CN104655648B - 一种用于缺陷检测的硬件移植装置和软件移植方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于缺陷检测的硬件移植装置和软件移植方法，该装置包括锂电池薄膜模拟生产线装置、三维机械调节机构、声光报警装置；该方法包括1)设置锂电池薄膜模拟生产线装置；2)设置三维机械调节机构、CCD相机和LED光源；3)设置声光报警装置；4)软件的选取和设计；5)检测装置移植和软件的移植。本发明不受企业生产线的影响，在实验室实现快速硬件和软件实现并移植到企业生产环境中，从而加快检测设备的开发周期、提高产品质量和降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种软件移植方法和装置，主要涉及锂电池薄膜在线涂布机模拟传动装置、USB接口的CCD相机机器视觉检测装置、matlab2012机器视觉开发软件和软件移植方法。
背景技术
锂电池涂布机在薄膜生产过程中存在表面缺陷，常规检测方法要么配备2名操作人员，一名在涂布机前端入料，另一名在尾端采取人工视目进行检测，要么一名操作人员在前端入料和同时在尾端视目检测，第一种方法增加人力成本，第二种方法难以同时兼顾产品质量和生产效率。采用视目检测时需要操作人员具有一定的专业知识且长时间检测的视觉疲劳会影响检测准确率。CCD机器视觉检测装置可以在线检测涂布机表面缺陷，减少人力成本、提高产品生产效率，但是所开发的CCD装置需要在工业环境中不断调试、改进；常用的机器视觉检测软件如Visual C++编程复杂，开发周期长，需要花费大量的时间调试；生产过程中涂布机并非一直开机；各种缺陷也并非一直出现。
发明内容
本发明的目的：提供一种模拟锂电池薄膜生产的涂布机装置，集成于该模拟系统的USB接口的CCD相机检测装置和matlab2012检测应用软件。在实验室环境下构造电动机驱动的锂电池薄膜生产的涂布机装置、基于此装置构建CCD相机三维控制检测系统，采用数字图像信号处理专用软件matlab2012实现静态和动态缺陷的检测人机界面；将上述检测装置和软件移植到工业环境中实现缺陷检测。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于缺陷检测的硬件移植装置，包括锂电池薄膜模拟生产线装置、三维机械调节机构、声光报警装置；
所述锂电池薄膜模拟生产线装置包括型材构建的机架，机架外框设置一根主动轴和三根从动轴，步进电机固定于机架内侧，步进电机的输出轴通过联轴器和皮带带动同步轮转动，同步轮带动同步回转履带，同步回转履带带动外框主动轴和其它三根从动轴同步转动，四根轴带动附着于同步回转履带上的大幅面锂电池薄膜和小幅面铝膜所构成的非连续性薄膜传动。
所述三维机械调节机构分X轴、Y轴和Z轴方向，三组调节机构构造相同，X轴调节机构安装在与履带平行的机架外框，X轴调节机构由步进电机和型材构成，步进电机接联轴器，联轴器和支撑座连接丝杆的一端，丝杆另一端连接滚珠轴承和支撑座，丝杆上安装滑块，滑块下方两侧各有两个滚珠附着于第一导轨和第二导轨上，Z轴调节机构的步进电机一端连接于X轴调节机构的滑块位置，Y轴调节机构的步进电机一端连接于Z轴调节机构的滑块位置；自动调焦CCD相机固定于Y轴调节机构的滑块上，相机数据线一端接自动调焦CCD相机，另一端接电脑USB接口，LED灯安装于Y轴调节机构的滑块上；
所述声光报警装置由支架安装于锂电池薄膜模拟生产线装置一侧边，声光报警装置数据采集至控制电路，控制电路引出的通信接口连接计算机串口，电源线接口接电源。
一种用于缺陷检测的软件移植方法，包括如下步骤：
1)设置锂电池薄膜模拟生产线装置；
2)设置三维机械调节机构、CCD相机和LED光源；
3)设置声光报警装置；
4)软件的选取和设计；
5)检测装置移植和软件的移植。
进一步，所述步骤1)中：所述锂电池薄膜模拟生产线装置包括型材构建的机架，机架外框设置一根主动轴和三根从动轴，步进电机固定于机架内侧，步进电机的输出轴通过联轴器和皮带带动同步轮转动，同步轮带动同步回转履带，同步回转履带带动外框主动轴和其它三根从动轴同步转动，四根轴带动附着于同步回转履带上的大幅面锂电池薄膜和小幅面铝膜所构成的非连续性薄膜传动。
进一步，所述步骤2)中：
