專利名稱：Pvc建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)的制作方法
PVC建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及PVC建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
公知，PVC (Polyvinylchloride)建材產(chǎn)品具有抗紫外線、抗酸堿腐蝕、防霉防蛀、 阻燃防火、防靜電等特質(zhì)，產(chǎn)品主要包括管材、門窗、異型材等。近年來，PVC建材的需求量不斷增加，并要求具有較高的表面質(zhì)量。影響PVC建材表面質(zhì)量的因素多種多樣，主要是物料受潮、定型設(shè)備、生產(chǎn)工藝等原因。生產(chǎn)工藝包括加工規(guī)程、溫度、速度、操作方法等。當(dāng)配方設(shè)計(jì)、設(shè)備模具及儀器合理正常后，加工工藝參數(shù)成為解決質(zhì)量問題的主導(dǎo)因素。在擠出成型的工藝控制中，要控制好每個(gè)過程及環(huán)節(jié)的溫度和速度，以保證建材表面質(zhì)量的穩(wěn)定。 因此需要設(shè)計(jì)能夠控制工藝參數(shù)的在線檢測系統(tǒng)。
目前國內(nèi)生產(chǎn)線外觀檢測主要采用成型產(chǎn)品人工抽檢的方法，而人工檢測費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不但檢測的準(zhǔn)確度不高、缺乏實(shí)時(shí)性，而且使其人力成本相應(yīng)增加。國內(nèi)、外已有很多自動(dòng)視覺檢測系統(tǒng)(AVI)進(jìn)行產(chǎn)品表面檢測，但是這些設(shè)備主要面向全自動(dòng)化生產(chǎn)線，并作為生產(chǎn)線的一部分，需要特殊硬件的支持，造價(jià)昂貴而且維護(hù)困難，缺乏靈活性。在中國專利文獻(xiàn)中公開了基于機(jī)器視覺系統(tǒng)的PVC圓形管材表面瑕疵在線檢測方法(公開號(hào) CN101832951A)，主要是針對(duì)采集的PVC圓形管材表面圖像進(jìn)行圖像的修正和預(yù)處理，然后在通過判斷異類像素的個(gè)數(shù)辨別管材表面的缺陷大小。這種方法主要是對(duì)采集圖像進(jìn)行算法研究，沒有對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行反饋控制。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化檢測的PVC建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能夠快速檢測PVC表面質(zhì)量，而且能夠?qū)崟r(shí)檢測系統(tǒng)的加工工藝參數(shù)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是利用專業(yè)光源照明待測PVC建材表面，利用工業(yè)攝像機(jī)采集PVC建材表面的圖像信息，將采集的圖像信息傳送到圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)快速判別采集的圖像信息后輸出控制信號(hào)，控制系統(tǒng)的工藝參數(shù)，工藝參數(shù)的數(shù)值顯示在計(jì)算機(jī)的顯示器中，方便后續(xù)的系統(tǒng)檢查和設(shè)備調(diào)整工作。
根據(jù)上述的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案第一，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化檢測的PVC建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括包括用于采集PVC建材表面圖像的圖像采集裝置，用于快速判別PVC建材表面質(zhì)量的圖像處理裝置，以及用于控制系統(tǒng)加工工藝參數(shù)的系統(tǒng)控制裝置；其中所述圖像采集裝置包括線陣工業(yè)攝像機(jī)、圖像采集卡、光電開關(guān)和LED光源，線陣工業(yè)攝像機(jī)和LED光源安裝在牽引機(jī)傳送帶的正上方，LED光源與傳送帶呈45度夾角放置，光電開關(guān)安裝在牽引機(jī)的一側(cè)，光電開關(guān)為線陣工業(yè)攝像機(jī)和LED光源提供觸發(fā)信號(hào)；所述圖像處理裝置與線陣工業(yè)相機(jī)通過圖像采集卡連接；所述系統(tǒng)控制裝置包括可編程邏輯控制器、速度傳感器和溫度傳感器；其中第一速度傳感器安裝在擠出機(jī)的螺桿上、第一速度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，第二速度傳感器安裝在牽引機(jī)的傳送帶的一側(cè)、第二速度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，第一溫度傳感器安裝在擠出機(jī)的機(jī)筒上、第一溫度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，第二溫度傳感器安裝在模具末端的上游和下游、第二溫度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，第三溫度傳感器安裝在定形臺(tái)的水箱中、第三溫度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，可編程邏輯控制器的數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)線輸出到圖像處理裝置中。
