專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料擠出吹塑制品壁厚控制技術(shù)，特別涉及一種基于圖像 識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
塑料吹塑制品壁厚過(guò)大會(huì)導(dǎo)致制品超重和不必要的材料浪費(fèi)，并降低生產(chǎn)效率；壁厚過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致制品力學(xué)性能不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。目前， 工業(yè)生產(chǎn)中采用在擠出吹塑機(jī)上安裝型坯壁厚程序控制器的方法來(lái)實(shí)現(xiàn) 對(duì)吹塑制品壁厚的控制。型坯壁厚程序控制器通過(guò)電液伺服系統(tǒng)使機(jī)頭芯 棒或口模上下移動(dòng)以改變機(jī)頭?？陂g隙大小，從而獲得所需的型坯壁厚分 布，使吹塑制品壁厚分布滿(mǎn)足要求。然而，在實(shí)際的吹塑過(guò)程中不可避免 地存在著各種內(nèi)部參數(shù)變化和外部干擾，如電源電壓、熔體溫度、液壓系 統(tǒng)等的變化引起機(jī)頭間隙的波動(dòng)，導(dǎo)致制品實(shí)際壁厚與目標(biāo)壁厚存在較大 的偏差，結(jié)果造成產(chǎn)品廢品率較高、質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象。因此，需要對(duì)吹 塑制品壁厚進(jìn)行在線(xiàn)控制，使得吹塑制品壁厚滿(mǎn)足要求。擠出吹塑過(guò)程一般包括三個(gè)階段，即型坯成型、型坯吹脹以及制品的 冷卻固化。型坯成型作為整個(gè)過(guò)程的第一個(gè)階段，有著十分重要的意義。 這一階段中型坯的尺寸直接決定最終制品的尺寸和性能。因此，在擠出吹 塑過(guò)程中，如果成型的型坯壁厚分布與成型制品所要求的型坯壁厚分布一 致，則能夠保證所得制品的壁厚分布滿(mǎn)足要求。因此，對(duì)于擠出吹塑制品 壁厚分布壁厚在線(xiàn)控制來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)控制型坯壁厚分布來(lái)間接控制制品 的壁厚分布?？衫脠D像識(shí)別技術(shù)在線(xiàn)獲取型坯壁厚分布，具體是釆用攝像機(jī)拍 攝型坯的外部輪廓，同時(shí)用劃線(xiàn)器以一定時(shí)間間隔在型坯上做標(biāo)記，通過(guò) 圖像分析可以確定型坯的直徑分布，再借助一些簡(jiǎn)單假設(shè)，計(jì)算出型坯的 壁厚分布。這種方法理論簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)易。但目前該技術(shù)僅用于測(cè)量 型坯壁厚分布及直徑分布，并未見(jiàn)實(shí)時(shí)利用圖像識(shí)別獲取的型坯壁厚分布 信息進(jìn)行反饋控制(即對(duì)機(jī)頭模口間隙進(jìn)行控制)的技術(shù)公開(kāi)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有吹塑制品壁厚控制技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種 能對(duì)制品壁厚進(jìn)行在線(xiàn)控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量，使生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品合格率高 的基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的擠出吹塑制品 壁厚在線(xiàn)控制方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出 吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制系統(tǒng)，包括型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊、工控處理模塊、 模口間隙控制模塊，所述型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊與工控處理模塊相連接， 所述工控處理模塊與?？陂g隙控制模塊相連接。所述型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊包括轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置、劃線(xiàn)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(cè)量裝置、劃線(xiàn)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。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(xiàn)垂直，與中心線(xiàn)的距離為40 50 cm，所述攝像機(jī)與圖像采集卡相連接。