一种五金模具冲压加工智能检测系统的制作方法

1.本发明涉及五金模具冲压加工领域，尤其涉及一种五金模具冲压加工智能检测系统。


背景技术：

2.冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板料施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。
3.本实验团队长期针对五金模具冲压加工和智能检测的相关技术进行大量相关记录资料的浏览和研究，同时依托相关资源，并进行大量相关实验，经过大量检索发现存在的现有技术如us09205481b2、us08757056b2、jp2006212754a和cn112536376b，如现有技术cn103100582b的一种毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测方法，包括：位于毛坯件放置加工位置的边界上、下方固定设有的光源发射器和红外线接收头；及与所述光源发射器和红外线接收头连接的控制模块，通过对光源点微弱光信号变化的有效感知检测，用以检测该边界位置是否被待加工毛坯件遮盖，从而判定待加工毛坯件是否定位到位。
4.为了有效解决本领域中不能智能测量得到工件偏移量，且通过数据监控中心装置根据检测数据建立故障预测模型，提前在显示器上发出预警信号，作出了本发明。
5.背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，针对目前现有技术所存在的不足，提出了一种五金模具冲压加工智能检测系统。
7.为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
8.一种五金模具冲压加工智能检测系统，包括检测装置，操作主机，与冲床连接的控制装置，数据监控中心装置；
9.所述检测装置包括置于受检五金模具上的温度检测机构、振动检测机构；置于受检五金模具四周的位置检测机构和毛刺检测机构；所述温度检测机构用于检测受检五金模具的温度；所述振动检测机构用于检测受检五金模具加工过程的振动幅度；所述位置检测机构用于检测工件冲压前在加工位置上的工件偏移量；所述毛刺检测机构用于检测工件冲压后产生的检测毛刺量；
10.所述操作主机包括与所述检测装置连接的采集设备、与所述采集设备连接的处理器、与所述处理器连接的显示器、与所述处理器连接的无线通讯设备；
11.所述采集设备采集得到所述检测装置上的检测温度、振动幅度、工件偏移量、检测毛刺量，并将检测数据发送至所述处理器和所述无线通讯设备；
12.所述处理器执行程序对检测数据进行运算，以判断受检五金模具是否出现故障，并将故障信息发送至所述无线通讯设备；
13.所述无线通讯设备将检测数据和故障信息发送至所述数据监控中心装置；
14.所述数据监控中心装置包括模具零件数据库、故障统计数据库和内置故障预测模型的预测处理器；所述模具零件数据库包括模具名称、冲头长度、刃口切削值等模具零件信息；所述故障统计数据库与所述无线通讯设备连接，获取故障发生位置和故障发生时间信息；所述预测处理器通过将获得的模具零件信息、故障发生位置和故障发生时间信息输入故障预测模型，提前预测模具零件的最佳维修时间，以此获得模具维护计划。
15.可选的，所述位置检测机构包括间隔设置单元、摄像单元、基准线设置单元、偏移计算单元；所述间隔设置单元与受检五金模具的冲床连接，用于设置冲床的冲压频率；所述摄像单元根据冲压频率拍摄检测工件冲压前的加工位置图像，并发送至所述基准线设置单元；所述基准线设置单元在加工位置图像上添加设定虚拟基准线得到基准线辅助加工位置图像，并将得到的基准线辅助加工位置图像发送至所述偏移计算单元；所述偏移计算单元基于所述基准线辅助加工位置图像计算工件偏移量；
16.所述设定虚拟基准线包括位于进料方向上的加工位置边缘a、b端的第一基准线和第二基准线；位于垂直于进料方向上的加工位置边缘c、d端的第三基准线和第四基准线。
17.可选的，所述偏移计算单元在所述基准线辅助加工位置图像上识别得到检测工件的外部轮廓线，并将检测工件的外部轮廓线与设定虚拟基准线比较，得到检测工件的外部轮廓线与所述第一基准线的第一偏移量k1、与所述第二基准线的第二偏移量k2、与所述第三基准线的第三偏移量k3、与所述第四基准线的第四偏移量k4。