所述三维机械调节机构分X轴、Y轴和Z轴方向，三组调节机构构造相同，X轴调节机构安装在与履带平行的机架外框，X轴调节机构由步进电机和型材构成，步进电机接联轴器，联轴器和支撑座连接丝杆的一端，丝杆另一端连接滚珠轴承和支撑座，丝杆上安装滑块，滑块下方两侧各有两个滚珠附着于第一导轨和第二导轨上，Z轴调节机构的步进电机一端连接于X轴调节机构的滑块位置，Y轴调节机构的步进电机一端连接于Z轴调节机构的滑块位置；
自动调焦CCD相机固定于Y轴调节机构的滑块上，相机数据线一端接自动调焦CCD相机，另一端接电脑USB接口，LED灯安装于Y轴调节机构的滑块上；
进一步，所述步骤3)中：
所述声光报警装置由支架安装于锂电池薄膜模拟生产线装置一侧边，声光报警装置数据采集至控制电路，控制电路引出的通信接口连接计算机串口，电源线接口接电源。
进一步，所述步骤4)中：
选取Matlab2012软件，所述Matlab2012包含视频图像处理工具箱，所述视频图像处理工具箱支持计算机USB接口，选择USB接口的CCD相机并调用函数可以快速实现该软件获取薄膜缺陷图像；所述Matlab2012包含数字图像处理工具箱，可以调用函数快速实现各种图像处理技术；所述Matlab2012支持计算机串口，可以实现声光报警装置的控制；Matlab2012所包含的图形用户界面可以实现软件的人机界面。
进一步，所述步骤4)中：
在实验室将缺陷薄膜置于静态的模拟生产线装置，通过CCD相机获取图像，matlabGUI软件读取缺陷图像，经过预处理、去噪、特征提取，通过训练得到不同缺陷的特征值并保存在计算机模板库中；
模拟生产线装置动态运转时，将所述的不同缺陷粘贴于薄膜上，传动机构上包含有缺陷和没有缺陷薄膜，matlab软件将每隔固定时间检测图像是否有缺陷，如果没有缺陷，继续读取下一帧，如果有缺陷，则与模板库中缺陷识别，将识别结果输出至软件界面，显示缺陷种类，发送命令至串口，使报警装置发出声光报警并自动关闭报警。
进一步，所述步骤5)中：
根据工业环境涂布机生产线尾端锂电池薄膜高度，制作实测框架，将三维机械调节机构、CCD相机和声光报警装置移植到实测框架，CCD相机数据线接计算机USB接口，声光报警装置数据线接计算机串口，软件直接可安装于企业现场计算机。
本发明的有益效果是：
本发明不受企业生产线的影响，在实验室实现快速硬件和软件实现并移植到企业生产环境中，从而加快检测设备的开发周期、提高产品质量和降低生产成本。
附图说明
下面结合附图和实施对本发明进一步说明。
图1是锂电池薄膜模拟生产线装置框架图；
图2是X轴方向调节机构图(同Y轴或Z轴方向调节机构图)；
图3是CCD相机三维机械调节机构图；
图4是锂电池薄膜模拟生产线声光报警装置结构图；
图5是锂电池薄膜模拟生产线检测报警装置结构图；
图6是待测缺陷图像的识别流程图；
图7是工业环境下实际检测框架结构图。
图中：1、机架；2、从动轴；3、大幅面锂电池薄膜；4、小幅面铝膜；5、同步回转履带；6、步进电机；7、联轴器；8、皮带9、同步轮；10、主动轴；11、X轴调节机构；12、滚珠轴承；13、支撑座；14、丝杆；15、滑块；16、联轴器；17、支撑座；18、步进电机；19、滚珠；20、第一导轨；21、第二导轨；22、Z轴调节机构；23、Y轴调节机构；24、自动调焦CCD相机；25、LED灯；26、声光报警装置；27、实测框架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明一种用于缺陷检测的硬件移植装置，集成于该模拟系统的USB接口的CCD相机检测装置和matlab2012检测应用软件。在实验室环境下构造电动机驱动的锂电池薄膜生产的涂布机装置、基于此装置构建CCD相机三维控制检测系统，采用数字图像信号处理专用软件matlab2012实现静态和动态缺陷的检测人机界面；将上述检测装置和软件移植到工业环境中实现缺陷检测。
本发明一种用于缺陷检测的硬件移植装置及其方法，包括如下步骤：
步骤1、锂电池薄膜模拟生产线装置
图1中，一种锂电池薄膜模拟生产线装置，包括型材构建的机架装置1，机架外框有一根主动轴10和三根从动轴2。固定于机架内侧的步进电机6，通过步进电机的输出轴通过联轴器7和皮带8带动同步轮9转动，同步轮带动同步回转履带5，同步回转履带带动外框主动轴和其它三根从动轴同步转动，四根轴带动附着于同步回转履带上的大幅面锂电池薄膜3和小幅面铝膜4所构成的非连续性薄膜传动。电源适配器和步进电机相连接，步进电机可以控制薄膜的传动。
