專(zhuān)利名稱(chēng)：注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中注塑機(jī)行業(yè)，尤其是一種注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置，是一種智能化的模具保護(hù)設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)隨著塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，全球?qū)ψ⑺軝C(jī)的需求呈現(xiàn)了持續(xù)大幅攀升的趨勢(shì)。為了對(duì)注塑機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中模具存在的殘留、滑塊錯(cuò)位、脫模不良等異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以實(shí)現(xiàn)對(duì)模具的自動(dòng)保護(hù)，模具保護(hù)器被大量引入注塑行業(yè)中。這種基于圖像處理技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)極大提高了注塑模具的安全性和工作效率，降低了修模成本和工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。但是，目前的模具保護(hù)器還存在成本較高、操作復(fù)雜、漏檢、誤檢率高等缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。從硬件角度而言，現(xiàn)有的模具保護(hù)器普遍選擇工控機(jī)作為主控單元，而工控機(jī)一般都沒(méi)有數(shù)字IO接口，為了與注塑機(jī)交互控制信號(hào)，必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的工控機(jī)進(jìn)行改造，增加IO擴(kuò)展接口 ；另外，工控機(jī)也沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的模擬相機(jī)接口，必須增加圖像采集卡或者直接與數(shù)字相機(jī)相連接。因此，整個(gè)系統(tǒng)硬件成本比較高，系統(tǒng)可擴(kuò)展性也較差。另一方面，從軟件角度而言，目前引入的模具保護(hù)器功能都比較單一，模具保護(hù)裝置內(nèi)部的圖像處理算法簡(jiǎn)單，智能化程度相對(duì)較低，導(dǎo)致需要復(fù)雜的人工操作和經(jīng)驗(yàn)來(lái)保證其結(jié)果的正確性。例如，運(yùn)行前的樣本學(xué)習(xí)，報(bào)錯(cuò)后的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，多模板的選擇，檢測(cè)區(qū)域及一些參數(shù)的人工選擇問(wèn)題等。這些都極大地依賴(lài)于現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和操作人員的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，針對(duì)模具歸位不準(zhǔn)、機(jī)械振動(dòng)造成的圖像偏差問(wèn)題。廈門(mén)大學(xué)的詹長(zhǎng)明采用了基于灰度的模板匹配方法來(lái)解決。但光照變化會(huì)造成不同灰度屬性或?qū)Ρ榷炔町?，因此基于灰度的匹配算法?duì)于光照變化往往缺乏魯棒性。浙江大學(xué)的毛峰等人則利用小波分析方法解決幾何偏差的問(wèn)題，通過(guò)圖像數(shù)據(jù)散布圖分析解決光照變化帶來(lái)的影響，取得了較好的效果，但算法的實(shí)時(shí)性有待進(jìn)一步提高。由于SIFT (Scale-1nvariant feature transform,尺度不變特征轉(zhuǎn)換)特征對(duì)圖像的尺度、光照、平移、旋轉(zhuǎn)等變換具有不變性。近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)基于SIFT特征的圖像配準(zhǔn)方法進(jìn)行研究。SIFT特征匹配算法是LoweD提出的一種有效的圖像匹配算法，該算法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)圖像的尺度、光照、平移、旋轉(zhuǎn)等變換具有不變性，但也存在實(shí)時(shí)性不足的缺點(diǎn)。因此Sukthankar和Ke提出一種運(yùn)用主成分分析的SIFT算法；Bay提出了 SURF算法——增強(qiáng)版的SIFT算法。