18.可选的，所述操作主机根据工件偏移量判断合模前工件摆放位置有无错误的运行步骤如下：
19.步骤s1：所述采集设备与所述偏移计算单元连接，将采集得到的工件偏移量发送至所述处理器；
20.步骤s2：所述处理器将第一偏移量k1、第二偏移量k2、第三偏移量k3和第四偏移量k4均与标准偏移量比较得到相差值q1、q2、q3、q4，并将相差值q1、q2、q3、q4与第一阈值比较：
21.若相差值q1、q2、q3、q4均小于第一阈值，说明此时合模前工件摆放位置无误，执行步骤s3；
22.若相差值q1、q2、q3、q4中有一值大于第一阈值，说明此时合模前工件摆放位置有误，执行步骤s4；
23.步骤s3：所述显示器提示当前受检模具运行良好，无需检修；
24.步骤s4：所述处理器判断合模前工件摆放位置有误的加工位置：若相差值q1大于第一阈值，说明加工位置边缘a出现故障；若相差值q2大于第一阈值，说明加工位置边缘b出现故障；若相差值q3大于第一阈值，说明加工位置边缘c出现故障；若相差值q4大于第一阈值，说明加工位置边缘d出现故障；所述处理器将故障信息发送至所述无线通讯设备和所述显示器；
25.步骤s5：所述显示器提示当前合模前工件摆放位置有误，需要检修。
26.本发明所取得的有益效果是：
27.1.通过摄像单元、基准线设置单元和偏移计算单元，将拍摄得到的图片添加设定虚拟基准线和识别得到检测工件的外部轮廓线，并将检测工件的外部轮廓线与设定虚拟基
准线比较，得到检测工件的偏移量，无需五金模具停机就可自动判断工件的偏移量。
28.2.通过位置检测机构监测得到工件冲压前在加工位置上的工件偏移量，并在处理器中将工件偏移量与标准偏移量比较以判断合模前工件是否已经摆放好、是否有残留物，防止模具损坏，提高智能化水平。
29.3.在冲压加工过程中，五金模具会受到持续的振动和冲击，导致模具零件产生磨损产生故障，并产生不良品，通过数据监控中心装置根据检测数据建立故障预测模型，提前在显示器上发出预警信号，通知技术人员及时维修更换出现问题的零件以减少设备停机时间，提高加工生产效率。
30.4.通过操作主机控制完成工件位置检测、温度检测、毛刺检测、并提前在显示器上发出预警提示，并将检测数据及时发送至数据监控中心进行数据跟踪，有效解决自动化生产过程中的智能化监测。
附图说明
31.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
32.图1为本发明的五金模具冲压加工智能检测系统的模块化示意图。
33.图2为本发明的五金模具冲压加工智能检测系统的简图示意图。
34.图3为本发明的实施例二毛刺检测机构的处理图像示意图。
35.图4为本发明的主机根据工件偏移量判断故障的运行步骤流程示意图。
36.图5为本发明的定期对模具维护时的工作流程示意图。
37.附图说明:1-检测装置；2-操作主机；3-数据监控中心装置；4-生产计划输入器；5-技术人员端口；6-维护人员端口。
具体实施方式
38.为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
39.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
40.实施例一：
41.本实施例构造了一种提前预测故障发生的五金模具冲压加工智能检测系统；
42.一种五金模具冲压加工智能检测系统，包括检测装置，操作主机，与冲床连接的控
制装置，数据监控中心装置；
43.所述检测装置包括置于受检五金模具上的温度检测机构、振动检测机构；置于受检五金模具四周的位置检测机构和毛刺检测机构；所述温度检测机构用于检测受检五金模具的温度；所述振动检测机构用于检测受检五金模具加工过程的振动幅度；所述位置检测机构用于检测工件冲压前在加工位置上的工件偏移量；所述毛刺检测机构用于检测工件冲压后产生的检测毛刺量；
44.所述操作主机包括与所述检测装置连接的采集设备、与所述采集设备连接的处理器、与所述处理器连接的显示器、与所述处理器连接的无线通讯设备；
45.所述采集设备采集得到所述检测装置上的检测温度、振动幅度、工件偏移量、检测毛刺量，并将检测数据发送至所述处理器和所述无线通讯设备；
46.所述处理器执行程序对检测数据进行运算，以判断受检五金模具是否出现故障，并将故障信息发送至所述无线通讯设备；