所述劃線(xiàn)器安裝在擠出機(jī)頭的下方2 3 cm的位置，劃線(xiàn)器可以沿著 水平方向調(diào)節(jié)位置，劃線(xiàn)器與水平方向調(diào)節(jié)組件相連，所述劃線(xiàn)器還通過(guò) RS232串口與工控機(jī)相連接，通過(guò)工控機(jī)可以控制墨跡的頻率。所述轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置通過(guò)RS232串口與工控機(jī)相連接，用于檢測(cè)型坯擠 出過(guò)程螺桿的轉(zhuǎn)速，從而可以獲得準(zhǔn)確的擠出流量。所述轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置可 選用上海擎科儀表電子有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為MFT的多功能轉(zhuǎn)速頻率測(cè)、所述光電傳感器安裝在機(jī)頭下方，其光路與機(jī)頭中心線(xiàn)相交并與之垂 直，其具體的安裝高度由所需型坯長(zhǎng)度決定;所述光電傳感器還通過(guò)RS232 串口與工控機(jī)相連接，用于檢測(cè)型坯長(zhǎng)度，當(dāng)型坯到達(dá)一定長(zhǎng)度是，光電 傳感器將發(fā)出信號(hào)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。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(guò)輸出端口與工控機(jī)相連接，所述工控機(jī)還通過(guò)輸出端口與其它外接設(shè)備(如顯示器)相連接；所述工控機(jī)裝有圖像 分析軟件。所述?？陂g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。一種利用上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制方法，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(guò)反復(fù)調(diào)試獲得所需的 機(jī)頭?？陂g隙曲線(xiàn)，使最終壁厚符合目標(biāo)壁厚要求，然后啟動(dòng)型坯壁厚在 線(xiàn)檢測(cè)模塊，通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)在線(xiàn)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?？陂g隙曲線(xiàn)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)?？陂g隙控制模塊，對(duì)機(jī)頭?？陂g隙進(jìn) 行控制，進(jìn)行吹塑操作。(3) 在吹塑過(guò)程中，型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊自動(dòng)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(chǔ)。(4) 分析檢測(cè)的型坯壁厚分布曲線(xiàn)與步驟(1)中所得的目標(biāo)型坯壁厚分布曲線(xiàn)的差異程度，并啟動(dòng)模糊迭代學(xué)習(xí)控制算法獲得修正后的機(jī)頭 ?？陂g隙曲線(xiàn)，把修正后的機(jī)頭?？陂g隙曲線(xiàn)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(mǎn)足要求。所述步驟(1)具體可為對(duì)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(guò)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(shí)的型坯壁厚分布數(shù)據(jù)，壁厚控制 系統(tǒng)啟動(dòng)型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊，轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置開(kāi)始測(cè)量螺桿轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速通過(guò)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(shí)，啟動(dòng)攝像機(jī)攝像系統(tǒng)，并通過(guò)圖像采集卡將圖像實(shí)時(shí)傳輸給工控機(jī)， 分析軟件將對(duì)采集回來(lái)的圖像進(jìn)行識(shí)別，得到型坯的外徑，內(nèi)徑，及型坯 的壁厚分布等數(shù)據(jù)。所述步驟(3)具體可為擠出開(kāi)始時(shí)，轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置就開(kāi)始測(cè)量螺桿轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速通過(guò)RS232串口傳輸?shù)焦た貦C(jī)，工控處理模塊將記錄不 同時(shí)間的螺桿轉(zhuǎn)速，同時(shí)啟動(dòng)劃線(xiàn)器，根據(jù)一定時(shí)間間隔進(jìn)行劃線(xiàn)，當(dāng)擠 出型坯到達(dá)光電傳感器所在位置時(shí)，啟動(dòng)攝像機(jī)攝像系統(tǒng)，并通過(guò)圖像采集卡將圖像實(shí)時(shí)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。