件出现折叠、裂纹模式，锻压机停止操作并检查、及时调整设备，将锻件二次加热重新锻打，锻件缺陷信息存入数据库中；若锻件正常，锻件经过机械手臂B(5)运输至检测平台B(13)快速检测锻件几个关键尺寸用于判别是否进入切边阶段；若尺寸不合格，锻件二次加热重新锻打；若尺寸检测合格，锻件经由机械手臂B(5)运输至切边机(6)进行切边。切边完成锻件由机械手臂C(8)运输至检测平台A(7)进行二次尺寸信息检测，若尺寸检测不合格，停止操作切边机调整切边机设备参数，锻件由机械手臂C(8)转移至激光打码记录信息，同时转移至废品区；若锻件尺寸合格由机械手臂C(8)运输至激光打码机(9)打码记录锻件信息，并转移至物流辊道B(10)，结束。模锻成形智能制造生产线的质量信息检测方法包括各成形阶段缺陷信息检测技术及终锻完成阶段、切边完成阶段形状尺寸信息检测技术。模锻成形智能制造生产线缺陷信息检测包括如下步骤：S1.工业相机进行图像信息收集，经图像采集卡存入工业控制机中。S2.读取图像信息，图像灰度增强、去噪，计算机处理存储的图像，图像处理步骤如下：a.计算机读取高温红热原始图像；b.将所有的收集的数据分辨率调整为256*256像素，转化成灰度图像；c.采用非线性灰度增强的方法对图像进行缺陷加强，增强缺陷特征；d.对图像进行中值滤波处理，去除锻件噪音并且最大化保留缺陷及图像轮廓边缘；e.对原始图像进行二值化处理、图像分割，生成数据；f.结束。S3.根据步骤S2中所处理的图像，采用卷积神经网络(CNN)智能算法进行缺陷质量信息分类，信息处理步骤如下：a.设置CNN模型为4卷积层、3全连接层，其中每层卷积层后面跟随一层池化层，全连接层最后一层应用softmax算法进行分类，卷积核大小为3X3，步长设置为1，池化层池化核大小为2X2，采用平均池化法提取特征，全连接层训练学习率为0.02，迭代次数20000次，并应用特征融合对卷积层输出进行特征融合降维，提高网络运算效率；b.读取处理好的图像数据，将数据输入到步骤a训练的CNN模型中；c.记录分类结果，并保存在数据库中。d.存储分类信息，记录不合格产品缺陷信息；e.结束。模锻成形智能制造生产线切边阶段的尺寸信息检测：锻件经由压力设备终锻结束后由机械手臂B(5)运输至检测平台B(13)进行尺寸信息检测，切边完成锻件移动至检测台A(7)三维扫描装置(1)对锻件进行三维扫描，锻件尺寸信息检测步骤如下：a.三维扫描装置系统自动标定，完成精度调整；b.利用面结构光扫描仪对锻件进行快速扫描获取锻件的点云数据；c.自动拼接，对比模型；d.形状信息检测分类数据存入数据库。e.结束切边阶段进行锻件打码，各成形阶段缺陷信息及终锻完成、切边阶段形状信息检测数据存入数据库中，最终完成锻件质量检测。本专利技术的有益效果：本专利技术检测技术主要包括多阶段缺陷信息检测、形状信息检测：多阶段缺陷信息检测技术用于所述生产线上，可实时获取图像信息数据，针对锻件高温状态缺陷模糊特点，应用图像处理技术增强锻件缺陷特征，提高了缺陷信息辨识度为缺陷识别提高效率，同时应用卷积神经网络结合特征融合、数据降维算法进行缺陷识别检测，提高线上识别检测效率及精准度；多阶段形状信息检测技术用于所述生产线上，通过特征扫描技术检测锻件尺寸，实现多阶段锻件形状尺寸信息的控制；本专利技术的检测方法在锻造实际生产过程中能够实现多阶段多种质量信息的检测，与常规检测技术相比具有较强的质量控制力度、较高检测识别的效率及精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模锻成形智能制造生产线，其特征在于：包括智能检测装置和机械设备，机械设备包括机械手臂A(1)、机械手臂B(5)、机械手臂C(8)、旋转加热炉(3)、物流辊道A(2)、物流辊道B(10)、锻压设备(4)、切边机(6)，机械设备作用是实现工件的成形及运输；智能检测装置包括检测平台A(7)、检测平台B(13)、