CN104626492B - 一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仪器仪表领域，具体涉及一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统及操作方法，工业相机通过USB与嵌入式微处理器的输入端相连；所述的嵌入式微处理器设置有4个输出端，1号输出端通过IO信号与可调光源相连；2号输出端通过IO信号与注塑机急停开关相连；3号输出端与无线收发器相连接，并将警报信号无线发至监控客户端；4号输出端与触控屏相连接，并屏现出当前监控信息及检测结果。本发明优点：可以监控模具及检测部件的磨损情况，当发现模具及部件发生磨损或异常时，可触发注塑机急停开关启动，并通过无线发送警报信号至监控客户端，从而提高了产品合格率，适于工业投产使用。

Description

一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统及操作方法

技术领域

本发明涉及仪器仪表领域，具体涉及一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统及操作方法。

背景技术

模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75％的粗加工工业产品零件、50％的精加工零件、绝大部分塑料制品都是由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。自2000年以来，模具工业以每年20％的速度在增长。

在塑料产品生产过程中，模具的应用极其广泛，在各类模具中的地位也越来越突出，成为各类模具设计、制造与研究中最具有代表意义的模具之一。注塑是一种常见的、应用普遍的工业产品生产造型的方法。注塑模具作为注塑制品加工的成型部件，其使用寿命直接影响注塑制品的质量和成本。而根据现有案例发现，模具的损坏往往并非正常老化、使用磨损造成，而是因其在注塑加工中，伴随着诸如产品残留、顶针或滑块错位、脱模不良等意外状况导致损坏。资料显示，模具的正常使用可延长其使用寿命，国外一些规范使用方式的企业，可使模具的使用寿命甚至再延长2～3倍，而国内企业由于忽视保护环节，大多采用仪器操作者代为监控，缺乏稳定性，从而致使注塑模具使用寿命短，仅相当于国外的1/5～1/3。由于模具使用寿命短而造成钢材加工工时和能源浪费，以及对产品质量影响所带来的损失每年达数十亿元。

因此，正确使用并保护好模具，保证其在各工序中正确运作，防止导致其意外损坏的情况发生，是注塑制品加工企业降低成本、提高效率的重要课题。

目前，国内传统的注塑加工环节中，保护模具的方案多为人工监测或在加工工艺设计中加设模具保护的工艺措施。所谓人工监测并非为监测模具的正常使用而加设专业、专项的监测人员，而是企业为降低生产成本，采用生产线仪器操作者兼顾保护监测环节，导致监测环节效率低下、稳定性不良等情况，从而造成模具损坏事件的频繁发生，修模、残次产品带来的额外成本增加。而在加工工艺设计中加设模具保护设计的模具监测方案，由于其并非普遍适用于各种生产模式及多样化的模具，而且研发成本较高且其回报率尚需实验验证，一旦出现设计漏洞，导致成本将进一步增加，不仅浪费了研发劳动力，还无故增添了方案使用者的负荷。

针对以上两种方案都未得到良好的模具保护效果，近年来一种基于机器视觉的模具监测保护器逐渐成为了解决模具使用不当导致损坏的最优方案。

基于机器视觉的模具保护监测器是通过光学装置和图像传感器、配合专用电脑CPU的强大运算能力对影像数据进行实时运算处理，自动接收和处理注塑生产过程中的每一帧模腔图像，获得所需信息并与所存标准模腔图像进行比对，智能化地监控注塑机的运行情况，有效监测生产系统的正常运行，在合模前，检测模具是否损坏，退模后，检测有无残留物、各工件是否存在工作异常。

但目前基于机器视觉技术，对于合模前判断模具尺寸是否完好，局部磨损情况是否过度，合模后监测顶针是否归位，脱模是否完全，产品有无残留，产品是否合格等方面，仍然没有一个完整的系统方法技术能够做到，使注塑工艺改善进度较慢。现公开的专利文件总结如下：

(1)中国专利公开号为CN102363354A，2012.02.29公开，专利名称为：一种基于机械视觉的注塑机模具保护系统和方法。其不足之处在于：该装置不具备异常急停、报警功能，不具备局部磨损测量功能。

(2)中国专利公开号为CN102896752A，2012.01.30公开，专利名称为：一种注塑机模具图像监测报警系统及方法。其不足之处在于：该装置仅能检测脱模是否成功，不具备异常急停、报警、局部磨损测量等功能。

(3)中国专利公开号为CN102837406A，2012.12.26公开，专利名称为：基于Fast-9图像特征快速配准算法的模具监视方法。其不足之处在于：该装置不具备监控加工流程用时、局部磨损测量、次品原因统计分析、无线报警等功能。

发明内容

本发明克服上述问题，提供了一种基于机器视觉，同时能够对使用不当导致模具损坏的多功能加工监控检测系统及操作方法。

本发明的技术方案如下：一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统，工业相机通过USB与嵌入式微处理器的输入端相连；所述的嵌入式微处理器设置有4个输出端，1号输出端通过IO信号与可调光源相连；2号输出端通过IO信号与注塑机急停开关相连；3号输出端与无线收发器相连接，并将警报信号无线发至监控客户端；4号输出端与触控屏相连接，并屏现出当前监控信息及检测结果。