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(gè)模糊控制環(huán)節(jié)。建立模糊控制規(guī)則的主要方法如下如 果壁厚誤差是正的，并且有增大的趨勢(shì)，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(shì)，那么壁厚變化為負(fù)?。蝗绻诤裾`差為負(fù)， 并且有增大的趨勢(shì)，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(shì)，那么壁厚變化為正小。本發(fā)明的作用原理是在實(shí)際的吹塑生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免地存在著各種內(nèi)部參數(shù)變化和外部干擾，如電源電壓、熔體溫度、液壓系統(tǒng)等的變 化引起機(jī)頭間隙的波動(dòng)，使得型坯壁厚分布與目標(biāo)值存在較大的偏差，從 而導(dǎo)致制品壁厚與目標(biāo)壁厚不一致。此時(shí)必須在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中相應(yīng)調(diào)節(jié) 機(jī)頭間隙以彌補(bǔ)因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)的吹塑制品壁厚的變化。對(duì)制品壁厚進(jìn)行 在線(xiàn)控制，需要在線(xiàn)獲取反映吹塑制品壁厚的過(guò)程參數(shù)，由于制品的壁厚 分布主要由吹脹前型坯的壁厚分布決定，因此，可以通過(guò)控制型坯壁厚分 布來(lái)間接控制所對(duì)應(yīng)的制品壁厚分布。可利用圖像識(shí)別技術(shù)在線(xiàn)獲取型坯壁厚分布，具體是用劃線(xiàn)器以一定時(shí)間間隔進(jìn)行劃線(xiàn)，同時(shí)采用攝像機(jī) 拍攝型坯的外部輪廓，通過(guò)圖像分析可以確定型坯的直徑分布，再根據(jù)質(zhì) 量守恒定律便可以算出型坯的內(nèi)徑和壁厚分布。從調(diào)節(jié)過(guò)程來(lái)看，控制變 量(?？陂g隙變化曲線(xiàn))與控制目標(biāo)(型坯壁厚分布)之間呈高度非線(xiàn)性 關(guān)系，是一種非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)，因此，采用常規(guī)的控制方法效果不理 想，本發(fā)明采用模糊迭代學(xué)習(xí)控制的算法，將迭代學(xué)習(xí)控制與模糊控制相 結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，加速了迭代學(xué)習(xí)的速度，有效地避免了傳統(tǒng) 迭代學(xué)習(xí)控制算法收斂速度慢的缺點(diǎn)。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果(1) 實(shí)時(shí)測(cè)量反饋調(diào)節(jié)控制，提高產(chǎn)品性能和降低材料消耗。本發(fā) 明對(duì)吹塑過(guò)程進(jìn)行在線(xiàn)控制可以克服因各種內(nèi)部參數(shù)變化和外部干擾導(dǎo) 致的制品壁厚偏差。通過(guò)對(duì)型坯壁厚進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，并結(jié)合智能化的控制 算法，對(duì)機(jī)頭?？陂g隙曲線(xiàn)實(shí)行反饋調(diào)節(jié)控制，使吹塑制品壁厚重新回到 預(yù)定要求范圍內(nèi)。因此，利用本發(fā)明可以提高產(chǎn)品性能、降低材料消耗、 減少?gòu)U品率。(2) 利用本發(fā)明對(duì)型坯壁厚進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，可以保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定。在吹塑生產(chǎn)過(guò)程中，傳統(tǒng)的質(zhì)量控制方法是采用抽查法，即每生產(chǎn)一定量 的制品選擇一個(gè)或若干個(gè)制品進(jìn)行壁厚檢測(cè)。這種方法是基于概率論的抽 樣檢査法，因此，不可避免地存在著漏檢。本發(fā)明對(duì)型坯壁厚進(jìn)行在線(xiàn)檢 領(lǐng)U，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的100%的檢驗(yàn)。在線(xiàn)檢測(cè)的壁厚數(shù)據(jù)可以用于 產(chǎn)品質(zhì)量控制，以改善產(chǎn)品的質(zhì)量、保證產(chǎn)品性能的一致性。(3)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、成本較低，可方便地應(yīng)用于對(duì)現(xiàn) 有的吹塑設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，顯著提高吹塑產(chǎn)品的性能和合格率。