這些優(yōu)化后的SIFT算法實(shí)時(shí)性更好，但仍難以滿(mǎn)足模具保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。SIFT特征匹配算法中圖像金字塔的構(gòu)建以及過(guò)多的關(guān)鍵點(diǎn)是造成算法實(shí)時(shí)性不高的重要原因之一。因此，該實(shí)用新型采用一種改進(jìn)的圖像特征快速配準(zhǔn)算法利用FAST-9快速角點(diǎn)檢測(cè)方法改進(jìn)SIFT特征匹配算法。作為另一種增強(qiáng)型SIFT特征匹配算法，它高效地解決了光照對(duì)特征匹配的影響和現(xiàn)場(chǎng)噪聲、陰影以及機(jī)械震動(dòng)造成的圖像偏差問(wèn)題，使得前景圖像和背景圖像能完全吻合，也十分符合系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。中國(guó)專(zhuān)利也公開(kāi)了一些模具保護(hù)的裝置和方法。如授權(quán)公開(kāi)號(hào)為CN102152457A的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種基于直方圖匹配的嵌入式模具保護(hù)裝置，根據(jù)兩張直方圖的差異來(lái)判斷是否存在未脫模的制品。該發(fā)明通過(guò)直方圖的匹配檢測(cè)出不同圖像顯著的邊緣和顏色的統(tǒng)計(jì)變化，達(dá)到報(bào)警的目的。但該發(fā)明還存在以下問(wèn)題在開(kāi)模到位后，機(jī)械手抓取產(chǎn)品前，缺少對(duì)動(dòng)模上產(chǎn)品質(zhì)量的一次檢測(cè)；光照變化會(huì)造成不同灰度屬性或?qū)Ρ榷炔町?，因此灰度直方圖匹配算法對(duì)于光照變化往往缺乏魯棒性。再如授權(quán)公開(kāi)號(hào)為CN102363354A的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種基于機(jī)械視覺(jué)的注塑機(jī)模具保護(hù)系統(tǒng)和方法。利用紅外相機(jī)判斷產(chǎn)品是否合格，落料后再次對(duì)模具進(jìn)行拍攝，判斷是否落料成功，并給出檢測(cè)結(jié)果。該發(fā)明同樣存在以下問(wèn)題說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有考慮機(jī)械震動(dòng)對(duì)檢測(cè)的影響，缺乏關(guān)鍵合理的圖像處理算法描述。授權(quán)公開(kāi)號(hào)為CN102303397A的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了用于模具成型機(jī)的模具圖像監(jiān)視方法及裝置，該發(fā)明將攝取的圖片存儲(chǔ)在臨時(shí)儲(chǔ)存單元并與大量的基準(zhǔn)圖像相比較，進(jìn)行判斷，如果出現(xiàn)誤判，將該圖片添加到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，最終達(dá)到模具的保護(hù)作用。該發(fā)明同樣也存在以下問(wèn)題模具保護(hù)裝置內(nèi)部的圖像處理算法簡(jiǎn)單，智能化程度相對(duì)較低，需要通過(guò)經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)獲取大量基準(zhǔn)圖片，才能保證檢測(cè)結(jié)果的正確性。而經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)極大地依賴(lài)于現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和操作人員的經(jīng)驗(yàn)；算法通用性及對(duì)環(huán)境變化的魯棒性較差；隨著樣本圖片的增加，圖片所需的存儲(chǔ)空間和檢測(cè)算法所需的時(shí)間都隨之增加。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服已有注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置的體積較大、操作復(fù)雜、通用性差的不足，本實(shí)用新型提供一種減少體積、操作方便、通用性良好的注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置，包括DSP核心控制板、紅外攝像機(jī)、紅外光源和信號(hào)轉(zhuǎn)接板，；所述DSP核心控制板采用疊加式架構(gòu)，通過(guò)上下兩個(gè)總線(xiàn)插槽將DSP最小系統(tǒng)板和外擴(kuò)板銜接起來(lái)，所述外擴(kuò)板包括視頻圖像輸入模塊、視頻圖像輸出模塊和存儲(chǔ)管理模塊，所述紅外攝像機(jī)通過(guò)相機(jī)接口與核心控制板的視頻圖像輸入模塊相連，紅外光源位于所述紅外攝像機(jī)的鏡頭上方，所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板將注塑機(jī)和核心控制板相連。