47.所述无线通讯设备将检测数据和故障信息发送至所述数据监控中心装置；
48.所述数据监控中心装置包括模具零件数据库、故障统计数据库和内置故障预测模型的预测处理器；所述模具零件数据库包括模具名称、冲头长度、刃口切削值等模具零件信息；所述故障统计数据库与所述无线通讯设备连接，获取故障发生位置和故障发生时间信息；所述预测处理器通过将获得的模具零件信息、故障发生位置和故障发生时间信息输入故障预测模型，提前预测模具零件的最佳维修时间，以此获得模具维护计划。
49.所述位置检测机构包括间隔设置单元、摄像单元、基准线设置单元、偏移计算单元；所述间隔设置单元与受检五金模具的冲床连接，用于设置冲床的冲压频率；所述摄像单元根据冲压频率拍摄检测工件冲压前的加工位置图像，并发送至所述基准线设置单元；所述基准线设置单元在加工位置图像上添加设定虚拟基准线得到基准线辅助加工位置图像，并将得到的基准线辅助加工位置图像发送至所述偏移计算单元；所述偏移计算单元基于所述基准线辅助加工位置图像计算工件偏移量；
50.所述设定虚拟基准线包括位于进料方向上的加工位置边缘a、b端的第一基准线和第二基准线；位于垂直于进料方向上的加工位置边缘c、d端的第三基准线和第四基准线。
51.所述偏移计算单元在所述基准线辅助加工位置图像上识别得到检测工件的外部轮廓线，并将检测工件的外部轮廓线与设定虚拟基准线比较，得到检测工件的外部轮廓线与所述第一基准线的第一偏移量k1、与所述第二基准线的第二偏移量k2、与所述第三基准线的第三偏移量k3、与所述第四基准线的第四偏移量k4。
52.所述偏移计算单元在所述基准线辅助加工位置图像上识别得到检测工件的外部轮廓线函数v(x,y)的算法如下：
53.将工件的外部轮廓线拟合为模拟闭合轮廓曲线：v(s)＝a(x(s)，y(s)),其中，s是与模拟闭合轮廓曲线上的横坐标x，纵坐标y相关的变化因子；通过找到一条连续闭合曲线使得工件的外部轮廓线的变化因子函数e(s)最小，以保证寻找的曲线最接近工件真实轮廓：
54.其中e1是能量系数，vs′
(s)是轮廓曲线函数的一阶导数，vs″
(s)是轮廓曲线函数的二阶导数，α(s)、β
(s)是影响内部能量系数变化的第一函数和第二函数，由本区域技术人员经过有限次的实验可以得到，通过计算e(s)的最小值，得到闭合轮廓曲线的收敛函数即为检测工件的外部轮廓函数v(x,y)；
55.所述操作主机根据工件偏移量判断合模前工件摆放位置有无错误的运行步骤如下：
56.步骤s1：所述采集设备与所述偏移计算单元连接，将采集得到的工件偏移量发送至所述处理器；
57.步骤s2：所述处理器将第一偏移量k1、第二偏移量k2、第三偏移量k3和第四偏移量k4均与标准偏移量比较得到相差值q1、q2、q3、q4，并将相差值q1、q2、q3、q4与第一阈值比较：
58.若相差值q1、q2、q3、q4均小于第一阈值，说明此时合模前工件摆放位置无误，执行步骤s3；
59.若相差值q1、q2、q3、q4中有一值大于第一阈值，说明此时合模前工件摆放位置有误，执行步骤s4；
60.步骤s3：所述显示器提示当前受检模具运行良好，无需检修；
61.步骤s4：所述处理器判断合模前工件摆放位置有误的加工位置：若相差值q1大于第一阈值，说明加工位置边缘a出现故障；若相差值q2大于第一阈值，说明加工位置边缘b出现故障；若相差值q3大于第一阈值，说明加工位置边缘c出现故障；若相差值q4大于第一阈值，说明加工位置边缘d出现故障；所述处理器将故障信息发送至所述无线通讯设备和所述显示器；
62.步骤s5：所述显示器提示当前合模前工件摆放位置有误，需要检修。
63.实施例二：
64.结合附图1-5，除了包含以上实施例的内容以外，还在于：
65.所述毛刺检测机构包括放射红外光的发光单元，与所述发光单元连接控制所述发光单元开启的光电开关，接收所述发光单元放射光并生成工件反射图像的光传感器，储存有工件标准轮廓图的储存单元，与所述光传感器和所述储存单元连接的毛刺检测处理单元；
66.所述毛刺检测处理单元包括二值化计算电路、差分计算电路、面积计算电路和毛刺判断电路；
67.所述二值化计算电路对工件反射图像进行二值化处理，在黑白分明的灰度图像中获取工件真实轮廓图；
68.二值化处理所用公式：
69.其中x表示工件反射图像的像素值，y表示工件真实轮廓图的像素值。
