用于刀具加工状态监测的自动视觉跟随系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于刀具加工状态监测的自动视觉跟随系统，包括双光谱相机、边缘计算单元、交换机，双光谱相机分别USB、网线连接至交换机，交换机与边缘计算单元通信连接；双光谱相机、边缘计算单元、交换机分别通过自己独立的电源模块与供电电源连接；本实用新型专利技术涉及的自动视觉跟随系统，通过可按预设扫描轨迹扫描加工刀具，抓取热成像图片，通过热成像图片判断刀具的加工状态，结合可见光成像图片，可实时监测刀具的各种加工状态和本身的断裂情况，以便于调整刀具的工作，调整计算相应的控制参数，调整双光谱相机的工作位置，真正实现无人工的智能化非侵入式刀具加工状态视觉监测模式，明显提升监控效率，降低人员安全事故风险。事故风险。事故风险。

【技术实现步骤摘要】
用于刀具加工状态监测的自动视觉跟随系统


[0001]本技术涉及利用边缘计算、机器视觉的智慧安全、智能制造
，具体是用于刀具加工状态监测的自动视觉跟随系统。

技术介绍

[0002]在大型装备加工过程中，工作人员需要时刻关注加工刀具的工作状态，当前主要工作人员主要通过近距离肉眼观测，以确认工件加工是否正常，以避免造成重大经济损失和安全隐患。
[0003]在大型装备加工过程中，会产生大量的铁屑和油污，加工刀具存在断裂风险，一旦刀具断裂，残留到加工现场，即会对装备制造现场造成相当大的影响。
[0004]此外，由于大型装备体积巨大，刀具在进行工件内表面加工时，工作人员需要进行登高观测。因此，当前这种基于肉眼观测的方式不仅效率低下，而且还存在一定误差和盲区，也存在较大安全隐患，容易造成安全事故。
[0005]故需要设计一种可以代替工作人员肉眼观测的方案，可以有效提高对刀具加工状态的跟踪观测。

