基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位安裝測量系統及其操作方法
2023-11-09 02:08:02 2
專利名稱：基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位安裝測量系統及其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種設備定位安裝測量系統，尤其涉及一種基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位安裝測量系統。
背景技術：
隨著地球溫室效應的影響，全球極端天氣越來越頻繁，對農作物的生長影響重大， 而大棚膜的出現，極大的改變了農作物對於外部氣候的依賴情況，使農作物可以儘量少受氣候的影響，保證產量的穩定性。現在大棚膜已經成了農作物生長、增產及增收的重要保證。大棚膜對於提高我國農業生產水平，改善人民生活具有重要意義。大棚膜的厚度均勻性是衡量大棚膜質量的一個重要指標，厚度既直接影響薄膜的使用壽命也直接決定對光線的透射性等直接影響作物生長的指標，寒冷季節保持棚內溫度也有直接影響。因而必須要保證大棚膜的厚度均勻性。在大棚膜生產中，影響厚度均勻性的眾多因素中有個重要因素就是膜頭的安裝定位問題。膜頭安裝定位的偏差將直接影響產品的厚度均一性。根據實際應用要求不同，生產的薄膜厚度也不同，國內塑料大棚膜根據南北方氣候不同，一般生產厚度規格分布在0.06mm—0. 12mm,這是總體生產規格範圍，對於某種具體規格的產品來講，比如0. 08mm厚度的薄膜，誤差範圍要求在0. Olmm以內，這樣的精度要求，模具的安裝定位就非常的關鍵，稍有偏差，就會造成非常大的影響，塑料膜生產模具由內模具和外模具組成。內膜為一實心圓柱體，外模具為一圓筒，內外模具的尺寸根據生產能力不同也不同，從直徑幾十公分到直徑兩米多都有，內外模具通過螺栓緊固連接。而內模具之間的間隙根據生產能力不同分布在從lmm-3mm左右的範圍內，為了保證生產出的薄膜厚度均勻，必須要保證外模具和內模具嚴格的同心，否則將導致生產出的薄膜厚度不均，假如安裝不同心，必定會導致一邊太厚，而另一邊太薄，甚至因為某些區域太薄而出現廢品，造成重大經濟損失。目前，膜頭的安裝定位還是以人工檢測方式，具體方法為先將內模具用吊車等工具先安放在外模具中，根據螺栓孔先粗定位，再採用塞規塞尺塞進口模間隙，工人測量其間隙值，根據間隙的情況，反覆調整，直到內外模具同心，這樣的安裝方法安裝精度主要依靠工人的安裝經驗，對於間隙的測量取決於工人的讀數，存在讀數誤差，同一個間隙數值，不同的人讀出的數據就可能不同，這樣必定導致定位誤差大，往往到生產時要根據實際薄膜製品的偏差情況反覆調節多次才能達到生產要求，費時費力，浪費嚴重，造成生產成本的增加。在現有技術中，CN101958154A公開了一種基於機器視覺的平臺自動調平系統，其通過對攝像頭採集到的圖像進行分析、判斷，對平臺進行自動調平；但其機械結構比較複雜，不易操作且故障率高，同時其也沒有人機互動裝置，無法根據現場實際需要調整系統的期望數值和對比數值。
發明內容
為解決上述問題，本發明提出一種基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位安裝測量系統及其操作方法，具體技術方案如下