70.所述差分计算电路将工件真实轮廓图与工件标准轮廓图差分得到毛刺轮廓区域图；所述面积计算电路与所述差分计算电路连接，并根据毛刺轮廓区域图计算得到毛刺轮廓区域面积；
71.所述毛刺判断电路与所述面积计算电路连接，并将毛刺轮廓区域面积与预设的阈值面积比较：若毛刺轮廓区域面积大于阈值面积，则说明当前工件不合格；若毛刺轮廓区域
面积小于阈值面积，则说明当前工件合格。
72.实施例三：
73.结合附图1-5，除了包含以上实施例的内容以外，还在于：
74.所述五金模具冲压加工智能检测系统包括检测装置，维修反馈装置，操作主机，与冲床连接的控制装置，数据监控中心装置；
75.所述维修反馈装置包括输入维修信息的输入单元和拍摄维修过程影像的录像单元；
76.所述处理器执行程序对检测数据进行运算，以判断受检五金模具是否出现故障，并将故障信息发送至所述无线通讯设备；
77.所述采集设备与所述维修反馈装置和所述检测装置连接，并将检测数据、维修信息和维修过程发送至所述无线通讯设备；
78.所述数据监控中心装置根据检测数据建立故障预测模型，并将维修信息和拍摄维修过程影像整合发送至设计部门端口，由设计部门对模具故障进行总结，并在下一次改模中能够把握被测模具的完整生命流程。
79.所述数据监控中心装置包括生产计划输入器、模具零件数据库、故障统计数据库和预测处理器；所述生产计划输入器由生产计划人员输入每月计划生产数量；所述模具零件数据库包括模具名称、冲头长度、易磨损零件的冲压次数；所述故障统计数据库与所述无线通讯设备连接，获取故障发生位置、故障发生时间信息；所述预测处理器通过将获得的每月计划生产数量、易磨损零件的冲压次数、故障发生位置和故障发生时间信息输入故障预测模型，获得模具维护计划。
80.模具维护计划包括加工部对容易磨损零件的加工计划、定期检查加工工件合格率的检查计划和更换易磨损零件的维修计划。
81.定期对模具维护时的工作流程如下：
82.步骤s21：生产计划人员在所述生产计划输入器输入每月计划生产数量；
83.步骤s22：所述预测处理器通过将获得的每月计划生产数量、易磨损零件的冲压次数、故障发生位置和故障发生时间信息输入故障预测模型，获得模具维护计划；
84.步骤s23：所述预测处理器将加工计划发送至加工部，通知在设定期间内对易磨损零件加工；
85.步骤s24：所述预测处理器将检查计划发送至技术人员端口，通知技术人员在设定期间在所述输入单元上输入开始维修的指令以控制控制装置，使所述冲压机床停机；并到现场查看冲压机床停机前的工件是否及格；
86.步骤s25：所述预测处理器将维修计划发送至维护人员端口，维护人员从所述模具零件数据库中获取模具名称、冲头长度和易磨损零件的冲压次数，查看当前容易磨损零件的使用次数是否超出预期冲压次数，并及时更换磨损零件；
87.本发明通过摄像单元、基准线设置单元和偏移计算单元，将拍摄得到的图片添加设定虚拟基准线和识别得到检测工件的轮廓线，并将检测工件的外部轮廓线与设定虚拟基准线比较，得到检测工件的偏移量，无需五金模具停机就可自动判断工件的偏移量。并通过位置检测机构监测得到工件冲压前在加工位置上的工件偏移量，并在处理器中将工件偏移量与标准偏移量比较以判断合模前工件是否已经摆放好、是否有残留物，防止模具损坏，提
高智能化水平。且通过数据监控中心装置根据检测数据建立故障预测模型，提前在显示器上发出预警信号，通知技术人员及时维修更换出现问题的零件以减少设备停机时间，提高加工生产效率。通过操作主机控制完成工件位置检测、温度检测、毛刺检测、并提前在显示器上发出预警提示，并将检测数据及时发送至数据监控中心进行数据跟踪。本发明有效提高本领域中模具冲压生产过程中的智能化监测。
88.虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
89.在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
90.综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

技术特征：