進(jìn)一步，所述視頻圖像輸入模塊采用TVP5150芯片設(shè)計(jì)解碼電路，所述視頻圖像輸出模塊支持CVBS與VGA兩種模擬信號(hào)輸出，所述存儲(chǔ)管理模塊為32位EMIF總線(xiàn)擴(kuò)展256M字節(jié)的DDR2 SDRAM和由EMIFA接口擴(kuò)展4M字節(jié)的FLASH。再進(jìn)一步，所述監(jiān)視裝置還包括觸摸式液晶屏和備用鍵盤(pán)，所述觸摸式液晶屏通過(guò)接口與核心控制板的視頻圖像輸出模塊相連；備用鍵盤(pán)與DSP核心控制板連接。所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板的輸入側(cè)通過(guò)光電隔離，所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板的輸出側(cè)通過(guò)繼電器隔離。所述監(jiān)視裝置的結(jié)果顯示采用交互式人機(jī)界面，所述交互式人機(jī)界面包括界面菜單和狀態(tài)欄界面菜單包括檢測(cè)區(qū)域選擇、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)學(xué)習(xí)和觸摸屏校正等選項(xiàng)；狀態(tài)欄則顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息，包括報(bào)警、I/o 口及算法運(yùn)行時(shí)間等狀態(tài)信息。本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，安裝便捷，可直接插拔；能設(shè)定任意形狀的檢測(cè)區(qū)域，適用各種復(fù)雜模具，通用性強(qiáng)。核心控制板采用疊加式架構(gòu)，通過(guò)上下兩個(gè)總線(xiàn)插槽將最小系統(tǒng)板和外擴(kuò)板銜接起來(lái)，減少系統(tǒng)體積；最小系統(tǒng)板采用高速的DSP處理器，判定處理時(shí)間不超過(guò)0. 3秒；并且提供豐富的輸入輸出IO接口，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)接板完成與注塑機(jī)之間的電平轉(zhuǎn)換；紅外光源配合紅外攝像機(jī)，可以減少現(xiàn)場(chǎng)光照對(duì)系統(tǒng)的干擾；交互式人機(jī)界面，界面直觀(guān)，顯示人性，操作簡(jiǎn)單，對(duì)普通工人無(wú)特殊要求，也無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)。輸出的視頻圖像經(jīng)過(guò)壓縮編碼后通過(guò)10/100M以太網(wǎng)口輸出到遠(yuǎn)端主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)或者實(shí)時(shí)監(jiān)控；外擴(kuò)DDR2 SDRAM和FLASH可以存儲(chǔ)大量圖像數(shù)據(jù)和執(zhí)行代碼。標(biāo)準(zhǔn)的CVBS與VGA輸出接口，通用性強(qiáng)。

圖1是注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置的架構(gòu)框圖。圖2是DSP核心控制板的原理框圖。圖3是基于FAST-9圖像特征的快速配準(zhǔn)算法流程圖。圖4是快速圖像特征點(diǎn)提取的示意圖。圖5是基于FAST-9圖像特征快速配準(zhǔn)算法的模具監(jiān)視方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖5，一種注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置，其硬件架構(gòu)如圖1所示，分為五部分DSP核心控制板、紅外攝像機(jī)、紅外光源、信號(hào)轉(zhuǎn)接板、觸摸式液晶屏和備用鍵盤(pán)。DSP核心控制板是硬件平臺(tái)的主體，如圖2所示，控制板采用疊加式架構(gòu)，通過(guò)上下兩個(gè)總線(xiàn)插槽將DSP最小系統(tǒng)板和外擴(kuò)板銜接起來(lái)，以減少系統(tǒng)體積。