圖1是本發(fā)明基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明方法的總控制程序流程框圖。圖3是本發(fā)明型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)得到的一幀圖片。圖4是本發(fā)明型坯邊界和表面墨痕的檢測(cè)結(jié)果。圖5是本發(fā)明方法中的模糊迭代學(xué)習(xí)控制的原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí) 施方式不限于此。 實(shí)施例圖l示出了本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。由圖1可見(jiàn)，本擠出吹塑制品壁厚控制 系統(tǒng)包括機(jī)頭l、伺服閥2、擠出機(jī)3、轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置4、可編程控制器上位 機(jī)5、可編程控制器下位機(jī)6、型坯壁厚控制板7、 RS232通信卡8、顯示器9、 視頻輸出卡IO、 RS232串口擴(kuò)展卡11、工控機(jī)12、圖像采集卡13、劃線(xiàn)器 14、光電傳感器15、攝像機(jī)16;所述攝像機(jī)16通過(guò)電纜與圖像采集卡13相 連接，所述圖像采集卡13通過(guò)PCI總線(xiàn)插于工控機(jī)12的主板上，視頻輸出 卡10通過(guò)VGA總線(xiàn)插于工控機(jī)12的主板上，視頻輸出卡10與顯示器9相連 接，轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置4、劃線(xiàn)器14和光電傳感器15分別通過(guò)電纜與RS232串口 擴(kuò)展卡ll的COMl、 COM2和COM3相連接，可編程控制器上位機(jī)5與可編 程控制器下位機(jī)6通過(guò)電纜相連接，型坯壁厚控制板7安裝在可編程控制器 下位機(jī)6上，伺服閥2與型坯壁厚控制板7相連接，工控機(jī)12通過(guò)RS232串口 12及RS232通信卡8與可編程控制器下位機(jī)6相連接。本基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制系統(tǒng)各部分選型如 下機(jī)頭1可選用普通收斂型機(jī)頭；伺服閥2可選用M(X)g公司的G631-3005A;擠出機(jī)3可選用張家港市同大機(jī)械有限公司生產(chǎn)的5升擠出 吹塑機(jī)；轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置4可選用上海擎科儀表電子有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 MFT的多功能轉(zhuǎn)速頻率測(cè)量?jī)x、可編程控制器上位機(jī)5、可編程控制器下 位機(jī)6、型坯壁厚控制板7、 RS232通信卡8可選用Barber-Colman公司的 49N0-0G1AY-Y00-0-00帶型坯壁厚控制板的控制器；顯示器9可選PHILIPS 公司的107P5;視頻輸出卡10ATI Radeon的HD2600XT; RS232串口擴(kuò)展 卡11可選用捷瑞公司生產(chǎn)的JaRa 1104;工控機(jī)12可選用ADVANTECH 公司的AIMB-742工控機(jī)；圖像采集卡13可選用CREATIVE公司生產(chǎn)的 RT-300、劃線(xiàn)器14可選用博山新特電機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的型號(hào)為61K180RA-AF的 調(diào)速電機(jī)并裝上畫(huà)筆；光電傳感器15可選用歐姆龍的E3X-MA11;攝像機(jī) 16可選用Unican生產(chǎn)的HV-2616。然后按上面說(shuō)明書(shū)所述的連接關(guān)系進(jìn)行 安裝連接，便能較好地實(shí)現(xiàn)本在線(xiàn)控制系統(tǒng)。利用圖1所示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制方法的操作步驟 如圖2所示，具體包括(1) 對(duì)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(guò)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，啟動(dòng)型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊，劃線(xiàn)器開(kāi)始按照一定的時(shí)間間隔在型坯 丄劃線(xiàn)，同時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置開(kāi)始測(cè)量螺桿轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速通過(guò)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(shí)，啟動(dòng)攝像機(jī)攝像 系統(tǒng)，并通過(guò)圖像采集卡將圖像實(shí)時(shí)傳輸給工控機(jī)(圖3是型坯壁厚在線(xiàn) 檢測(cè)系統(tǒng)得到的一幀圖片)，分析軟件通過(guò)對(duì)型坯的實(shí)際尺寸與圖像中像素 個(gè)數(shù)比較，就能得出實(shí)際尺寸與像素的比例關(guān)系。