1.一种五金模具冲压加工智能检测系统，其特征在于，所述五金模具冲压加工智能检测系统包括检测装置，操作主机，与冲床连接的控制装置，数据监控中心装置；所述检测装置包括置于受检五金模具上的温度检测机构、振动检测机构；置于受检五金模具四周的位置检测机构和毛刺检测机构；所述温度检测机构用于检测受检五金模具的温度；所述振动检测机构用于检测受检五金模具加工过程的振动幅度；所述位置检测机构用于检测工件冲压前在加工位置上的工件偏移量；所述毛刺检测机构用于检测工件冲压后产生的检测毛刺量；所述操作主机包括与所述检测装置连接的采集设备、与所述采集设备连接的处理器、与所述处理器连接的显示器、与所述处理器连接的无线通讯设备；所述采集设备采集得到所述检测装置上的检测温度、振动幅度、工件偏移量、检测毛刺量，并将检测数据发送至所述处理器和所述无线通讯设备；所述处理器对检测数据进行运算，以判断受检五金模具是否出现故障，并将故障信息发送至所述无线通讯设备；所述无线通讯设备将检测数据和故障信息发送至所述数据监控中心装置；所述数据监控中心装置包括模具零件数据库、故障统计数据库和内置故障预测模型的预测处理器；所述模具零件数据库包括模具名称、冲头长度、刃口切削值的模具零件信息；所述故障统计数据库与所述无线通讯设备连接，获取故障发生位置和故障发生时间信息；所述预测处理器通过将获得的模具零件信息、故障发生位置和故障发生时间信息输入故障预测模型，提前预测模具零件的最佳维修时间，以此获得模具维护计划。2.如权利要求1所述的五金模具冲压加工智能检测系统，其特征在于，所述位置检测机构包括间隔设置单元、摄像单元、基准线设置单元、偏移计算单元；所述间隔设置单元与受检五金模具的冲床连接，用于设置冲床的冲压频率；所述摄像单元根据冲压频率拍摄检测工件冲压前的加工位置图像，并发送至所述基准线设置单元；所述基准线设置单元在加工位置图像上添加设定虚拟基准线得到基准线辅助加工位置图像，并将得到的基准线辅助加工位置图像发送至所述偏移计算单元；所述偏移计算单元基于所述基准线辅助加工位置图像计算工件偏移量；所述设定虚拟基准线包括位于进料方向上的加工位置边缘a、b端的第一基准线和第二基准线；位于垂直于进料方向上的加工位置边缘c、d端的第三基准线和第四基准线。3.如权利要求2所述的五金模具冲压加工智能检测系统，其特征在于，所述偏移计算单元在所述基准线辅助加工位置图像上识别得到检测工件的外部轮廓线，并将检测工件的外部轮廓线与设定虚拟基准线比较，得到检测工件的外部轮廓线与所述第一基准线的第一偏移量k1、与所述第二基准线的第二偏移量k2、与所述第三基准线的第三偏移量k3、与所述第四基准线的第四偏移量k4。4.如权利要求3所述的五金模具冲压加工智能检测系统，其特征在于，所述操作主机根据工件偏移量判断合模前工件摆放位置有无错误的运行步骤如下：步骤s1：所述采集设备与所述偏移计算单元连接，将采集得到的工件偏移量发送至所述处理器；步骤s2：所述处理器将第一偏移量k1、第二偏移量k2、第三偏移量k3和第四偏移量k4均与标准偏移量比较得到相差值q1、q2、q3、q4，并将相差值q1、q2、q3、q4与第一阈值比较：
若相差值q1、q2、q3、q4均小于第一阈值，说明此时合模前工件摆放位置无误，执行步骤s3；若相差值q1、q2、q3、q4中有一值大于第一阈值，说明此时合模前工件摆放位置有误，执行步骤s4；步骤s3：所述显示器提示当前受检模具运行良好，无需检修；步骤s4：所述处理器判断合模前工件摆放位置有误的加工位置：若相差值q1大于第一阈值，说明加工位置边缘a出现故障；若相差值q2大于第一阈值，说明加工位置边缘b出现故障；若相差值q3大于第一阈值，说明加工位置边缘c出现故障；若相差值q4大于第一阈值，说明加工位置边缘d出现故障；所述处理器将故障信息发送至所述无线通讯设备和所述显示器；步骤s5：所述显示器提示当前合模前工件摆放位置有误，需要检修。

技术总结
本发明提供了一种五金模具冲压加工智能检测系统，包括检测装置，操作主机，与冲床连接的控制装置，数据监控中心装置。通过操作主机控制完成工件位置检测、温度检测、毛刺检测、并提前在显示器上发出预警提示，并将检测数据及时发送至数据监控中心进行数据跟踪。本发明有效提高了本领域中模具冲压生产过程中的智能化监测。化监测。化监测。


技术研发人员：刘明 刘燕妮 綦普查
受保护的技术使用者：湖南涛淼实业有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/7/18