所述的工业相机优选为CMOS工业相机。

一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统的操作方法，包括以下步骤：

1)先将系统启动后，进行系统初始化；

2)依次进行合模检测、开模检测和落料检测；每一步骤中，如果检测异常，则通过无线收发器，发送报警信息至监控客户端；在合模检测和开模检测步骤中，如果检测合格，则进行下一步；在最后落料检测时，如果检测正常，则循环进行步骤2)直至加工停止。

一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统的操作方法，所述的系统初始化过程包括以下步骤：首先系统启动，进行系统硬件设备驱动及设置初始化，然后通过采集到的图像锁定模具模腔，使注塑机运行2-3次加工过程后，系统则自动完成流程监控初始化，并识别出注塑机中模具检测硬件及类型，用户根据需要设定局部检测点及其类型，并设置检测项，设置完成后则系统初始化完成。

其中，合模检测主要检测模具是否有磨损、异物或者产品残留，各部件是否完好、齐备；开模检测则主要针对注塑制造的产品，检测其是否有变形、缺料、毛刺、披锋、断裂等情况；落料后检测主要检测顶针滑块是否归位，以及顶针滑块是否有无磨损等情况。微处理器监控注塑加工过程中的各个环节的顺序及时间，确保加工过程无异常，从而避免不必要的损失。

其次，系统初始化是注塑机的各项功能得以实现的先决条件，是基于机器视觉的注塑加工监控检测系统得以准确识别模腔、产品，判断滑块、顶针有无异常，检测模具是否磨损，产品有无变形和缺料的基础。其中，模具易磨损的地方包括滑块和顶针，用户可以根据需要设定局部检测点及其类型，从而对产品的形变、毛刺、披锋、缺料以及断裂状况进行检测，并能够对系统的整个流程环节进行有效的监控。

本发明优点：可以监控模具及检测部件的磨损情况，检测产品是否合格，还能记录注塑产品中残次品的情况；本系统当发现模具及部件发生磨损或异常时，可触发注塑机急停开关启动，并通过无线发送警报信号至监控客户端，从而提高了产品合格率，适于工业投产使用。

附图说明

图1为本发明中系统硬件连接示意图；

图2为本发明中系统的操作方法流程示意图；

图3为本发明中系统初始化流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例进行详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。

实施例1：

一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统，工业相机通过USB与嵌入式微处理器的输入端相连；所述的嵌入式微处理器设置有4个输出端，1号输出端通过IO信号与可调光源相连；2号输出端通过IO信号与注塑机急停开关相连；3号输出端与无线收发器相连接，并将警报信号无线发至监控客户端；4号输出端与触控屏相连接，并屏现出当前监控信息及检测结果。

工业相机为CMOS工业相机。

一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统的操作方法，包括以下步骤：

1)先将系统启动后，进行系统初始化；

2)依次进行合模检测、开模检测和落料检测；每一步骤中，如果检测异常，则通过无线收发器，发送报警信息至监控客户端；在合模检测和开模检测步骤中，如果检测合格，则进行下一步；在最后落料检测时，如果检测正常，则循环进行步骤2)直至加工停止。

一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统的操作方法，所述的系统初始化过程包括以下步骤：首先系统启动，进行系统硬件设备驱动及设置初始化，然后通过采集到的图像锁定模具模腔，使注塑机运行2-3次加工过程后，系统则自动完成流程监控初始化，并识别出注塑机中模具检测硬件及类型，用户根据需要设定局部检测点及其类型，并设置检测项，设置完成后则系统初始化完成。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (1)

1.一种基于机器视觉的注塑加工监控检测系统的操作方法，其特征在于，所述系统中的工业相机通过USB与嵌入式微处理器的输入端相连，所述的嵌入式微处理器设置有4个输出端，1号输出端通过IO信号与可调光源相连；2号输出端通过IO信号与注塑机急停开关相连；3号输出端与无线收发器相连接，并将警报信号无线发至监控客户端；4号输出端与触控屏相连接，并屏现出当前监控信息及检测结果；

所述操作方法包括以下步骤：

1)先将系统启动后，进行系统初始化：首先系统启动，进行系统硬件设备驱动及设置初始化，然后通过采集到的图像锁定模具模腔，使注塑机运行2-3次加工过程后，系统则自动完成流程监控初始化，并识别出注塑机中模具检测硬件及类型，用户根据需要设定局部检测点及其类型，并设置检测项，设置完成后则系统初始化完成；

2)依次进行合模检测、开模检测和落料检测；其中，合模检测用于检测模具是否有磨损、异物或者产品残留、各部件是否完好、齐备；开模检测则用于检测注塑制造的产品，检测其是否有变形、缺料、毛刺、披锋和断裂；落料检测用于检测顶针滑块是否归位、以及顶针滑块是否有无磨损的情况；每一步骤中，如果检测异常，则通过无线收发器，发送报警信息至监控客户端；在合模检测和开模检测步骤中，如果检测合格，则进行下一步；在最后落料检测时，如果检测正常，则循环进行步骤2)直至加工停止。