本發(fā)明屬于機械技術領域，涉及一種金屬材料的初步識別裝置。

背景技術：

金屬材料來源豐富，并具有優(yōu)良的使用性能和加工性能，是機械工程中應用最普遍的材料，常用以制造機械設備、工具、模具，并廣泛應用于工程結構中。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，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，花費時間長，且對于已經(jīng)成型的工件而言，已不再適合用取樣、腐蝕等方法，因為其對工件的磨損太大，基本上都會導致工件報廢。

為了解決上述問題，人們開始選用鋼的火花試驗的方法，即根據(jù)鋼件在砂輪機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，高溫熔融狀的鋼鐵屑末從砂輪上直接飛射出來形成的趨于直線狀的光亮軌跡。爆花為鋼件磨削時，熔融態(tài)鋼屑末在飛射中被強烈氧化爆裂而成。組成爆花的每一根細小流線稱為芒線。在芒線之間可見有點狀似花粉分布的亮點，稱為花粉。

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

技術實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn)：

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

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

在上述的一種金屬材料的初步識別裝置中，所述圖像識別系統(tǒng)包括信息錄入單元、信息存儲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，所述信息存儲單元能夠存儲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單元，對圖像采集系統(tǒng)所采集到的火花圖像進行檢索與匹配。圖像采集系統(tǒng)可用相機、視頻圖像采集卡及pc的組合，該裝置為現(xiàn)有技術，在此不加以贅述。

在上述的一種金屬材料的初步識別裝置中，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、長度、粗細、數(shù)量5項指標，所述分叉子特征包括形狀、大小、數(shù)量、花粉4項指標，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、長度、粗細、數(shù)量和分叉的形狀、大小、數(shù)量、花粉指標不同，因此，可將不同金屬對應的各類指標特征錄入信息存取單元中，從而供檢索匹配使用；對于分叉形狀與鋼的種類之間的關系，可參考圖5。

在上述的一種金屬材料的初步識別裝置中，當金屬材料的碳含量質(zhì)量分數(shù)由0.05％逐漸增大至0.8％時，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，花粉從無變有；當金屬材料的碳含量質(zhì)量分數(shù)由0.05％逐漸增大至0.55％時，流線的亮度由暗變明，流線的長度和粗細不變，分叉的大小由小變大；當金屬材料的碳含量質(zhì)量分數(shù)由0.55％開始逐漸增大時，流線的亮度由明變暗、長度由長變短，分叉的大小由大變小。根據(jù)上述指標，就可大致地判斷出金屬的含碳量，從而對金屬材料進行初步的識別；具體的閾值選擇，與本識別裝置使用環(huán)境的亮度等有關系，使用者可通過實際的有限次的實驗來確定該閾值，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別裝置中，所述驅(qū)動源一包括固定于平臺上的電機，所述電機的輸出端和砂輪的中心相固連。電機轉(zhuǎn)動可帶動砂輪轉(zhuǎn)動，從而對金屬材料進行研磨產(chǎn)生火花。

在上述的一種金屬材料的初步識別裝置中，所述驅(qū)動源二包括傾斜設置的氣缸，所述氣缸的缸體固定于平臺上，所述氣缸的活塞桿與所述夾具相連接。氣缸的活塞桿伸縮，可帶動夾具靠近或遠離砂輪，而氣缸傾斜設置，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)進行圖像采集。

在上述的一種金屬材料的初步識別裝置中，所述夾具包括與活塞桿相固連的板體，所述板體上間隔設置有兩個夾板，兩個夾板之間形成用于夾持金屬材料的夾口，所述板體上還設置有能夠帶動至少一個夾板移動的驅(qū)動源三。設計有驅(qū)動源三后，可通過帶動夾板的移動，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別裝置中，其中一個所述夾板垂直固定于板體上，另一個夾板滑動設置于板體上，所述驅(qū)動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的板體相連接。

在上述的一種金屬材料的初步識別裝置中，所述板體與氣缸的活塞桿之間設置有壓力傳感器，當金屬材料的碳含量質(zhì)量分數(shù)由0.05％逐漸增大至0.8％時，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打磨金屬材料時的手感力度大小，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)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

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

附圖說明

圖1是鋼的火花形狀圖。

圖2是本識別裝置的結構示意圖。

圖3是本識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、圖像識別系統(tǒng)；21、信息錄入單元；22、信息存儲單元；23、檢索匹配單元；3、平臺；4、砂輪；5、驅(qū)動源一；6、金屬材料；7、夾具；8、驅(qū)動源二；9、通道；10、板體；11、夾板；12、驅(qū)動源三；13、壓力傳感器。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

如圖2、圖3所示，本識別裝置包括平臺3，平臺3的前端轉(zhuǎn)動設置有砂輪4，平臺3上設置有能夠帶動該砂輪4轉(zhuǎn)動的驅(qū)動源一5；砂輪4的上方具有用于夾持金屬材料6的夾具7，夾具7通過驅(qū)動源二8設置于平臺3上，驅(qū)動源二8能夠帶動夾具7朝向砂輪4移動，使夾具7上的金屬材料6能夠與砂輪4相接觸；平臺3上設置有供金屬材料6與砂輪4接觸時產(chǎn)生的火花通過的通道9，通道9的側(cè)面設置有能夠?qū)鸹ㄟM行攝像采集的圖像采集系統(tǒng)1，圖像采集系統(tǒng)1連接有能夠識別火花類型的圖像識別系統(tǒng)2。驅(qū)動源一5包括固定于平臺3上的電機，電機的輸出端和砂輪4的中心相固連。驅(qū)動源二8包括傾斜設置的氣缸，氣缸的缸體固定于平臺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上間隔設置有兩個夾板11，兩個夾板11之間形成用于夾持金屬材料6的夾口，板體10上還設置有能夠帶動至少一個夾板11移動的驅(qū)動源三12。其中一個夾板11垂直固定于板體10上，另一個夾板11滑動設置于板體10上，驅(qū)動源三12包括固定于板體10上的油缸，油缸的活塞桿與可滑動的板體10相連接。板體10與氣缸的活塞桿之間設置有壓力傳感器13，當金屬材料6的碳含量質(zhì)量分數(shù)由0.05％逐漸增大至0.8％時，壓力傳感器13的壓力值逐漸增大。

具體來講，圖像識別系統(tǒng)2包括信息錄入單元21、信息存儲單元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，信息存儲單元22能夠存儲各類金屬材料6的火花特征，檢索匹配單元23能夠基于信息存儲單元22，對圖像采集系統(tǒng)1所采集到的火花圖像進行檢索與匹配。

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、長度、粗細、數(shù)量5項指標，分叉子特征包括形狀、大小、數(shù)量、花粉4項指標，根據(jù)流線子特征和分叉子特征能夠判斷金屬的碳含量。當金屬材料6的碳含量質(zhì)量分數(shù)由0.05％逐漸增大至0.8％時，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，花粉從無變有；當金屬材料6的碳含量質(zhì)量分數(shù)由0.05％逐漸增大至0.55％時，流線的亮度由暗變明，流線的長度和粗細不變，分叉的大小由小變大；當金屬材料6的碳含量質(zhì)量分數(shù)由0.55％開始逐漸增大時，流線的亮度由明變暗、長度由長變短，分叉的大小由大變小。

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

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。