本发明专利技术涉及电火花线切割技术领域，且公开了一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法，包括以下步骤：第一步：将红外热成像仪安装在合适的距离并调整合适的焦距；第二步：开启电火花线切割控制系统中水泵、运丝及高频脉冲,使电火花线切割机处于加工状态；第三步：红外热成像仪开始拍摄数据，并将热成像图像实时地传输至PC端；第四步：PC基于加工工件温度提取算法得到靠近电极丝放电侧工件边缘的温度；第五步：PC基于加工温度的线切割加工控制算法，实时调节加工工件的进给速度，实现电火花线切割的加工；第六步：判断是否加工完成，如果没有加工完成返回第三步。果没有加工完成返回第三步。果没有加工完成返回第三步。
【技术实现步骤摘要】
一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法
[0001]本专利技术涉及电火花线切割
，具体为一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法。
技术介绍
[0002]电火花线切割的基本工作原理是利用连续移动电极丝作电极，对导电工件进行脉冲火花放电，通过电热能蚀除金属，达到切割成型的目的。电火花线切割的关键在于电火花放电状态的检测，其中常见的放电状态检测方法为门槛电压阈值法。门槛电压阈值法通过采集电极丝和工件的间隙电压，将采集电压与门槛电压阈值进行对比，得到当前加工状态，从而实时地调节加工工件的进给速度，维持正常的电火花放电的有效间隙。然而，这种控制方法中存在两个缺点：
[0003]电压阈值的确定需要经过大量的统计实验，需要耗费大量的材料、时间及精力。
[0004]不稳定电弧放电和稳定电弧放电极间放电电压相差较小，难以通过电压检测结果区分，容易导致加工放电状态的误判，使得加工工件表面由于温度过高而出现烧伤的条纹。
[0005]综上，我们提出了一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法。
技术实现思路
[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法，解决了上述的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法，包括以下步骤：
[0010]第一步：将红外热成像仪安装在合适的距离并调整合适的焦距；
[0011]第二步：开启电火花线切割控制系统中水泵、运丝及高频脉冲,使电火花线切割机处于加工状态；
[0012]第三步：红外热成像仪开始拍摄数据，并将热成像图像实时地传输至PC端；
[0013]第四步：PC基于加工工件温度提取算法得到靠近电极丝放电侧工件边缘的温度；
[0014]第五步：PC基于加工温度的线切割加工控制算法，实时调节加工工件的进给速度，实现电火花线切割的加工；
[0015]第六步：判断是否加工完成，如果没有加工完成返回第三步。
[0016]优选的，第四步中的基于加工工件温度提取算法包括以下步骤：
[0017]S1：观察电火花线切割机中上导丝轮与下导丝轮出现在热成像图像的位置，得到像素坐标(X1,Y1)与(X2,Y2),构建感兴趣矩形区域ROI包含坐标(X1+50,Y1)、(X2+50,Y2)、(X1+500,Y1)、(X2+500,Y2)；
[0018]S2：使用均值滤波对感兴趣区域ROI进行变换；
[0019]S3：使用sobel算子对ROI感兴趣区域进行边缘检测，得到经过横向和纵向的边缘检测图像Gx(x,y)与Gy(x,y)；
[0020]S4：分别对G(x,y)进行x轴与y轴的投影，然后求出投影后x轴与y轴的最大值和最小值，公式如下：
[0021]x
max
＝max(G(x,0))；
[0022]x
min
＝min(G(x,0))；
[0023]y
max
＝max(G(0,y))；
[0024]y
min
＝min(G(0,y))；
[0025]则加工工件的区域R(x,y)为由左上角坐标(x
min
,y
min
)与右下角坐标(x
max
,y
max
)组成的矩形区域；
[0026]S5：对加工工件的图像区域进行像素与温度的映射，并求出该区域的温度均值作为第k时刻加工工件的实际温度Temp
a
(k)；
[0027][0028]R(i,j,k)表示第k时刻加工区域R在(i,j)的像素，M表示在区域R内像素点的数量，Y运算表示像素到温度的映射关系。
[0029]优选的，S2中的变换公式为：
[0030][0031]其中S表示以点(x,y)为中心的滤波窗口，i和j表示滤波窗口S内像素点的坐标，M表示滤波窗口内总共含有的像素点个数，f(x,y)表示位于(x,y)源图像的像素值，g(x,y)表示滤波后位于(x,y)图像的像素值。
[0032]优选的，S3中的横向和纵向的边缘检测图像Gx(x,y)与Gy(x,y)分别为：