根據(jù)相鄰兩個(gè)墨痕之間 的像素差，就可以從檢測(cè)結(jié)果中算出型坯的外徑及每個(gè)墨痕的距離，(圖4 是型坯邊界和表面墨痕的檢測(cè)結(jié)果)，分析軟件根據(jù)實(shí)時(shí)記錄的螺桿轉(zhuǎn)速與 劃線(xiàn)器的頻率可以得到每個(gè)墨痕的重量，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以得到型坯 的內(nèi)徑及型坯的壁厚分布等數(shù)據(jù)。(2) 將步驟(1)中所得的機(jī)頭?？陂g隙曲線(xiàn)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)?？陂g隙控制模塊，對(duì)機(jī)頭?？陂g隙進(jìn) 行控制，進(jìn)行吹塑操作。(3) 在吹塑過(guò)程中，型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊自動(dòng)獲得擠出型坯的壁工控處理模塊。(4)計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入信息對(duì)制品的壁厚進(jìn)行分析記錄，并計(jì)算出檢 測(cè)值與目標(biāo)值的偏差量，將該偏差量與記錄的制品壁厚曲線(xiàn)進(jìn)行分析，并 進(jìn)行模糊迭代學(xué)習(xí)控制計(jì)算(具體流程見(jiàn)圖5)，得出新的機(jī)頭?？陂g隙曲 線(xiàn)對(duì)吹塑過(guò)程進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)吹塑過(guò)程的在線(xiàn)控制?？刂屏康妮敵鍪峭ㄟ^(guò)RS232串口 11及RS232通信卡8與可編程控制器下位機(jī)6相連，然后 傳輸?shù)叫团鞅诤窨刂瓢?，型坯壁厚控制板7根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)伺服閥 2，從而實(shí)現(xiàn)?？陂g隙的控制并進(jìn)行下一次的吹塑操作，如此循環(huán)，直到 所獲的制品壁厚滿(mǎn)足要求。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上 述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改 變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制系統(tǒng)，其特征在于包括型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊、工控處理模塊、?？陂g隙控制模塊，所述型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊與工控處理模塊相連接，所述工控處理模塊與?？陂g隙控制模塊相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在 線(xiàn)控制系統(tǒng)，其特征在于所述型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊包括轉(zhuǎn)速測(cè)量裝 置、劃線(xiàn)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(cè)量裝置、劃線(xiàn)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。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在 線(xiàn)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(xiàn)垂直，與中心線(xiàn)的距離為40 50cm，所述攝像機(jī)與圖像采集卡相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在 線(xiàn)控制系統(tǒng)，其特征在于所述劃線(xiàn)器安裝在擠出機(jī)頭的下方4 5cm的 位置，劃線(xiàn)器通過(guò)RS232串口與工控機(jī)相連接；所述轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置通過(guò) 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(xiàn)相交并與之垂直，其具體的安裝高度由所需型坯長(zhǎng)度 決定；所述光電傳感器通過(guò)RS232串口與工控機(jī)相連接，用于檢測(cè)型坯長(zhǎng) 度，當(dāng)型坯到達(dá)一定長(zhǎng)度是，光電傳感器將發(fā)出信號(hào)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。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在 線(xiàn)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(guò)輸出端口與工控機(jī)相連 接，所述工控機(jī)通過(guò)輸出端口與外接設(shè)備相連接。 .