DSP最小系統(tǒng)板是啟動(dòng)微處理器的基本單元；外擴(kuò)板包括視頻圖像輸入模塊、視頻圖像輸出模塊和存儲(chǔ)管理模塊。視頻圖像輸入模塊采用TVP5150芯片設(shè)計(jì)解碼電路，把標(biāo)準(zhǔn)25幀/秒的視頻圖像流轉(zhuǎn)化為8位的ITU-R BT. 656格式的視頻圖像數(shù)據(jù)；視頻圖像輸出模塊支持CVBS與VGA兩種模擬信號(hào)輸出，輸出的視頻圖像也可以經(jīng)過(guò)壓縮算法編碼后通過(guò)10/100M以太網(wǎng)口輸出到遠(yuǎn)端主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)或進(jìn)一步處理；在存儲(chǔ)管理模塊中，系統(tǒng)通過(guò)32位EMIF總線(xiàn)擴(kuò)展256M字節(jié)的DDR2 SDRAM,同時(shí)由EMIFA接口擴(kuò)展4M字節(jié)的FLASH，用以存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)和執(zhí)行代碼。信號(hào)轉(zhuǎn)接板完成注塑機(jī)與DSP核心控制板之間信號(hào)輸入輸出的電平轉(zhuǎn)換。紅外光源配合紅外攝像機(jī)，可以大幅度減少外界光照變化對(duì)系統(tǒng)的影響；交互式人機(jī)界面則結(jié)合DSP視頻處理后端(VPBE)的OSD (OSD, On-Screen Display)窗口管理，并根據(jù)⑶I分層原理(GUI界面分為硬件驅(qū)動(dòng)層、基本圖形層，高級(jí)接口層)設(shè)計(jì)用戶(hù)操作界面。界面菜單包括檢測(cè)區(qū)域選擇、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)學(xué)習(xí)和觸摸屏校正等選項(xiàng)，狀態(tài)欄則顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息，包括報(bào)警、I/O 口及算法運(yùn)行時(shí)間等狀態(tài)信息。為了解決光照對(duì)特征匹配的影響和現(xiàn)場(chǎng)噪聲、陰影以及機(jī)械震動(dòng)造成現(xiàn)場(chǎng)圖片和模板圖片之間的幾何偏移問(wèn)題，使得前景圖像和背景圖像能完全吻合，該實(shí)用新型采用一種基于FAST-9圖像特征快速配準(zhǔn)算法利用FAST-9快速角點(diǎn)檢測(cè)方法改進(jìn)SIFT特征匹配算法。作為另一種增強(qiáng)型SIFT算法，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。具體流程如圖3。DSP核心控制板是硬件平臺(tái)的主體，采用疊加式架構(gòu)，通過(guò)上下兩個(gè)總線(xiàn)插槽將DSP最小系統(tǒng)板和外擴(kuò)板銜接起來(lái)，以減少系統(tǒng)體積。DSP最小系統(tǒng)板是啟動(dòng)微處理器的基本單元；外擴(kuò)板包括視頻圖像輸入模塊、視頻圖像輸出模塊和存儲(chǔ)管理模塊。[0024]視頻圖像輸入模塊，本系統(tǒng)采用TVP5150芯片設(shè)計(jì)解碼電路，它把模擬的輸入視頻流轉(zhuǎn)化為8位的ITU-R BT. 656格式的數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)，DSP處理器通過(guò)片上的視頻口把BT. 656數(shù)據(jù)流存入FIFO，然后通過(guò)EDMA通道把FIFO中的數(shù)據(jù)搬入片內(nèi)或片外存儲(chǔ)器，在程序中可以調(diào)用圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。也可以通過(guò)設(shè)置視頻口寄存器，采集視頻圖像中的部分區(qū)域，進(jìn)行圖像裁剪。視頻圖像輸出模塊支持CVBS與VGA兩種模擬信號(hào)輸出，一路DAC作為電壓參考線(xiàn)和R偏差信號(hào)輸出；另三路DAC_A、DAC_B、DAC_C作為VGA模式輸出，同時(shí)DAC_A也作為CVBS模式復(fù)用輸出。輸出的視頻圖像也可以經(jīng)過(guò)壓縮算法編碼后通過(guò)10/100M以太網(wǎng)口輸出到遠(yuǎn)端主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)或進(jìn)一步處理。