第二、提供一種能夠快速判斷PVC建材表面質(zhì)量的圖像檢測方法，所述圖像檢測方法步驟為步驟Si 根據(jù)表面檢測的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定檢測灰度變化閾值； 步驟S2 對(duì)采集圖像進(jìn)行平滑；步驟S3 將預(yù)處理的圖像分成若干個(gè)300X300像素塊；步驟S4 計(jì)算每個(gè)圖像塊的灰度變化范圍，其基本原理是通過計(jì)算出相鄰像素灰度的差值，由差值計(jì)算出像素的梯度值，由梯度值表征灰度的變化范圍；步驟S5:當(dāng)灰度變化范圍大于閾值時(shí)，視為不合格產(chǎn)品，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，啟動(dòng)系統(tǒng)控制裝置；當(dāng)灰度變化范圍小于閾值時(shí)，視為合格產(chǎn)品，產(chǎn)品復(fù)膜、切割。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該方法能夠?qū)VC建材表面質(zhì)量進(jìn)行快速檢測，檢測效率較高；并能根據(jù)檢測結(jié)果啟動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的加工工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制；該系統(tǒng)可以附加安裝在現(xiàn)有的生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊檢測的在線檢測。本發(fā)明適用于PVC建材產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)線上PVC建材產(chǎn)品表面質(zhì)量的高速檢測。


圖1為本發(fā)明PVC建材表面缺陷質(zhì)量檢測系統(tǒng)的總體框圖； 圖2為本發(fā)明檢測系統(tǒng)中圖像處理的流程圖；具體實(shí)施方式
下面通過具體的實(shí)施實(shí)例，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
圖1為本發(fā)明PVC建材表面缺陷質(zhì)量檢測系統(tǒng)的總體框圖，包括圖像采集裝置、圖像處理裝置和系統(tǒng)控制裝置。所述圖像處理裝置是用于處理圖像的計(jì)算機(jī)201 ；所述圖像采集裝置包括線陣工業(yè)攝像機(jī)101、圖像采集卡、LED光源102和光電開關(guān)103，其中線陣工業(yè)攝像機(jī)101通過圖像采集卡與計(jì)算機(jī)201進(jìn)行連接，LED光源102和光電開關(guān)103通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)201進(jìn)行連接，線陣工業(yè)攝像機(jī)101和LED光源102安裝在傳送帶404的正上方，LED光源102與傳送帶404呈45度夾角放置，光電開關(guān)103安裝在傳送帶404的一側(cè)，光電開關(guān)103提供觸發(fā)信號(hào)通過計(jì)算機(jī)201啟動(dòng)線陣工業(yè)攝像機(jī)101和LED光源102 ； 所述系統(tǒng)控制裝置包括可編程邏輯控制器306、速度傳感器(304、305)和溫度傳感器(301、 302、303);其中第一速度傳感器304安裝在擠出機(jī)401的螺桿上、第一速度傳感器304的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器306的I/O 口，第二速度傳感器305安裝在傳送帶404的一側(cè)、第二速度傳感器305的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器306的I/O 口，第一溫度傳感器301安裝在擠出機(jī)401的機(jī)筒上、第一溫度傳感器301的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器306的I/O 口，第二溫度傳感器302安裝在模具402末端的上游和下游、第二溫度傳感器302的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，第三溫度傳感器303安裝在定形臺(tái)403的水箱中、第三溫度傳感器303的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器306的I/O 口， 可編程邏輯控制器306的數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)線輸出到計(jì)算機(jī)201中。
在本實(shí)施實(shí)例中工業(yè)攝像機(jī)采用黑白線陣CXD攝像機(jī)，其分辨率為4096像素、行頻為9KHz、像素物理尺寸是IOX 10 μ m,其視場范圍能夠滿足傳送帶上PVC產(chǎn)品的寬度范圍。LED光源與傳送帶呈45度夾角放置，有效減小PVC建材產(chǎn)品光滑表面的鏡面反射。光電開光在傳送帶啟動(dòng)時(shí)觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過軟件給圖像采集裝置觸發(fā)脈沖信號(hào)，LED光源打開、線陣攝像機(jī)對(duì)PVC建材表面進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集。采集到的模擬信號(hào)通過圖像采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送圖像處理裝置，通過圖像處理裝置的處理和分析，有缺陷圖像時(shí)發(fā)出報(bào)警提示，并啟動(dòng)系統(tǒng)控制裝置。
在本實(shí)施實(shí)例中系統(tǒng)控制裝置中可編程邏輯控制器采用西門子S7-200CPU222、它有8個(gè)輸入點(diǎn)6個(gè)輸出點(diǎn)，溫度傳感器采用飛利浦KTY84-130芯片、溫度測量范圍一 40°C 至+ 300°C內(nèi)，速度傳感器采用HSBG-V3950芯片，其技術(shù)參數(shù)能滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
