[發(fā)明專利]一種基于圖像識別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線控制系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810026770.8
• 申請日: 2008-03-13
• 公開（公告）號: CN101249721A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃漢雄;黃耿群;李炯城
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B29C49/78
• 分類號: B29C49/78;G05D5/03;G05B19/418;G05B13/02;G06K9/20;B29C49/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 楊曉松

1.一種基于圖像識別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線控制系統(tǒng)，其特征在于：包括型坯壁厚在線檢測模塊、工控處理模塊、模口間隙控制模塊，所述型坯壁厚在線檢測模塊與工控處理模塊相連接，所述工控處理模塊與模口間隙控制模塊相連接；所述型坯壁厚在線檢測模塊包括：轉(zhuǎn)速測量裝置、劃線器、攝像機(jī)、圖像采集卡、光電傳感器，所述攝像機(jī)與圖像采集卡相連接，所述圖像采集卡、轉(zhuǎn)速測量裝置、劃線器、光電傳感器與工控處理模塊相連接，所述工控處理模塊裝有圖像分析軟件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線控制系統(tǒng)，其特征在于：所述攝像機(jī)安裝在擠出機(jī)頭的下方，其鏡頭與型坯中間點(diǎn)在同一水平面上，并與機(jī)頭中心線垂直，與中心線的距離為40～50cm，所述攝像機(jī)與圖像采集卡相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線控制系統(tǒng)，其特征在于：所述劃線器安裝在擠出機(jī)頭的下方4～5cm的位置，劃線器通過RS232串口與工控機(jī)相連接；所述轉(zhuǎn)速測量裝置通過RS232串口與工控機(jī)相連接；所述光電傳感器和反射器安裝在機(jī)頭下方，其光路與機(jī)頭中心線相交并與之垂直，其具體的安裝高度由所需型坯長度決定；所述光電傳感器通過RS232串口與工控機(jī)相連接，用于檢測型坯長度，當(dāng)型坯到達(dá)一定長度時，光電傳感器將發(fā)出信號給工控處理模塊，進(jìn)行后續(xù)的吹塑加工并進(jìn)行型坯成型的圖像采集。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線控制系統(tǒng)，其特征在于：所述工控處理模塊包括工控機(jī)、可編程控制器、輸出端口、多串口擴(kuò)展卡，所述可編程控制器通過輸出端口與工控機(jī)相連接，所述工控機(jī)通過輸出端口與外接設(shè)備相連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線控制系統(tǒng)，其特征在于：所述模口間隙控制模塊包括型坯壁厚控制板、伺服閥和液壓系統(tǒng)，所述型坯壁厚控制板與伺服閥相連接，所述伺服閥與液壓系統(tǒng)相連接。

6.一種利用權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的擠出吹塑制品壁厚在線控制方法，其特征在于包括下述步驟：

(1)根據(jù)具體吹塑制品的壁厚分布要求，通過反復(fù)調(diào)試獲得所需的機(jī)頭模口間隙曲線，使最終壁厚符合目標(biāo)壁厚要求，然后啟動型坯壁厚在線檢測模塊，通過圖像識別技術(shù)在線獲取型坯的壁厚分布數(shù)據(jù)，該型坯壁厚分布數(shù)據(jù)將作為吹塑的目標(biāo)型坯壁厚分布；

(2)將步驟(1)中所得的機(jī)頭模口間隙曲線作為初始值輸入到工控處理模塊，并由工控處理模塊調(diào)節(jié)模口間隙控制模塊，對機(jī)頭模口間隙進(jìn)行控制，進(jìn)行吹塑操作；

(3)在吹塑過程中，型坯壁厚在線檢測模塊自動獲得擠出型坯的壁厚數(shù)據(jù)，然后將所獲的型坯壁厚信息反饋到工控處理模塊進(jìn)行存儲；

(4)分析檢測的型坯壁厚分布曲線與步驟(1)中所得的目標(biāo)型坯壁厚分布曲線的差異程度，并啟動模糊迭代學(xué)習(xí)控制算法獲得修正后的機(jī)頭模口間隙曲線，把修正后的機(jī)頭模口間隙曲線輸入到工控處理模塊和模口間隙控制模塊，調(diào)節(jié)機(jī)頭模口間隙進(jìn)行下一次的吹塑操作，直到擠出型坯壁厚滿足要求。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擠出吹塑制品壁厚在線控制方法，其特征在于：所述步驟(1)為：對一有特定壁厚要求的吹塑制品，根據(jù)其壁厚分布數(shù)據(jù)，通過反復(fù)調(diào)試使最終壁厚符合目標(biāo)壁厚要求，獲得符合目標(biāo)壁厚要求的吹塑制品后，為了得到此時的型坯壁厚分布數(shù)據(jù)，壁厚控制系統(tǒng)啟動型坯壁厚在線檢測模塊，轉(zhuǎn)速測量裝置開始測量螺桿轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速通過RS232串口傳輸?shù)焦た貦C(jī)，當(dāng)擠出型坯到達(dá)光電傳感器所在位置時，啟動攝像機(jī)攝像系統(tǒng)，并通過圖像采集卡將圖像實(shí)時傳輸給工控機(jī)，分析軟件將對采集回來的圖像進(jìn)行識別，得到型坯的外徑，內(nèi)徑，及型坯的壁厚分布等數(shù)據(jù)；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擠出吹塑制品壁厚在線控制方法，其特征在于：所述步驟(3)為：擠出開始時，轉(zhuǎn)速測量裝置就開始測量螺桿轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速通過RS232串口傳輸?shù)焦た貦C(jī)，工控處理模塊將記錄不同時間的螺桿轉(zhuǎn)速，同時啟動劃線器，根據(jù)一定時間間隔進(jìn)行劃線，當(dāng)擠出型坯到達(dá)光電傳感器所在位置時，啟動攝像機(jī)攝像系統(tǒng)，并通過圖像采集卡將圖像實(shí)時傳輸給工控機(jī)，利用圖像處理的方法可以得到型坯的外徑，再根據(jù)質(zhì)量守恒定律就可以算出型坯的內(nèi)徑和壁厚分布。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擠出吹塑制品壁厚在線控制方法，其特征在于：所述步驟(4)中，所謂模糊迭代學(xué)習(xí)控制算法是在迭代學(xué)習(xí)控制的基礎(chǔ)上，增加一個模糊控制環(huán)節(jié)。建立模糊控制規(guī)則的方法如下：如果壁厚誤差是正的，并且有增大的趨勢，那么壁厚變化為負(fù)大；如果壁厚誤差是正，并且有減小的趨勢，那么壁厚變化為負(fù)小；如果壁厚誤差為負(fù)，并且有增大的趨勢，那么壁厚變化為正大；如果壁厚誤差是負(fù)，并且有減小的趨勢，那么壁厚變化為正小。