一種基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位測量系統，包括支撐架、攝像頭、測量裝置和人機互動裝置，其特徵在於所述支撐架包括一個不透明圓筒，所述不透明圓筒設置在大棚膜生產線的內模具和外模具上；所述攝像頭設置在所述不透明圓筒內並連接所述測量裝置，攝像頭對準內模具和外模具之間的縫隙；所述測量裝置包括處理器和存儲器，所述攝像頭採集的圖像數據傳送至所述處理器，所述處理器使用曲線擬合算法對所述圖像數據進行處理；所述人機互動裝置連接所述測量裝置，包括液晶顯示屏、觸控螢幕和鍵盤，所述液晶顯示屏設置在所述不透明圓筒的外部，用於顯示攝像頭獲取的圖像並實時顯示內模具半徑、 外模具半徑、需調節的位移量及調節方向，所述觸控螢幕和所述鍵盤用於接收用戶的指令並對系統的參數進行設置。所述模頭定位測量系統還包括光源，所述光源優選為LED光源，設置在支撐架內部。所述攝像頭通過USB接口連接所述處理器。所述存儲器包括SDRAM和Flash存儲器。一種基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位測量系統的操作方法，包括以下步驟
①將內模具放置到外模具內並粗定位；
②將系統置於要測量的內模具與外模具之間的縫隙處；
③給系統供電，系統自動從攝像頭獲取圖像，並鎖定間隙；
④測量裝置對圖像進行軟體處理，得出所述縫隙的寬度、內外模具的同軸度，並將所述縫隙的寬度值與存儲器中的設定的預設值相比較，所述預設值可通過觸控螢幕和鍵盤輸入， 代表所需縫隙寬度值，從而得出所述縫隙的寬度值與所需縫隙寬度值的偏差大小，將上述處理後的數據發送至液晶顯示屏；
⑤液晶顯示屏顯示所述縫隙的寬度、內外模具的同軸度、與所需縫隙寬度值的偏差大小，並以箭頭的方式指示調整的方向；
⑥操作員根據液晶顯示屏的提示調節內模具位置，直到滿足生產要求。本發明的優點在於
(1)讀數準確，因為採用機器攝像頭獲取間隙，對於同一個位置反覆測量，避免了人為的測量讀數誤差；
(2)測量精度高，可以達到0.003um，遠大於塞規塞尺的0. Olmm的精度；
(3)測量速度快，方便快捷，只需要將儀器放到被測量面上就會自動測量，無需人工幹
預；
(4)結果顯示直接明了，並顯示了應該調整的方向。
附圖1為本發明所述基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位測量系統的結構示意圖；附圖2為本發明所述基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位測量系統測量功能原理圖。附圖標記如下
1 一內模具；2 —外模具；3 —支撐架；4 一攝像頭；5 —液晶顯示屏和觸控螢幕。
具體實施例方式如附圖1和2所示，其顯示了一種基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位測量系統的優選實施例。包括支撐架、攝像頭、測量裝置和人機互動裝置，支撐架為一個不透明圓筒，不透明圓筒設置在大棚膜生產線的內模具和外模具上，筒心對準內模具和外模具之間的縫隙；攝像頭設置在不透明圓筒內的中心位置並連接測量裝置，攝像頭的設置需滿足使其可以對著內模具和外模具之間的縫隙，攝像頭通過USB接口或其它數據傳輸協議將圖像數據傳送至測量裝置(未示出)；測量裝置包括處理器和存儲器，處理器用於處理攝像頭採集的圖像數據，處理方法優選採用曲線擬合算法，處理包括模具半徑的計算、縫隙寬度的計算、縫隙寬度與預設值的比較等等，存儲器優選包括SDRAM和Flash存儲器，用於處理器內存及用戶輸入信息的存儲，其與處理器的連接和工作原理都是本領域的公知常識，在此不予累述；人機互動裝置連接測量裝置，包括液晶顯示屏、觸控螢幕和鍵盤(鍵盤未示出)，液晶顯示屏設置在所述不透明圓筒的外部，優選設置在頂端，用於顯示攝像頭獲取的圖像並根據處理器處理的數據實時顯示內模具半徑、外模具半徑、需調節的內模具位移量及調節方向，觸控螢幕和鍵盤用於接收用戶的指令並對系統的參數進行設置，為了使本系統有更好的適應性，還可以在其中設置光源，如LED光源等，將其設置在支撐架內部，在攝像頭攝像時提供照明。本系統的操作方法包括以下步驟
①將內模具放置到外模具內並粗定位；
②將系統置於要測量的內模具與外模具之間的縫隙處；
③給系統供電，系統自動從攝像頭獲取圖像，並鎖定間隙；