圖2為本發(fā)明檢測系統(tǒng)中圖像處理的流程圖，其步驟為 步驟Si 根據(jù)表面檢測的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定檢測灰度變化閾值； 步驟S2 對(duì)采集圖像進(jìn)行預(yù)處理，；步驟S3 將預(yù)處理的圖像分成若干個(gè)300X300像素塊；步驟S4:計(jì)算每個(gè)圖像塊的灰度變化，其基本原理是通過計(jì)算出相鄰像素灰度的差值，由差值計(jì)算出像素的梯度值，由梯度值表征灰度的變化率。
步驟S5 當(dāng)灰度變化范圍大于閾值時(shí)，視為不合格產(chǎn)品，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，啟動(dòng)系統(tǒng)控制裝置；當(dāng)灰度變化范圍小于閾值時(shí)，視為合格產(chǎn)品，產(chǎn)品復(fù)膜、切割。
所述步驟S4包括以下步驟步驟S41 讀取圖像各個(gè)像素的坐標(biāo)值和灰度值數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到函數(shù) J(^y)中，其中各個(gè)像素的橫縱坐標(biāo)為,各個(gè)像素的灰度值為/(υ)。
步驟S42 遍歷整幅圖像，用公式(1)、(2)、(3)計(jì)算出每個(gè)像素的梯度值，并存儲(chǔ)。
首先，用公式(1)、(2)計(jì)算出水平差分值和垂直差分值:
權(quán)利要求
1.PVC建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括用于采集PVC建材表面圖像的圖像采集裝置，用于快速判別PVC建材表面質(zhì)量的圖像處理裝置，以及用于控制系統(tǒng)加工工藝參數(shù)的系統(tǒng)控制裝置；其中所述圖像采集裝置包括線陣工業(yè)攝像機(jī)、圖像采集卡、LED 光源和光電開關(guān)，線陣工業(yè)攝像機(jī)和LED光源安裝在傳送帶的正上方，LED光源與傳送帶呈 45度夾角放置，光電開關(guān)安裝在傳送帶的一側(cè)，光電開關(guān)為線陣工業(yè)攝像機(jī)和LED光源提供觸發(fā)信號(hào)，所述圖像處理裝置是用于處理圖像的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與線陣工業(yè)相機(jī)通過圖像采集卡連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVC建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制裝置包括可編程邏輯控制器、速度傳感器和溫度傳感器；其中第一速度傳感器安裝在擠出機(jī)的螺桿上、第一速度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，第二速度傳感器安裝在傳送帶的一側(cè)、第二速度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，第一溫度傳感器安裝在擠出機(jī)的機(jī)筒上、第一溫度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，第二溫度傳感器安裝在模具末端的上游和下游、第二溫度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，第三溫度傳感器安裝在定形臺(tái)的水箱中、第三溫度傳感器的模擬信號(hào)輸入到可編程邏輯控制器的I/O 口，可編程邏輯控制器的數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)線輸出到計(jì)算機(jī)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVC建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理裝置的檢測步驟為步驟Sl 根據(jù)表面檢測的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定檢測灰度變化閾值；步驟S2 對(duì)采集圖像進(jìn)行預(yù)處理；步驟S3 將預(yù)處理的圖像分成若干個(gè)300X300像素塊；步驟S4 計(jì)算每個(gè)圖像塊的灰度變化范圍，其基本原理是通過計(jì)算出相鄰像素灰度的差值，由差值計(jì)算出像素的梯度值，由梯度值表征灰度的變化范圍；步驟S5 當(dāng)灰度變化范圍大于閾值時(shí)，視為不合格產(chǎn)品，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，啟動(dòng)系統(tǒng)控制裝置；當(dāng)灰度變化范圍小于閾值時(shí)，視為合格產(chǎn)品，產(chǎn)品復(fù)膜、切割。
全文摘要
本發(fā)明涉及PVC建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，用于檢測PVC建材表面質(zhì)量并實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)的加工工藝參數(shù)。所述檢測系統(tǒng)包括圖像采集裝置、圖像處理裝置和系統(tǒng)控制裝置。圖像采集裝置由線陣工業(yè)攝像機(jī)、圖像采集卡、光電開關(guān)和LED光源組成。圖像處理裝置利用計(jì)算機(jī)快速檢測PVC建材表面質(zhì)量是否存在缺陷。系統(tǒng)控制裝置由可編程邏輯控制器、速度傳感器和溫度傳感器組成。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)閉環(huán)控制電路，實(shí)現(xiàn)PVC建材表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)的自動(dòng)化。
文檔編號(hào)G01N21/89GK102519981SQ20111042176
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者林亞, 王兵, 肖習(xí)雨, 蔡葉菁, 龍曉薇, 龍永紅 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)