[0033][0034][0035]其中，g(x,y)为上述步骤所得的滤波后位于(x,y)的像素；
[0036]则经过边缘检测后的图像G(x,y)为：
[0037]G(x,y)＝G
x
(x,y)+G
y
(x,y)。
[0038]优选的，第五步中的基于加工温度的线切割加工控制算法包括以下步骤：
[0039]S1：根据金属材料熔点表，确定加工工件温度的期望值；
[0040]S2：基于加工工件实际温度与加工工件温度期望值作差，得到偏差值；
[0041]S3：采取基于增量式的PID算法对工件的进给速度进行控制，则相邻输出加工温度的期望偏差值为：
[0042]Δu(k)＝u(k)
‑
u(k
‑
1)＝Kp*[Err(k)
‑
Err(k
‑
1)]+Ki*Err(k)+Kd*[Err(k)
‑
2*Err(k
‑
1)+Err(k
‑
2)]；
[0043]Kp、Ki与Kd分别代表比例系数、积分系数和微分系数，Err(k)为偏差值；
[0044]S4：基于PID算法输出的加工工件进给速度的期望为：
[0045]Ve(k)＝Ve(k
‑
1)+Kx*Δu(k)；
[0046]Kx为0～1的调节系数；
[0047]S5：对加工工件进给期望速度进行阈值处理，得到实际输出的工件进给速度为：
[0048][0049]其中V
max
代表线切割控制系统中加工工件的最大进给速度。
[0050]优选的，当调节系数越接近1时，进给速度的响应越快，加工时间越短，但工件的表面光洁度越差；
[0051]当调节系数越接近0时，进给速度的响应越慢，加工时间越长，但工件的表面光洁度越好。该系数根据实际的加工要求进行设置。
[0052](三)有益效果
[0053]与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法，具备以下有益效果：
[0054]1、该基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法，与门槛电压阈值法需经过大量的实验确定阈值的方法不同，本专利技术仅需通过查找金属材料熔点表，就可确定加工工件的期望温度(阈值)，节省了大量的材料与时间。
[0055]2、该基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法，与采集加工过程中放电电流与电压的方法不同，本专利技术基于红外热成像的图像得到加工过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：将红外热成像仪安装在合适的距离并调整合适的焦距；第二步：开启电火花线切割控制系统中水泵、运丝及高频脉冲,使电火花线切割机处于加工状态；第三步：红外热成像仪开始拍摄数据，并将热成像图像实时地传输至PC端；第四步：PC基于加工工件温度提取算法得到靠近电极丝放电侧工件边缘的温度；第五步：PC基于加工温度的线切割加工控制算法，实时调节加工工件的进给速度，实现电火花线切割的加工；第六步：判断是否加工完成，如果没有加工完成返回第三步。2.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法，其特征在于：第四步中的基于加工工件温度提取算法包括以下步骤：S1：观察电火花线切割机中上导丝轮与下导丝轮出现在热成像图像的位置，得到像素坐标(X1,Y1)与(X2,Y2),构建感兴趣矩形区域ROI包含坐标(X1+50,Y1)、(X2+50,Y2)、(X1+500,Y1)、(X2+500,Y2)；S2：使用均值滤波对感兴趣区域ROI进行变换；S3：使用sobel算子对ROI感兴趣区域进行边缘检测，得到经过横向和纵向的边缘检测图像Gx(x,y)与Gy(x,y)；S4：分别对G(x,y)进行x轴与y轴的投影，然后求出投影后x轴与y轴的最大值和最小值，公式如下：x
max
＝max(G(x,0))；x
min
＝min(G(x,0))；y
max
＝max(G(0,y))；y
min
＝min(G(0,y))；则加工工件的区域R(x,y)为由左上角坐标(x
min
,y
min
)与右下角坐标(x
max
,y
max
)组成的矩形区域；S5：对加工工件的图像区域进行像素与温度的映射，并求出该区域的温度均值作为第k时刻加工工件的实际温度Temp
a
(k)；R(i,j,k)表示第k时刻加工区域R在(i,j)的像素，M表示在区域R内像素点的数量，Y运算表示像素到温度的映射关系。3.根据权利要求2所述的一种基于红外热成像的电火花线切割加工控制方法，其特征在于：S2中...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘长红，陈荣东，杨兴鑫，梁忠伟，邹涛，刘晓初，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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