技术实现思路

[0006]本技术针对上述技术问题，提出了用于刀具加工状态监测的自动视觉跟随系统，
[0007]通过特定的视觉设备对刀具加工状态进行跟随观测，利用边缘机器视觉和运动控制算法结合，可以全程广角度对刀具加工状态过程进行成像，通过成像图片进行处理、分析和判断，最终实现非侵入式刀具加工状态视觉跟踪，提升了刀具加工过程的监测效率，降低了人员安全事故的发生概率。
[0008]本技术的技术方案如下：
[0009]用于刀具加工状态监测的自动视觉跟随系统，包括双光谱相机、边缘计算单元、交换机，双光谱相机通过两条路线分别连接至边缘计算单元，路线一：双光谱相机通过USB或网线连接边缘计算单元，路线二：双光谱相机通过网线连接至交换机，交换机与边缘计算单元通信连接；所述双光谱相机、边缘计算单元、交换机分别通过自己独立的电源模块与供电电源连接。所述双光谱相机安装于刀具加工机床上靠近刀具的位置，所述边缘计算单元、交换机及其配置的电源模块布置于刀具加工机床的操作台处。
[0010]所述双光谱相机由可见光相机、热成像相机和云台构成，所述可见光相机、热成像相机和云台可以是集成一体的结构；或者，独立的可见光相机、热成像相机和云台通过机械结构连接组装后构成双光谱相机。在加工过程中，通过调整云台对应调整可见光相机、热成像相机的拍摄角度，获得相应的刀具画面。
[0011]对于双光谱相机，所述可见光相机用于拍摄可见光图片，所述热成像相机用于采集红外成像图片，所述云台用于控制可见光相机和热成像相机在水平方向的旋转运动和在
垂直方向的俯仰运动；所述可见光相机、热成像相机通过应用程序接口（API）或网络协议抓取刀具的热成像图片。
[0012]所述边缘计算单元是以MIPS架构、LoongArch架构、x86架构、RISC
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V架构或ARM架构处理器为核心处理器的智能计算终端设备，可运行windows或linux操作系统，可通过USB或网络与前端的双光谱相机进行数据交换，实现从双光谱相机提取可见光和红外图像的目的，以及可以控制云台带动相机的运动、可见光相机的变焦。
[0013]所述边缘计算单元配置有PID控制器，通过PID控制器调整云台的动作。
[0014]本技术的有益效果如下：
[0015]（1）本技术配置有可见光成像和红外热成像的双光谱相机，在进行大型装备内表面加工时，当光线较好时，可以通过可见光成像采集清晰图像，当光线较差时，可以通过红外热成像抓取清晰图像，红外热成像不会受环境光影响，可以通过热成像图片的平均值反映温度情况；
[0016]（2）本技术可通过边缘计算单元可准确分析工件加工状态，以便于判断刀具的加工状态是否正常，刀具本身是否存在断裂的情况，还可以对用于调整云台的动作，以实现对可见光相机、热成像相机的水平、垂直方向的位置调整、成像焦距调整；
[0017]（3）本技术总体实现了非侵入式刀具加工状态视觉监测，不仅可以很好地监测大型装备外表面加工情况，更可以实现内表面加测的全程监测，大幅度降低了工作人员的劳动强度和安全事故风险，无需手动操作，明显提升监控效率。
附图说明
[0018]图1为本技术的视觉跟随系统示意图。
[0019]图2为本技术用于加工刀具监控的示意图。
[0020]其中，附图标记为：1
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双光谱相机，11
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可见光相机，12
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热成像相机，13
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云台，2
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边缘计算单元，3
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交换机，4
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USB，5
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网线，6
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供电电源，7
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大型设备，8
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刀具。
具体实施方式
[0021]下面结合说明书附图，对本技术的技术方案作进一步详细地阐述。
[0022]实施例1
[0023]如图1所示，用于刀具加工状态监测的自动视觉跟随系统，包括双光谱相机1、边缘计算单元2、交换机3，双光谱相机1通过两条路线分别连接至边缘计算单元2，路线一：双光谱相机1通过USB4或网线连接边缘计算单元2，路线二：双光谱相机1通过网线5连接至交换机3，交换机3与边缘计算单元2通信连接；所述双光谱相机1、边缘计算单元2、交换机3分别通过自己独立的电源模块与供电电源6连接。
[0024]所述双光谱相机1安装于加工机床上靠近刀具8的位置，在加工过程中通过调整云台13拍摄刀具画面，所述边缘计算单元2、交换机3、电源模块布置于机床操作台处。
[0025]所述双光谱相机1由可见光相机、热成像相机和云台13构成，所述可见光相机、热成像相机和云台13可以是集成一体的结构，也可以是由独立的可见光相机、热成像相机和云台13进行组装后构成。
[0026]双光谱相机1可参考海康的5寸双光谱测温球机DS
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2TD42XX
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XX/V2。
[0027]对于双光谱相机1，所述可见光相机用于拍摄可见光图片，所述热成像相机用于采集红外成像图片，所述云台13用于控制可见光相机和热成像相机在水平方向的旋转运动和在垂直方向的俯仰运动；所述可见光相机、热成像相机通过应用程序接口（API）或网络协议抓取刀具8的热成像图片。基于刀具加工过程中的摩擦生热，利用热成像相机进行刀具加工位置精确定位，排除了环境可见光干扰，在工业环境下的适应性更强。
[0028]所述边缘计算单元2通过USB4或网络与前端的双光谱相机1进行数据交换，实现从双光谱相机1提取可见光和红外图像的目的，以及可以控制云台13带动相机的运动、可见光相机的变焦。
[0029]通过所述自动视觉跟随系统对刀具加工状态进行监测时，其步骤如下：
[0030]1）首先在系统中设置双光谱相机1的预设扫描轨迹T和预设热成像图片平均值阈值p_threshold；
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于刀具加工状态监测的自动视觉跟随系统，其特征在于：包括双光谱相机（1）、边缘计算单元（2）、交换机（3），双光谱相机（1）通过两条路线分别连接至边缘计算单元（2），路线一：双光谱相机（1）通过USB（4）或网线（5）连接边缘计算单元（2），路线二：双光谱相机（1）通过网线（5）连接至交换机（3），交换机（3）与边缘计算单元（2）通信连接；所述双光谱相机（1）、边缘计算单元（2）、交换机（3）分别通过自己独立的电源模块与供电电源（6）连接；所述双光谱相机（1）安装于刀具加工机床上靠近刀具（8）的位置，所述边缘计算单元（2）、交换机（3）及其配置的电源模块布置于刀具加工机床的操作台处。2.根据权利要求1所述的自动视觉跟随系统，其特征在于：所述双光谱相机（1）由可见光相机（11）、热成像相机（12）和云台（13）构成，所述可见光相机（11）、热成像相机（12）和云台（13）集成一体的结构；所述可见光相机（11）、热成像相机（12）的拍摄角度由云台（13）...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋俊霖，边晓光，蒲晓珉，田阳，胡凡荣，
申请(专利权)人：东方电气集团科学技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：