存儲(chǔ)管理模塊，系統(tǒng)通過(guò)32位EMIF總線(xiàn)擴(kuò)展256M字節(jié)的DDR2 SDRAM，同時(shí)由EMIFA接口擴(kuò)展4M字節(jié)的FLASH，用以存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)和執(zhí)行代碼。信號(hào)轉(zhuǎn)接板完成注塑機(jī)與DSP核心控制板之間信號(hào)輸入輸出的電平轉(zhuǎn)換。輸入通過(guò)光電隔離，減少注塑機(jī)控制器帶來(lái)的干擾，輸出通過(guò)繼電器隔離，同時(shí)增加了信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。紅外光源配合紅外攝像機(jī)，可以避免其他可見(jiàn)光的影響，從而獲取效果最佳的圖像。普通的工業(yè)攝像機(jī)則容易受光照變化對(duì)系統(tǒng)的干擾。交互式人機(jī)界面則結(jié)合DSP視頻處理后端(VPBE)的OSD窗口管理，并根據(jù)⑶I分層原理設(shè)計(jì)用戶(hù)操作界面。界面菜單包括檢測(cè)區(qū)域選擇、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)學(xué)習(xí)和觸摸屏校正等選項(xiàng)，狀態(tài)欄則顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息，包括報(bào)警、I/O 口及算法運(yùn)行時(shí)間等狀態(tài)信息。在以上各單元中，攝像機(jī)通過(guò)相機(jī)接口與核心控制板的視頻圖像輸入模塊相連，采集圖像信息。觸摸式液晶屏通過(guò)接口與核心控制板的視頻圖像輸出模塊相連，顯示最終結(jié)果。注塑機(jī)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)接板與核心控制板相連。系統(tǒng)工作原理如下在一個(gè)完整的模具成型周期內(nèi)，當(dāng)注塑機(jī)運(yùn)行至開(kāi)模到位時(shí)，輸出信號(hào)觸發(fā)模具監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)攝像機(jī)對(duì)模腔連續(xù)取像，同時(shí)經(jīng)由信號(hào)轉(zhuǎn)接板采集開(kāi)模到位、頂針到位、安全門(mén)等注塑機(jī)工作狀態(tài)，進(jìn)而由DSP核心控制板對(duì)監(jiān)控圖像進(jìn)行分析和處理，消除由于現(xiàn)場(chǎng)噪聲、光線(xiàn)、陰影以及機(jī)械振動(dòng)等因素造成的影響。通過(guò)比較確定是否存在成型產(chǎn)品殘缺，如有異常則報(bào)警，否則繼續(xù)。當(dāng)注塑機(jī)頂針頂出后，再次采集圖像，監(jiān)控頂針是否將成型工件頂出并下落，當(dāng)監(jiān)控到工件完全下落則發(fā)出允許信號(hào)反饋給注塑機(jī)以開(kāi)始下一個(gè)周期；如在設(shè)定時(shí)間內(nèi)工件尚未落下或模具間有雜物時(shí)，則發(fā)出異常信號(hào)，停止注塑機(jī)動(dòng)作并報(bào)警。與此同時(shí)，以上過(guò)程中任何時(shí)候DSP核心控制板一旦檢測(cè)到異常的安全門(mén)信號(hào)，立即停止注塑機(jī)動(dòng)作并報(bào)警。系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、報(bào)警狀態(tài)信息及實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面則由觸摸式液晶屏提供。在一個(gè)完整的模具成型周期內(nèi)，注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置作為獨(dú)立的工作平臺(tái)，能在智能化的工作狀態(tài)下對(duì)一檢和二檢能提供精確的檢測(cè)結(jié)果。下面通過(guò)一個(gè)生產(chǎn)實(shí)例結(jié)合圖5基于FAST-9圖像特征快速配準(zhǔn)算法的模具監(jiān)視方法流程圖對(duì)該注塑機(jī)模具裝置的實(shí)現(xiàn)做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明步驟一分別采集注塑機(jī)開(kāi)模到位時(shí)和頂針頂出之后的標(biāo)準(zhǔn)模板圖像，并進(jìn)行預(yù)處理，以消除圖像中無(wú)關(guān)的信息，最終存儲(chǔ)在DSP核心控制板的存儲(chǔ)模塊中；等待開(kāi)模到位、頂針到位、安全門(mén)等注塑機(jī)工作狀態(tài)信息；系統(tǒng)處于監(jiān)控工件時