本發(fā)明屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金屬材料的初步識(shí)別裝置。

背景技術(shù)：

金屬材料來(lái)源豐富，并具有優(yōu)良的使用性能和加工性能，是機(jī)械工程中應(yīng)用最普遍的材料，常用以制造機(jī)械設(shè)備、工具、模具，并廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中。金屬材料大致可分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬通常指鋼和鑄鐵；有色金屬是指黑色以外的金屬及其合金，如銅合金、鋁及鋁合金等。

目前在辨別金屬種類時(shí)，通常采用金相分析的方法，而金相分析的步驟較為繁瑣，通常需要以下步驟：

1、選擇取樣部位及檢測(cè)面；

2、鑲嵌；

3、試樣粗磨；

4、試樣精磨；

5、試樣拋光；

6、試樣腐蝕。

從上述步驟可知，金相分析步驟繁瑣，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，且對(duì)于已經(jīng)成型的工件而言，已不再適合用取樣、腐蝕等方法，因?yàn)槠鋵?duì)工件的磨損太大，基本上都會(huì)導(dǎo)致工件報(bào)廢。

為了解決上述問(wèn)題，人們開始選用鋼的火花試驗(yàn)的方法，即根據(jù)鋼件在砂輪機(jī)上磨削出火花的特征推定或鑒別具體鋼種。如圖1所示，火花流線為鋼件磨削時(shí)，高溫熔融狀的鋼鐵屑末從砂輪上直接飛射出來(lái)形成的趨于直線狀的光亮軌跡。爆花為鋼件磨削時(shí)，熔融態(tài)鋼屑末在飛射中被強(qiáng)烈氧化爆裂而成。組成爆花的每一根細(xì)小流線稱為芒線。在芒線之間可見(jiàn)有點(diǎn)狀似花粉分布的亮點(diǎn)，稱為花粉。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中，工人通常都是利用經(jīng)驗(yàn)，憑借肉眼對(duì)火花進(jìn)行觀察，且打磨時(shí)的力度也難以控制，因此，直接影響對(duì)于鋼種的辨別精確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問(wèn)題，提出了一種金屬材料的初步識(shí)別裝置，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何成型工件的材料類型識(shí)別精度和效率。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種金屬材料的初步識(shí)別裝置，其特征在于，所述識(shí)別裝置包括平臺(tái)，所述平臺(tái)的前端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有砂輪，所述平臺(tái)上設(shè)置有能夠帶動(dòng)該砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源一；所述砂輪的上方具有用于夾持金屬材料的夾具，所述夾具通過(guò)驅(qū)動(dòng)源二設(shè)置于平臺(tái)上，所述驅(qū)動(dòng)源二能夠帶動(dòng)所述夾具朝向砂輪移動(dòng)，使夾具上的金屬材料能夠與所述砂輪相接觸；所述平臺(tái)上設(shè)置有供金屬材料與砂輪接觸時(shí)產(chǎn)生的火花通過(guò)的通道，所述通道的側(cè)面設(shè)置有能夠?qū)鸹ㄟM(jìn)行攝像采集的圖像采集系統(tǒng)，所述圖像采集系統(tǒng)連接有能夠識(shí)別火花類型的圖像識(shí)別系統(tǒng)。

其工作原理如下：本初步識(shí)別裝置在使用時(shí)，可將金屬材料放置于夾具上，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)源一帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)源二帶動(dòng)夾具向砂輪靠近，對(duì)金屬材料進(jìn)行研磨，接著通過(guò)圖像采集系統(tǒng)對(duì)火花進(jìn)行各方面的拍攝，并將該圖像輸送至圖像識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，即可快速得出準(zhǔn)確的材料種類，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本識(shí)別裝置不需要依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)，可極大地提高識(shí)別精度和效率。

在上述的一種金屬材料的初步識(shí)別裝置中，所述圖像識(shí)別系統(tǒng)包括信息錄入單元、信息存儲(chǔ)單元和檢索匹配單元，所述信息錄入單元能夠錄入至少兩種金屬材料的火花特征，所述信息存儲(chǔ)單元能夠存儲(chǔ)各類金屬材料的火花特征，所述檢索匹配單元能夠基于信息存儲(chǔ)單元，對(duì)圖像采集系統(tǒng)所采集到的火花圖像進(jìn)行檢索與匹配。圖像采集系統(tǒng)可用相機(jī)、視頻圖像采集卡及pc的組合，該裝置為現(xiàn)有技術(shù)，在此不加以贅述。