三维扫描装置A(11)、三维扫描装置B(12)、工业相机(14)、激光打码机(9)，智能检测装置作用是实现锻造过程中工件质量信息的检测及存储功能；/n所述机械手臂A(1)、旋转加热炉(3)、锻压设备(4)、机械手臂B(5)、切边机(6)、机械手臂C(8)、激光打码机(9)、三维扫描装置A(11)、三维扫描装置B(12)、检测平台A(7)、检测平台B(13)和工业相机(14)分别通过Profibus-DP现场总线与总控PLC连接，各设备之间通讯经过总控PLC采用工业总线传输数据；所述物流辊道A(2)上带有传感器通过I/O接口与总控PLC相连，当工件到达传感器时总控PLC将信号传输给机械手臂A(1)，机械手臂A(1)进行相关动作；所述工业相机(14)在每阶段锻压完成后由锻压设备(4)与总控PLC进行通讯并驱动工业相机(14)进行相关动作；所述工业相机(14)与图像采集卡(16)采用USB3.0数据传输，图像采集卡与工控机(15)也采用USB3.0接口进行数据通讯。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模锻成形智能制造生产线，其特征在于：包括智能检测装置和机械设备，机械设备包括机械手臂A(1)、机械手臂B(5)、机械手臂C(8)、旋转加热炉(3)、物流辊道A(2)、物流辊道B(10)、锻压设备(4)、切边机(6)，机械设备作用是实现工件的成形及运输；智能检测装置包括检测平台A(7)、检测平台B(13)、三维扫描装置A(11)、三维扫描装置B(12)、工业相机(14)、激光打码机(9)，智能检测装置作用是实现锻造过程中工件质量信息的检测及存储功能；
所述机械手臂A(1)、旋转加热炉(3)、锻压设备(4)、机械手臂B(5)、切边机(6)、机械手臂C(8)、激光打码机(9)、三维扫描装置A(11)、三维扫描装置B(12)、检测平台A(7)、检测平台B(13)和工业相机(14)分别通过Profibus-DP现场总线与总控PLC连接，各设备之间通讯经过总控PLC采用工业总线传输数据；所述物流辊道A(2)上带有传感器通过I/O接口与总控PLC相连，当工件到达传感器时总控PLC将信号传输给机械手臂A(1)，机械手臂A(1)进行相关动作；所述工业相机(14)在每阶段锻压完成后由锻压设备(4)与总控PLC进行通讯并驱动工业相机(14)进行相关动作；所述工业相机(14)与图像采集卡(16)采用USB3.0数据传输，图像采集卡与工控机(15)也采用USB3.0接口进行数据通讯。


2.一种模锻成形智能制造生产线检测方法，其特征在于：首先，锻件经由锻压设备多阶段锻压成形，每次锻压成形结束后，锻件都由工业相机(14)进行缺陷检测；缺陷检测的模式主要包括折叠、裂纹、正常三种模式，若未达到终锻之前锻件出现折叠、裂纹模式，锻压机停止操作并检查、及时调整各阶段锻压参数；若终锻结束后锻件出现折叠、裂纹模式，锻压机停止操作并检查、及时调整设备，将锻件二次加热重新锻打，锻件缺陷信息存入数据库中；若锻件正常，锻件经过机械手臂B(5)运输至检测平台B(13)快速检测锻件几个关键尺寸用于判别是否进入切边阶段；若尺寸不合格，锻件二次加热重新锻打；若尺寸检测合格，锻件经由机械手臂B(5)运输至切边机(6)进行切边；
切边完成锻件由机械手臂C(8)运输至检测平台A(7)进行二次尺寸信息检测，若尺寸检测不合格，停止操作切边机调整切边机设备参数，锻件由机械手臂C(8)转移至激光打码记录信息，同时转移至废品区；若锻件尺寸合格由机械手臂C(8)运输至激光打码机(9)打码记录锻件信息，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：初红艳，赵凯林，程强，高元杰，刘宸菲，李瑞，潘俊杰，张维，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11