模切片分檢系統的硬件設計

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模切技術是指利用鋼刀、五金模具、鋼線（或鋼板雕刻成的模版），通過壓印版施加一定的壓力，將印品或紙板軋切成一定形狀。在模切加工時，常常會造成模切片的缺失，必須進行分檢，本文提出了以機器視覺為基礎的分檢系統。

1分檢總體設計與系統工作流程

所謂分檢就是要將對象物體依據一定的要求區分開，并分別檢出。因此，分檢的工作要有判斷與檢出兩個部分。判斷即目標物體的識別，本文用機器視覺的手段來實現。基于機器視覺的模切片分檢系統由的硬件平臺為了實現機器視覺，達到視覺檢測以及模切片分檢的目的，需要構建計算機控制系統。整個系統需要完成這樣一些工作：圖像的采集（模擬眼睛的功能），圖像的解釋，圖像的理解和目標的識別，結果的輸出與執行。基本工作流程：傳送目標物體、目標觸發傳感器檢測、觸發信號給定計算機、攝像機采集圖像、圖像分析處理、判斷結果交給PLC、執行動作。根據工作流程，采用機器視覺進行分檢工作時，需要有背景，往往在工業現場中，背景就是傳送帶。傳送帶傳送目標時，采用光電傳感器進行監測，一旦目標物體到達指定位置。傳感器將到位信號傳送給計算機，那么計算機就要驅動攝像機采集目標圖像，然后計算機就要對圖像進行處理分析，并得出結論，結論再交給執行機構進行相應的動作執行。根據機器視覺的功能與特點，一般的機器視覺的硬件系統可以按照圖1所示，搭建起完整的從圖像的采集到圖像的分析和處理再到信息的傳遞與執行的視覺處理系統。

2硬件的選用與設計

機器視覺技術是模擬人眼進行測量和計算的，要保證整個系統具有良好的性能，必須確保系統有一雙好眼睛（獲得高質量的圖像）。高質量圖像是指能夠真實記錄目標對象的顏色、紋理、結構等狀態的圖像，它的好壞直接影響識別與檢測的結果。因此，獲取高質量圖像是機器視覺系統進行工作的第一步。影響圖像質量的因素主要有三個方面，即相機、光源與目標物體本身。

（1）采用的光源。光源在系統中的作用是為采集圖像提供穩定的照明。光源協助視覺接受能感應的圖像。光源主要有自然光源和特定光源。本文采用LED光源。

（2）系統采用的圖像采集裝置。攝像機是整個視覺系統的信息輸入設備，模擬了人眼睛的功能，主要的功能就是采集圖像并將圖像送到處理中心。一般攝像機分為數字攝像機和模擬攝像機兩大類。模擬攝像頭采集的圖像信號是以模擬信號的方式輸出的，要將模擬信號，通過同軸電纜送入視頻采集卡或者圖像采集卡，通過圖像采集卡將視頻信號轉換成數字圖像，然后計算機才能進行運算。數字攝像頭可以直接捕捉影像，然后通過串、并口或者USB接口傳到計算機里。本文采用了愛國者DLCW-L130萬高清晰彩色工業相機，這款工業相機是由華旗數碼技術實驗室最新開發的，高速USB2.0接口和大面陣CMOS圖像傳感器組成的高分辨率彩色數字攝像機。該產品全面兼容MICROSOFTWINDOWS所有應用環境。該相機為即插即用型設備，用數據線將相機和計算機直接進行連接。那么驅動程序會將圖像數據裝載在計算機內存中，只要解讀內存數據就可以得到圖像數據了。相機的驅動程序提供了非常豐富的函數供用戶調用。

（3）系統采用的圖像處理平臺。攝像機采集到的數據，需要傳給上位機進行處理。上位機實時獲得檢測數據后，經過各種的數據運算得到運算結果，然后上位機將處理的結果顯示出來，或者通過直接數字控制的方式進行控制或者通過通信的方式通知下位機執行相應的動作。一般視覺系統的上位機系統可分為基于PC機系統和基于PLC系統。本文采用基于PC機的系統。攝像機傳送的為數字信號，通過USB接口將信號交給軟件系統進行分析和處理，實驗采用的是筆記本電腦，CPU為酷睿雙核，主頻為2.0Ghz，基本上能夠滿足需要。

（4）系統的執行機構。計算機對圖像數據進行分析，得到相應的結果，需要交給執行裝置進行執行。一般執行過程比較簡單的可以直接用開關量進行控制，如電磁閥等等。如果處理的對象體積等參數較大或者處理流程較為復雜，那么上位機只要處理判斷流程，判斷結果可以交給下位機平臺進行處理，下位機目前的主流為可編程控制器系統。本文主要采用的執行機構為自動生產流水線，其中包括了傳送帶、氣缸、電磁閥、可編程控制器、機械手、變頻器等。PLC收到執行信號后，將控制傳送帶動作，并驅動氣閥執行規定動作。下位機采用的是三菱FX1S-20MT。通過編程，下位機系統可以采集開關信號，并執行開關動作。本文中上位機和下位機采用的通信方式為編程口通信，這種方式代價較小，也比較容易實現。

3結語

一般檢測過程機器視覺的實現過程要經過視覺系統的收集圖像，圖像的處理和分析等過程，實現這一過程的方案很多，也各有優劣。本文采用的這一方案，成本較低，同時能達到較好的效果，適合于一般工廠企業的一般項目。