一种板材与模具相对滑动速度的检测方法及传感器，包括：(1)在钢板被测表面形成区域被测激光图像；(2)图像传感器取得连续变化图案的图像信息，输出至信号处理器；(3)采用自相关图像处理算法，分析特征区域的移动量，输出位移信息；(4)通过主控单元，输出滑动速度数据；(5)主控单元调整采集频率；(6)获得滑动速度值与滑动速度数据的转换函数：y＝ax+b；(7)获得实际相对滑动速度。根据本发明专利技术所述检测方法及传感器，可以在板材冲压成形过程中实时、非接触地测量滑动速度的方法及传感器。本发明专利技术的方法可操作性强，配合相应的试验装置，可用于测定板料冲压变形时钢板相对于模具的滑动速度大小，以满足科研和试验的需要。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种速度检测领域，具体地，本专利技术涉及一种板材与模具相对滑动速 度的检测方法及其使用的传感器，更具体地，本专利技术涉及一种冲压成形中板材与模具相对 滑动速度的检测方法及传感器。本专利技术的检测方法及传感器可用于检测板材冲压成形过程 中板材相对于模具表面滑动速度的方法。
技术介绍
在板材冲压成形过程中，特别是在钢板冲压成形过程中，钢板相对于模具的滑动 速度是影响摩擦和接触状态的重要参数，不同的滑动速度下钢板与模具间的具有不同的摩 擦系数，并表现出不同的摩擦热效应，从而影响钢板的成形性能。因此，研究板料和模具之间的滑动速度大小具有重要意义，但目前关于冲压成形 中滑动速度方面的研究还未见报道。目前，速度的检测方法主要有接触式测量和非接触式测量。接触式测量的本质是通过测量物体的位移来间接获得物体移动的速度，其主要测 量手段有光栅尺、编码器、平移测量等。接触式测量方法采用机械结构，结构牢固，使用简单 方便，但其分辨率较差，误差较大。非接触式测量可以分为直接式测量和间接式测量两种方式。直接测量方法。直接式测量主要采用的是多普勒方法。这种测量方法基于多普勒 效应，直接通过测量仪器得到被测量值的测量结果。工业领域中应用最广泛的是激光多普 勒方法，即用单束窄谱带激光照明被测面，通过检测反射激光的多普勒频移度来测量被测 面的滑动速度。但该方法只可测量相对运动的大小，无法确定运动的方向，且对信号处理， 尤其是高速信号处理电路的要求较高。另外，直接式测量的测量效果较好，但其对系统要求 较高，且价格昂贵。间接测量方法。间接式测量方法主要有霍尔式测量法、激光干涉法、图像测量法寸。霍尔式测量方法是基于霍尔效应将被测量转换成电动势输出的一种测量方法，该 方法实际上是测量物体在磁场中的微位移。激光干涉法是利用光的干涉原理进行测量的一 种方法，常见的是采用迈克尔逊激光干涉仪。图像测量法是利用光电器件的光电转换功能， 将感光面上的光信号转换成相应的电信号，进而进行物理量检测的一种测量方法。上述非接触式测量具有测量精度高、静态和动态特性好、分辨率高、误差小等优 点O如上所述，考虑到板材冲压成形过程速度检测的实际情况，激光多普勒式测量价 格昂贵、对系统要求较高。霍尔式传感器基于电磁霍尔效应原理，在板材冲压成形中无法 安装永磁体，且无法进行任意方向的速度检测。激光干涉法基于光的干涉原理，测量精度 较高，但易受环境因素的影响。图像测量法基于图像处理技术，结构简单，精度较高，可以认为，图像测量法是一种较为理想的测量方法。然而，经查阅现有技术，包括图像测量法在内的上述方法，其检测目的很多都是针 对车辆的移动速度进行检测，没有针对滑动速度的方法和传感器；另外，以往检测方法和安 装方式均不适用于板材冲压成形过程。
技术实现思路
为克服所述问题，本专利技术旨在提供一种板材与模具相对滑动速度的检测方法及其 使用的传感器，所述板材与模具相对滑动速度的检测方法及其使用的传感器，可以在板材 冲压成形过程中实时、非接触地测量滑动速度的方法及传感器。本专利技术的方法可操作性强， 配合相应的试验装置，可用于测定板料冲压变形时钢板相对于模具的滑动速度大小，以满 足科研和试验的需要。本专利技术涉及的滑动速度检测方法及传感器特别适用于测量两个接触固体表面相 对滑动速度，传感器以镶嵌的方式安装于一个固体内部，另一个固体不需要安装任何器件。 同时，本专利技术采用基于图像处理的微光学间接测量方法进行测量，尤其适用于其他的一个 固体表面无法安装测量装置的情形。本专利技术的板材与模具相对滑动速度的检测方法的技术方案如下一种用于检测板材和模具相对滑动速度的检测方法，其特征在于，所述方法包括 下述步骤(1)由激光光源照明钢板被测表面，在钢板被测表面形成区域被测图像，经透镜成 像后由图像传感器接收，取得特征参量，即相邻图片反应平面的移动距离和速度的移动像 素数；(2)使钢板相对于模具表面进行移动，图像传感器取得连续的变化图案的图像信 息，将该图像信息输出至信号处理器；(3)在上述信号处理器采用自相关图像处理算法，将所述图像信息的影像信号与 存储的上一采样周期得到的图像影像进行对比分析并进行处理，即分析两幅图上同一个特 征的差别，也即特征区域的移动量，输出位移信息，所述位移信息包括被测表面移动的方向 和位移大小；(4)基于定时、周期性的采集位移数据，通过主控单元，输出滑动速度数据；(5)主控单元通过自适应优化模块和相应的数字滤波算法，调整采集频率，即速度 减慢时，降低采集频率，反之提高采样频率，所述采集频率的调整通过调整单片机采样的定 时器的时长来实现；(比如1毫秒改为5毫秒。)