(shí)，通過(guò)攝像機(jī)對(duì)模具型腔面連續(xù)取像，并由DSP核心控制板對(duì)監(jiān)控圖像的當(dāng)前幀做預(yù)處理，為后續(xù)的圖像快速配準(zhǔn)做準(zhǔn)備；之后執(zhí)行基于FAST-9圖像特征快速配準(zhǔn)算法，使當(dāng)前幀與模板圖像之間做圖像特征的快速配準(zhǔn)，消除由于現(xiàn)場(chǎng)噪聲、光線(xiàn)、陰影以及機(jī)械震動(dòng)等因素造成的影響；再將配準(zhǔn)之后的當(dāng)前幀與模板圖像做差分；采用Ostu自動(dòng)閾值分割算法實(shí)現(xiàn)圖像的二值化；對(duì)圖像進(jìn)行連續(xù)的開(kāi)和閉運(yùn)算以消除噪聲影響；最后通過(guò)空穴檢測(cè)查看是否存在異常，如果有異常則在觸摸屏顯示報(bào)警信息，注塑機(jī)停止壓模進(jìn)入連鎖保護(hù)措施；否則繼續(xù)等待開(kāi)模到位、頂針到位、安全門(mén)等注塑機(jī)工作狀態(tài)信息。步驟二 當(dāng)注塑機(jī)頂針頂出后，通過(guò)攝像機(jī)對(duì)模具型腔面連續(xù)取像，并由DSP核心控制板對(duì)監(jiān)控圖像的當(dāng)前幀做預(yù)處理，為后續(xù)的圖像快速配準(zhǔn)做準(zhǔn)備；之后執(zhí)行基于FAST-9圖像特征快速配準(zhǔn)算法，使當(dāng)前幀與模板圖像之間做圖像特征的快速配準(zhǔn)，消除由于現(xiàn)場(chǎng)噪聲、光線(xiàn)、陰影以及機(jī)械震動(dòng)等因素造成的影響；再將配準(zhǔn)之后的當(dāng)前幀與模板圖像做差分；采用Ostu自動(dòng)閾值分割算法實(shí)現(xiàn)圖像的二值化；對(duì)圖像進(jìn)行連續(xù)的開(kāi)和閉運(yùn)算以消除噪聲影響；最后通過(guò)空穴檢測(cè)監(jiān)控頂針是否將成型工件頂出并下落，當(dāng)工件完全下落則發(fā)出允許信號(hào)反饋給注塑機(jī)，以開(kāi)始等待下一個(gè)模具成型周期；如在設(shè)定時(shí)間內(nèi)工件尚未落下或模具間有雜物時(shí)，則注塑機(jī)停止合模并在觸摸屏顯示報(bào)警信息。以上過(guò)程中任何情況下DSP核心控制板一旦檢測(cè)到異常的安全門(mén)信號(hào)，立即停止注塑機(jī)動(dòng)作并報(bào)警。下面通過(guò)一個(gè)生產(chǎn)實(shí)例對(duì)基于FAST-9圖像特征快速配準(zhǔn)算法做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明步驟一利用FAST-9快速角點(diǎn)檢測(cè)方法分別獲取實(shí)時(shí)圖像和樣本圖像關(guān)鍵點(diǎn)，當(dāng)森漢姆圓圈上連續(xù)9個(gè)點(diǎn)的像素值都比當(dāng)前圓心P高或者低50個(gè)灰度值，則認(rèn)為該點(diǎn)就是關(guān)鍵點(diǎn)(如圖4)。步驟二 根據(jù)關(guān)鍵點(diǎn)鄰域像素的梯度幅值、方向分布特性確定關(guān)鍵點(diǎn)的主方向，同時(shí)選取幅值高達(dá)主峰80%的能量峰值作為輔方向。步驟三將16X16臨域圖像旋轉(zhuǎn)至主方向與圖像X軸方向一致，并將該臨域分成4X4個(gè)子區(qū)域，并計(jì)算4X4子區(qū)域內(nèi)8個(gè)方向的梯度直方圖，最終生成規(guī)范化的4X4X8共 128 維描述子 L= (I1, I2. . . 1128) ο步驟四特征匹配當(dāng)特征向量歐氏距離的最近鄰和次近鄰距離之比小于O. 6時(shí)，則認(rèn)為匹配成功。步驟五用RANSAC法剔除誤配點(diǎn)，得到實(shí)際的模型參數(shù) -0.9904cos5.0119 -0.9904sin5.0119 -10.0096'
M= 0.9904sin5.0119 0.9904cos5.0119 4.9728 ，若特征點(diǎn) ρ (χ1； Yl)和 q(x2，y2)是匹配的特征
OOI
點(diǎn)對(duì)，則有變換關(guān)系
「 n '.T1I f0.9904cos5.0119 —0.9904sin 5.0119]「χ2"| Γ-10.0096]兄 、文^1 =+,并且通過(guò)圖像間的變換參 V1 0.9904sin5.0119 0.9904cos5.0119 >>2 4.9728 w 口j 夕