在上述的一種金屬材料的初步識(shí)別裝置中，所述火花特征包括流線子特征和分叉子特征，所述流線子特征包括顏色、亮度、長(zhǎng)度、粗細(xì)、數(shù)量5項(xiàng)指標(biāo)，所述分叉子特征包括形狀、大小、數(shù)量、花粉4項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)所述流線子特征和分叉子特征能夠判斷金屬的碳含量。由于不同金屬其流線的顏色、亮度、長(zhǎng)度、粗細(xì)、數(shù)量和分叉的形狀、大小、數(shù)量、花粉指標(biāo)不同，因此，可將不同金屬對(duì)應(yīng)的各類指標(biāo)特征錄入信息存取單元中，從而供檢索匹配使用；對(duì)于分叉形狀與鋼的種類之間的關(guān)系，可參考圖5。

在上述的一種金屬材料的初步識(shí)別裝置中，當(dāng)金屬材料的碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.05％逐漸增大至0.8％時(shí)，流線的顏色逐漸由橙色轉(zhuǎn)換為紅色，流線的數(shù)量逐漸由少增多，分叉的數(shù)量由少變多，花粉從無(wú)變有；當(dāng)金屬材料的碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.05％逐漸增大至0.55％時(shí)，流線的亮度由暗變明，流線的長(zhǎng)度和粗細(xì)不變，分叉的大小由小變大；當(dāng)金屬材料的碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.55％開始逐漸增大時(shí)，流線的亮度由明變暗、長(zhǎng)度由長(zhǎng)變短，分叉的大小由大變小。根據(jù)上述指標(biāo)，就可大致地判斷出金屬的含碳量，從而對(duì)金屬材料進(jìn)行初步的識(shí)別；具體的閾值選擇，與本識(shí)別裝置使用環(huán)境的亮度等有關(guān)系，使用者可通過(guò)實(shí)際的有限次的實(shí)驗(yàn)來(lái)確定該閾值，另外也可參考圖4中的數(shù)據(jù)。

在上述的一種金屬材料的初步識(shí)別裝置中，所述驅(qū)動(dòng)源一包括固定于平臺(tái)上的電機(jī)，所述電機(jī)的輸出端和砂輪的中心相固連。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對(duì)金屬材料進(jìn)行研磨產(chǎn)生火花。

在上述的一種金屬材料的初步識(shí)別裝置中，所述驅(qū)動(dòng)源二包括傾斜設(shè)置的氣缸，所述氣缸的缸體固定于平臺(tái)上，所述氣缸的活塞桿與所述夾具相連接。氣缸的活塞桿伸縮，可帶動(dòng)夾具靠近或遠(yuǎn)離砂輪，而氣缸傾斜設(shè)置，可使金屬材料的側(cè)面與砂輪相接觸，從而保證其產(chǎn)生的火花是沿水平方向的，方便使用者觀察或者是圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行圖像采集。

在上述的一種金屬材料的初步識(shí)別裝置中，所述夾具包括與活塞桿相固連的板體，所述板體上間隔設(shè)置有兩個(gè)夾板，兩個(gè)夾板之間形成用于夾持金屬材料的夾口，所述板體上還設(shè)置有能夠帶動(dòng)至少一個(gè)夾板移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源三。設(shè)計(jì)有驅(qū)動(dòng)源三后，可通過(guò)帶動(dòng)夾板的移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)夾口的大小，夾持不同尺寸的金屬材料。

在上述的一種金屬材料的初步識(shí)別裝置中，其中一個(gè)所述夾板垂直固定于板體上，另一個(gè)夾板滑動(dòng)設(shè)置于板體上，所述驅(qū)動(dòng)源三包括固定于板體上的油缸，所述油缸的活塞桿與可滑動(dòng)的板體相連接。

在上述的一種金屬材料的初步識(shí)別裝置中，所述板體與氣缸的活塞桿之間設(shè)置有壓力傳感器，當(dāng)金屬材料的碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.05％逐漸增大至0.8％時(shí)，所述壓力傳感器的壓力值逐漸增大。使用壓力傳感器的目的，在于模擬人工利用砂輪機(jī)打磨金屬材料時(shí)的手感力度大小，隨著金屬材料的含碳量逐漸增大，所需要的力度也越大，在本裝置中，壓力傳感器的數(shù)值也越大。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本初步識(shí)別裝置在使用時(shí)，可將金屬材料放置于夾具上，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)源一帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)源二帶動(dòng)夾具向砂輪靠近，對(duì)金屬材料進(jìn)行研磨，接著通過(guò)圖像采集系統(tǒng)對(duì)火花進(jìn)行各方面的拍攝，并將該圖像輸送至圖像識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，即可快速得出準(zhǔn)確的材料種類，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本識(shí)別裝置不需要依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)，可極大地提高識(shí)別精度和效率。