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制系統(tǒng)，其特征在于所述?？陂g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。
7、 一種利用權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)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(guò)反復(fù)調(diào)試獲得所需的 機(jī)頭?？陂g隙曲線(xiàn)，使最終壁厚符合目標(biāo)壁厚要求，然后啟動(dòng)型坯壁厚在 線(xiàn)檢測(cè)模塊，通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)在線(xiàn)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?？陂g隙曲線(xiàn)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)?？陂g隙控制模塊，對(duì)機(jī)頭?？陂g隙進(jìn)行控制，進(jìn)行吹塑操作；(3) 在吹塑過(guò)程中，型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊自動(dòng)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(chǔ)；(4) 分析檢測(cè)的型坯壁厚分布曲線(xiàn)與步驟(1)中所得的目標(biāo)型坯壁 厚分布曲線(xiàn)的差異程度，并啟動(dòng)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(xiàn)，把修正后的機(jī)頭?？陂g隙曲線(xiàn)輸入到工控處理模塊和?？?間隙控制模塊，調(diào)節(jié)機(jī)頭?？陂g隙進(jìn)行下一次的吹塑操作，直到擠出型坯 壁厚滿(mǎn)足要求。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制方法，其特征 在于所述步驟(1)為對(duì)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(guò)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(shí)的型坯壁厚分布數(shù)據(jù)，壁厚控制系統(tǒng) 啟動(dòng)型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊，轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置開(kāi)始測(cè)量螺桿轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速 通過(guò)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(shí)， 啟動(dòng)攝像機(jī)攝像系統(tǒng)，并通過(guò)圖像采集卡將圖像實(shí)時(shí)傳輸給工控機(jī)，分析 軟件將對(duì)采集回來(lái)的圖像進(jìn)行識(shí)別，得到型坯的外徑，內(nèi)徑，及型坯的壁 厚分布等數(shù)據(jù)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制方法，其特征 在于所述步驟(3)為擠出開(kāi)始時(shí)，轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置就開(kāi)始測(cè)量螺桿轉(zhuǎn) 速，并將轉(zhuǎn)速通過(guò)RS232串口傳輸?shù)焦た貦C(jī)，工控處理模塊將記錄不同時(shí) 間的螺桿轉(zhuǎn)速，同時(shí)啟動(dòng)劃線(xiàn)器，根據(jù)一定時(shí)間間隔進(jìn)行劃線(xiàn)，當(dāng)擠出型 坯到達(dá)光電傳感器所在位置時(shí)，啟動(dòng)攝像機(jī)攝像系統(tǒng)，并通過(guò)圖像采集卡 將圖像實(shí)時(shí)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。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)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(gè)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(shì)，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(shì)，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(shì)，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(shì)，那么壁厚變化為正小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于圖像識(shí)別技術(shù)的擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制系統(tǒng)，包括型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊、工控處理模塊、?？陂g隙控制模塊，所述型坯壁厚在線(xiàn)檢測(cè)模塊與工控處理模塊相連接，所述工控處理模塊與?？陂g隙控制模塊相連接。一種擠出吹塑制品壁厚在線(xiàn)控制方法，包括下述步驟通過(guò)調(diào)試獲得目標(biāo)型坯壁厚分布；在線(xiàn)獲取型坯壁厚分布信息；采用模糊迭代學(xué)習(xí)控制算法在線(xiàn)修正機(jī)頭模口間隙曲線(xiàn)，使最終制品壁厚分布符合要求。本發(fā)明穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、成本較低，具有實(shí)時(shí)測(cè)量反饋調(diào)節(jié)控制，提高產(chǎn)品性能和降低材料消耗，保證產(chǎn)品性能的優(yōu)點(diǎn)，可方便地應(yīng)用于對(duì)現(xiàn)有的吹塑設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，顯著提高吹塑產(chǎn)品的性能和合格率。
文檔編號(hào)G05D5/00GK101249721SQ200810026770
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者李炯城, 黃漢雄, 黃耿群 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)