④測量裝置對圖像進行軟體處理，得出所述縫隙的寬度、內外模具的同軸度，並將所述縫隙的寬度值與存儲器中的設定的預設值相比較，所述預設值可通過觸控螢幕和鍵盤輸入， 代表所需縫隙寬度值，從而得出所述縫隙的寬度值與所需縫隙寬度值的偏差大小，將上述處理後的數據發送至液晶顯示屏；
⑤液晶顯示屏顯示所述縫隙的寬度、內外模具的同軸度、與所需縫隙寬度值的偏差大小，並以箭頭的方式指示調整的方向；
⑥操作員根據液晶顯示屏的提示調節內模具位置，直到滿足生產要求。以上所述，僅為本發明專利較佳的具體實施方式
，但本發明專利的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明專利揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明專利的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位測量系統，包括支撐架、攝像頭、測量裝置和人機互動裝置，其特徵在於所述支撐架包括一個不透明圓筒，所述不透明圓筒設置在大棚膜生產線的內模具和外模具上；所述攝像頭設置在所述不透明圓筒內並連接所述測量裝置，攝像頭對準內模具和外模具之間的縫隙；所述測量裝置包括處理器和存儲器，所述攝像頭採集的圖像數據傳送至所述處理器，所述處理器使用曲線擬合算法對所述圖像數據進行處理；所述人機互動裝置連接所述測量裝置，包括液晶顯示屏、觸控螢幕和鍵盤，所述液晶顯示屏設置在所述不透明圓筒的外部，用於顯示攝像頭獲取的圖像並實時顯示內模具半徑、外模具半徑、需調節的位移量及調節方向，所述觸控螢幕和所述鍵盤用於接收用戶的指令並對系統的參數進行設置。
2.如權利要求1所述的模頭定位測量系統，其中還包括設置在支撐架內部的LED光源。
3.如權利要求2所述的模頭定位測量系統，其中所述攝像頭通過USB接口連接所述測量裝置。
4.如權利要求4所述的模頭定位測量系統，其中所述存儲器包括SDRAM和Flash存儲器。
5.一種如權利要求1 一 4其中之一所述的基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位測量系統的操作方法，其特徵在於包括以下步驟①將內模具放置到外模具內並粗定位；②將系統置於要測量的內模具與外模具之間的縫隙處；③給系統供電，系統自動從攝像頭獲取圖像，並鎖定間隙；④測量裝置對圖像進行軟體處理，得出所述縫隙的寬度、內外模具的同軸度，並將所述縫隙的寬度值與存儲器中的設定的預設值相比較，所述預設值可通過觸控螢幕和鍵盤輸入， 代表所需縫隙寬度值，從而得出所述縫隙的寬度值與所需縫隙寬度值的偏差大小，將上述處理後的數據發送至液晶顯示屏；⑤液晶顯示屏顯示所述縫隙的寬度、內外模具的同軸度、與所需縫隙寬度值的偏差大小，並以箭頭的方式指示調整的方向；⑥操作員根據液晶顯示屏的提示調節內模具位置，直到滿足生產要求。
全文摘要
一種基於機器視覺的大棚膜生產線模頭定位測量系統，包括支撐架、攝像頭、測量裝置和人機互動裝置，所述支撐架包括一個不透明圓筒，所述不透明圓筒設置在大棚膜生產線的內模具和外模具上；所述攝像頭設置在所述不透明圓筒內並連接所述測量裝置，攝像頭對準內模具和外模具之間的縫隙；所述測量裝置包括處理器和存儲器，所述攝像頭採集的圖像數據傳送至所述處理器，所述處理器使用曲線擬合算法對所述圖像數據進行處理；所述人機互動裝置連接所述測量裝置，包括液晶顯示屏、觸控螢幕和鍵盤，所述液晶顯示屏設置在所述不透明圓筒的外部，用於顯示攝像頭獲取的圖像並實時顯示內模具半徑、外模具半徑、需調節的位移量及調節方向，所述觸控螢幕和所述鍵盤用於接收用戶的指令並對系統的參數進行設置。
文檔編號B29C47/92GK102285092SQ20111014594
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月1日 優先權日2011年6月1日
發明者于濤, 於勝文, 郭華 申請人:山東科技大學