附圖說(shuō)明

圖1是鋼的火花形狀圖。

圖2是本識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本識(shí)別裝置的工作原理圖。

圖4是碳素鋼的火花特性圖。

圖5是碳素鋼的火花分叉形狀特性圖。

圖中，1、圖像采集系統(tǒng)；2、圖像識(shí)別系統(tǒng)；21、信息錄入單元；22、信息存儲(chǔ)單元；23、檢索匹配單元；3、平臺(tái)；4、砂輪；5、驅(qū)動(dòng)源一；6、金屬材料；7、夾具；8、驅(qū)動(dòng)源二；9、通道；10、板體；11、夾板；12、驅(qū)動(dòng)源三；13、壓力傳感器。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

如圖2、圖3所示，本識(shí)別裝置包括平臺(tái)3，平臺(tái)3的前端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有砂輪4，平臺(tái)3上設(shè)置有能夠帶動(dòng)該砂輪4轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源一5；砂輪4的上方具有用于夾持金屬材料6的夾具7，夾具7通過(guò)驅(qū)動(dòng)源二8設(shè)置于平臺(tái)3上，驅(qū)動(dòng)源二8能夠帶動(dòng)夾具7朝向砂輪4移動(dòng)，使夾具7上的金屬材料6能夠與砂輪4相接觸；平臺(tái)3上設(shè)置有供金屬材料6與砂輪4接觸時(shí)產(chǎn)生的火花通過(guò)的通道9，通道9的側(cè)面設(shè)置有能夠?qū)鸹ㄟM(jìn)行攝像采集的圖像采集系統(tǒng)1，圖像采集系統(tǒng)1連接有能夠識(shí)別火花類型的圖像識(shí)別系統(tǒng)2。驅(qū)動(dòng)源一5包括固定于平臺(tái)3上的電機(jī)，電機(jī)的輸出端和砂輪4的中心相固連。驅(qū)動(dòng)源二8包括傾斜設(shè)置的氣缸，氣缸的缸體固定于平臺(tái)3上，氣缸的活塞桿與夾具7相連接。

夾具7包括與活塞桿相固連的板體10，板體10上間隔設(shè)置有兩個(gè)夾板11，兩個(gè)夾板11之間形成用于夾持金屬材料6的夾口，板體10上還設(shè)置有能夠帶動(dòng)至少一個(gè)夾板11移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源三12。其中一個(gè)夾板11垂直固定于板體10上，另一個(gè)夾板11滑動(dòng)設(shè)置于板體10上，驅(qū)動(dòng)源三12包括固定于板體10上的油缸，油缸的活塞桿與可滑動(dòng)的板體10相連接。板體10與氣缸的活塞桿之間設(shè)置有壓力傳感器13，當(dāng)金屬材料6的碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.05％逐漸增大至0.8％時(shí)，壓力傳感器13的壓力值逐漸增大。

具體來(lái)講，圖像識(shí)別系統(tǒng)2包括信息錄入單元21、信息存儲(chǔ)單元22和檢索匹配單元23，信息錄入單元21能夠錄入至少兩種金屬材料6的火花特征，信息存儲(chǔ)單元22能夠存儲(chǔ)各類金屬材料6的火花特征，檢索匹配單元23能夠基于信息存儲(chǔ)單元22，對(duì)圖像采集系統(tǒng)1所采集到的火花圖像進(jìn)行檢索與匹配。

如圖4、圖5所示，火花特征包括流線子特征和分叉子特征，流線子特征包括顏色、亮度、長(zhǎng)度、粗細(xì)、數(shù)量5項(xiàng)指標(biāo)，分叉子特征包括形狀、大小、數(shù)量、花粉4項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)流線子特征和分叉子特征能夠判斷金屬的碳含量。當(dāng)金屬材料6的碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.05％逐漸增大至0.8％時(shí)，流線的顏色逐漸由橙色轉(zhuǎn)換為紅色，流線的數(shù)量逐漸由少增多，分叉的數(shù)量由少變多，花粉從無(wú)變有；當(dāng)金屬材料6的碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.05％逐漸增大至0.55％時(shí)，流線的亮度由暗變明，流線的長(zhǎng)度和粗細(xì)不變，分叉的大小由小變大；當(dāng)金屬材料6的碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.55％開始逐漸增大時(shí)，流線的亮度由明變暗、長(zhǎng)度由長(zhǎng)變短，分叉的大小由大變小。

本發(fā)明的工作原理如下：本初步識(shí)別裝置在使用時(shí)，可將金屬材料放置于夾具上，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)源一帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)源二帶動(dòng)夾具向砂輪靠近，對(duì)金屬材料進(jìn)行研磨，接著通過(guò)圖像采集系統(tǒng)對(duì)火花進(jìn)行各方面的拍攝，并將該圖像輸送至圖像識(shí)別系統(tǒng)，圖像識(shí)別系統(tǒng)根據(jù)金屬其流線的顏色、亮度、長(zhǎng)度、粗細(xì)、數(shù)量和分叉的形狀、大小、數(shù)量、花粉指標(biāo)，在信息儲(chǔ)存單元中識(shí)別出相應(yīng)的金屬種類。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。