數(shù)求得校正后的圖像，最終完成圖像的配準(zhǔn)。根據(jù)上述描述的圖像特征快速配準(zhǔn)算法步驟得到校正后圖像特征點(diǎn)的匹配結(jié)果用連線(xiàn)標(biāo)明。測(cè)試表明該算法在成像質(zhì)量不高或者光照影響的情況下都取得了較佳的匹配效果。[0044]另外，選取一組未知幾何偏差的模具圖片。同時(shí)給出了存在異物的模具圖像配準(zhǔn)前后的差分效果對(duì)比圖，并進(jìn)行了二值化處理，最終實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的模具監(jiān)視系統(tǒng)異物檢測(cè)功能。測(cè)試表明沒(méi)有經(jīng)過(guò)圖像配準(zhǔn)，出現(xiàn)了大量虛假檢測(cè)目標(biāo)，對(duì)差分圖像帶來(lái)明顯的干擾，甚至影響檢測(cè)結(jié)果。而經(jīng)過(guò)圖像特征快速配準(zhǔn)算法的校正，圖像間只是出現(xiàn)微小的偏差，從而有效解決了圖像偏移造成的干擾，檢測(cè)結(jié)果理想，符合實(shí)際情況，說(shuō)明本算法可以有效解決模具監(jiān)視系統(tǒng)中的圖像幾何偏差問(wèn)題，大大的減少了對(duì)模具漏檢率和誤檢率，更明顯的體現(xiàn)了該實(shí)用新型的優(yōu)越性。
權(quán)利要求1.一種注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置，其特征在于所述監(jiān)視裝置包括DSP核心控制板、紅外攝像機(jī)、紅外光源和信號(hào)轉(zhuǎn)接板，所述DSP核心控制板采用疊加式架構(gòu)，通過(guò)上下兩個(gè)總線(xiàn)插槽將DSP最小系統(tǒng)板和外擴(kuò)板銜接起來(lái),所述外擴(kuò)板包括視頻圖像輸入模塊、視頻圖像輸出模塊和存儲(chǔ)管理模塊；所述紅外攝像機(jī)通過(guò)相機(jī)接口與核心控制板的視頻圖像輸入模塊相連，紅外光源位于所述紅外攝像機(jī)的鏡頭上方，所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板將注塑機(jī)和核心控制板相連。
2.如權(quán)利要求1所述的注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置，其特征在于所述視頻圖像輸入模塊采用TVP5150芯片設(shè)計(jì)解碼電路，所述視頻圖像輸出模塊支持CVBS與VGA兩種模擬信號(hào)輸出，所述存儲(chǔ)管理模塊為32位EMIF總線(xiàn)擴(kuò)展256M字節(jié)的DDR2SDRAM和由EMIFA接口擴(kuò)展 4M字節(jié)的FLASH。
3.如權(quán)利要求1所述的注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置，其特征在于所述監(jiān)視裝置還包括觸摸式液晶屏和備用鍵盤(pán)，所述觸摸式液晶屏通過(guò)接口與核心控制板的視頻圖像輸出模塊相連；備用鍵盤(pán)與DSP核心控制板連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述的注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置，其特征在于所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板的輸入側(cè)通過(guò)光電隔離，所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板的輸出側(cè)通過(guò)繼電器隔離。
專(zhuān)利摘要一種注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置，包括DSP核心控制板、紅外攝像機(jī)、紅外光源、信號(hào)轉(zhuǎn)接板、觸摸式液晶屏和備用鍵盤(pán)，所述紅外攝像機(jī)、觸摸式液晶屏和備用鍵盤(pán)均與DSP核心控制板連接，紅外光源位于所述紅外攝像機(jī)的鏡頭上方；所述信號(hào)轉(zhuǎn)接板將注塑機(jī)和核心控制板相連接。所述DSP核心控制板采用疊加式架構(gòu)，通過(guò)上下兩個(gè)總線(xiàn)插槽將DSP最小系統(tǒng)板和外擴(kuò)板銜接起來(lái)，所述外擴(kuò)板包括視頻圖像輸入模塊、視頻圖像輸出模塊和存儲(chǔ)管理模塊。本實(shí)用新型提供一種體積小、操作方便、通用性強(qiáng)的注塑機(jī)模具監(jiān)視裝置。
文檔編號(hào)B29C45/80GK202826324SQ20122040858
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者邢科新, 林葉貴, 姜旭飛, 董輝 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)