，提高采集精度控制在需求范围之内；(6)采用标定器对所获得的滑动速度值数据进行标定，即将采集得到的没有单位 的数字量和采用标定装置得到的实际速度值对应起来，得到有单位的、具有实际意义的滑 动速度值与滑动速度数据的转换函数，所述转换函数采用下述一次拟合函数进行拟合y = ax+b,其中，y为最终输出值，χ为测量值，a和b为待定参数，由最小二乘法拟合得到，a 为0-1的范围，b为-100-100范围的整数；(7)在待测模具上安装滑动速度检测传感器，即可获得板材和模具之间的实际相 对滑动速度。上式中，a, b采用最小二乘法拟合可以得到，比如采集得到1000个数据点(包括 1000个χ值和1000个y值)，以χ值为横坐标，y值为纵坐标可以画出一条直线，对这条直 线用y = ax+b进行线性回归，就可以得到a和b的值。一般a为0-1的范围，b为整数，可以为正，也可以为负，常用范围为-100-100。如本专利技术所述的用于检测板材和模具相对滑动速度的检测方法，其特征在于，所 述提高采集精度控制在需求范围之内，系将测量得到的速度与真实速度之间的误差控制在 5%以下。如本专利技术所述的用于检测板材和模具相对滑动速度的检测方法，其特征在于，所 述主控单元包括电信连接的通讯模块、存储模块、自适应优化模块及定时模块，所述定时模 块控制通讯模块的信息采集，所述通讯模块接收的测量结果由存储模块进行储存，自适应 优化模块根据该结果控制定时模块的定时周期。如本专利技术所述的用于检测板材和模具相对滑动速度的检测方法，其特征在于，所 述自适应优化模块根据当前采集的数据信息，采用自适应算法实时优化和改变采集频率， 以提高滑动速度的检测精度。滑动速度测量方法如图3所示。本专利技术又提供一种用于对板材与模具相对滑动速度进行检测的检测用传感器。一种用于对板材与模具相对滑动速度进行检测的检测用传感器，所述检测用传感 器包括主控单元(MCU)、与主控单元(MOT)电信连接的激光位移探测单元，其特征在于，所述主控单元(MCU)包括电信连接的通讯模块、存储模块、自适应优化模块及定 时模块，所述定时模块控制通讯模块的信息采集，所述通讯模块接收的测量结果由存储模 块进行储存，自适应优化模块根据该结果控制定时模块的定时周期；所述激光位移探测单元包括包括依次电信连接的光学组件7，激光光源8，图像传 感器9，数字信号处理器10，通讯模块11。如本专利技术所述的对板材与模具相对滑动速度进行检测的检测用传感器，其特征在 于，所述激光位移探测单元采用微光学图像处理技术获取物体表面位移的大小和方向。如本专利技术所述的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于检测板材和模具相对滑动速度的检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：（１）由激光光源照明钢板被测表面，在钢板被测表面形成区域被测图像，经透镜成像后由图像传感器接收，取得特征参量，即相邻图片反应平面的移动距离和速度的移动像素数；（２）使钢板相对于模具表面进行移动，图像传感器取得连续的变化图案的图像信息，将该图像信息输出至信号处理器；（３）在上述信号处理器采用自相关图像处理算法，将所述图像信息的影像信号与存储的上一采样周期得到的图像影像进行对比分析并进行处理，即分析两幅图上同一个特征的差别，也即特征区域的移动量，输出位移信息，所述位移信息包括被测表面移动的方向和位移大小；（４）基于定时、周期性的采集位移数据，通过主控单元，输出滑动速度数据；（５）主控单元通过自适应优化模块和相应的数字滤波算法，调整采集频率：即速度减慢时，降低采集频率，反之提高采样频率，所述采集频率的调整通过调整单片机采样的定时器的时长来实现，提高采集精度控制在需求范围之内；（６）采用标定器对所获得的滑动速度值数据进行标定，即将采集得到的没有单位的数字量和采用标定装置得到的实际速度值对应起来，得到有单位的、具有实际意义的滑动速度值与滑动速度数据的转换函数，所述转换函数采用下述一次拟合函数进行拟合：ｙ＝ａｘ＋ｂ，其中，ｙ为最终输出值，ｘ为测量值，ａ和ｂ为待定参数，由最小二乘法拟合得到，ａ为０－１的范围，ｂ为－１００－１００范围的整数；（７）在待测模具上安装滑动速度检测传感器，即可获得板材和模具之间的实际相对滑动速度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刁可山，陈新平，蒋浩民，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。