[發明專利]基于計算機視覺與反饋控制的材料自動化糾偏系統及方法

在審

• 申請號: 202210187320.7
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114639016A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 謝磊;楚子豪;湯潤澤;陸桑璐
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/25;G06V10/764
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種基于計算機視覺與反饋控制的材料自動化糾偏系統及方法，包括：材料狀態采集模塊，用于采集材料的生產狀態數據；材料狀態數據預處理模塊，用于對采集到的材料的生產狀態數據進行預處理，過濾掉不必要的信息以減小計算量；材料狀態信息計算模塊，用于計算材料的邊緣位置信息，及計算材料的寬度信息；多級負反饋控制模塊，用于計算得到當前時刻材料生產的糾偏指令；中心服務模塊，用于接收、存儲以及管理材料的生產狀態數據以及相應的控制命令。本發明在材料生產環境中可以有效檢測出材料的邊緣位置情況以及材料寬度，并且達到毫米級別的檢測效果。

技術領域

本發明屬于工業互聯網以及計算機視覺領域，具體涉及一種基于計算機視覺與反饋控制的材料自動化糾偏系統及方法。

背景技術

作為新一代信息技術與工業制造深度融合的產物，工業互聯網對于工業生產的智能化發展將產生全方位、深層次、革命性的影響。IXPE發泡塑料是一個具有代表性的大宗型制造，其示范效應將輻射到整個制造行業。另外，IXPE發泡塑料被廣泛應用于汽車、空調、運動器材、鞋材箱包等產品制造，潛在市場規模超過2280億元，但是IXPE的國內生產面臨著產能和工藝技術的瓶頸。具體而言，在生產過程中，原材料被電機牽引送入初級加熱爐預熱，然后進入高溫加熱爐進一步加工，最后整理成卷。而在高溫加熱爐中，容易發生片材位置偏移，因此需要時刻檢測片材位置，當發生偏移時，及時調整展棍轉速進行糾偏，避免成品發生褶皺，保持生產平穩運行。

目前使用的糾偏方式為：工人時刻目測監督，當發生偏移時，及時調整展棍轉速進行糾偏，避免成品發生褶皺，保持生產平穩運行。但是這種傳統監督方法存在生產效率低、人力資源緊的局限性。

因此基于上述考慮，有必要提出一種新的材料自動化糾偏系統，利用傳感器實時監測材料生產狀態，同時利用自動控制裝置進行自動化糾偏，從而實現IXPE發泡塑料智能化生產的轉型升級，通過“減員”來優化人力結構，控制生產成本，同時通過“增效”來實現從制造到“智”造，從而提高勞動生產率以擴大再生產。

發明內容

針對于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于計算機視覺與反饋控制的材料自動化糾偏系統及方法，以解決傳統的人工材料糾偏方法存在生產效率低、人力資源緊的局限性等問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的一種基于計算機視覺與反饋控制的材料自動化糾偏系統，包括：材料狀態采集模塊、材料狀態數據預處理模塊、材料狀態信息計算模塊、多級負反饋控制模塊和中心服務模塊；

材料狀態采集模塊，用于采集材料的生產狀態數據；

材料狀態數據預處理模塊，用于對采集到的材料的生產狀態數據進行預處理，過濾掉不必要的信息以減小計算量；

材料狀態信息計算模塊，用于計算材料的邊緣位置信息(材料的左側邊緣位置以及右側邊緣位置)，及計算材料的寬度信息；

多級負反饋控制模塊，用于計算得到當前時刻材料生產的糾偏指令；

中心服務模塊，用于接收、存儲以及管理材料的生產狀態數據以及相應的控制命令，當檢測到材料生產狀態偏離正常閾值后發出告警通知。

本發明的一種基于計算機視覺與反饋控制的材料自動化糾偏方法，基于上述系統，包括步驟如下：

1)實時采集材料生產過程中材料的生產狀態數據；

2)對材料的生產狀態數據進行預處理，并利用最小化識別區提取算法提取出材料與背景對比度最強的最小化識別區mROI；

3)采用雙向邊緣檢測算法對所述最小化識別區mROI進行識別，得到當前時刻材料的左側邊緣位置和右側邊緣位置，并計算出材料當前時刻寬度；

4)根據多級負反饋控制算法，計算出當前時刻材料生產的糾偏指令。