步骤2、三维机械调节机构、CCD相机和LED光源
图2和图3中，三维机械调节机构分X轴、Y轴和Z轴方向，三组调节机构构造相同。
X轴调节机构11安装在与履带平行的机架外框。X轴调节机构由步进电机18和型材构成，步进电机接联轴器16，联轴器和支撑座17连接丝杆14的一端，丝杆另一端连接滚珠轴承12和支撑座13。丝杆上安装滑块15。滑块下方两侧各有两个滚珠19附着于导轨20、21上。Z轴调节机构22的步进电机一端连接于X轴调节机构的滑块位置，Y轴调节机构23的步进电机一端连接于Z轴调节机构的滑块位置。
自动调焦CCD相机24固定于Y轴调节机构滑块，相机数据线一端接CCD相机，另一端接电脑USB接口。LED灯25安装于Y轴调节机构滑块上。
步骤3、声光报警装置
图4中，声光报警装置26由支架安装于锂电池薄膜模拟生产线装置一侧边，报警装置数据采集至控制电路，控制电路引出的通信接口连接计算机串口，电源线接口接电源。
图5为实验室模拟带有声光报警装置的锂电池薄膜三维控制CCD相机系统。
步骤4、软件的选取和设计
Matlab2012包含视频图像处理工具箱，该工具箱支持计算机USB接口，选择USB接口的CCD相机并调用函数可以快速实现该软件获取薄膜缺陷图像；Matlab2012包含数字图像处理工具箱，可以调用函数快速实现各种图像处理技术；Matlab2012支持计算机串口，可以实现声光报警装置的控制；Matlab2012所包含的图形用户界面(Graphical UserInterface，简称GUI)可以实现软件的人机界面。
由图6，在实验室将缺陷薄膜置于静态的模拟生产线装置，通过CCD相机获取图像，matlab GUI软件读取缺陷图像，经过预处理、去噪、特征提取，通过训练得到不同缺陷的特征值并保存在计算机模板库中。模拟生产线装置动态运转时，将上述的不同缺陷粘贴于薄膜上，传动机构上包含有缺陷和没有缺陷薄膜，matlab软件将每隔固定时间检测图像是否有缺陷，如果没有缺陷，继续读取下一帧，如果有缺陷，则与模板库中缺陷识别，将识别结果输出至软件界面，显示缺陷种类，发送命令至串口，使报警装置发出声光报警5秒并自动关闭报警。
步骤5、检测装置移植和软件的移植
图7中，根据工业环境涂布机生产线尾端锂电池薄膜高度，制作实测框架27。将三维机械调节机构、CCD相机和声光报警装置移植到实测框架，CCD相机数据线接计算机USB接口，声光报警装置数据线接计算机串口，软件直接可安装于企业现场计算机。
综上所述，本发明属于锂电池薄膜缺陷检测的软件移植方法和装置，针对常规检测方法的费时、费力检测效率低，检测装置和软件开发周期长的特点，设计出模拟锂电池薄膜生产的涂布机装置、基于该模拟系统的CCD相机检测装置和matlab2012检测应用软件，从而在实验室实现快速硬件和软件模型并移植到企业实际生产环境中。
该本发明在实验室环境下构造锂电池薄膜电动机模拟传动装置、基于此装置构建CCD相机三维控制检测系统，采用数字信号处理专用软件matlab2012实现静态和动态缺陷的检测人机界面；将上述检测系统和软件移植到工业环境中实现缺陷检测。该方法可以加快检测设备的开发周期、提高被测产品质量并降低生产成本。其开发的可移植装置和软件，适用于在线检测木材、钢板、硅片和织物等材料。
本发明的优点：加快检测设备的开发周期、提高被测产品质量并降低生产成本。开发的可移植装置和软件，适用于在线检测木材、钢板、硅片和织物等材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于缺陷检测的硬件移植装置，包括锂电池薄膜模拟生产线装置、三维机械调节机构、声光报警装置；
所述锂电池薄膜模拟生产线装置包括型材构建的机架(1)，机架(1)外框设置一根主动轴(10)和三根从动轴(2)，步进电机(6)固定于机架(1)内侧，步进电机(6)的输出轴通过联轴器(7)和皮带(8)带动同步轮(9)转动，同步轮(9)带动同步回转履带(5)，同步回转履带(5)带动外框主动轴(10)和其它三根从动轴(2)同步转动，四根轴带动附着于同步回转履带(5)上的大幅面锂电池薄膜(3)和小幅面铝膜(4)所构成的非连续性薄膜传动；
所述三维机械调节机构分X轴、Y轴和Z轴方向，三组调节机构构造相同，X轴调节机构(11)安装在与履带平行的机架(1)外框，X轴调节机构(11)由步进电机(18)和型材构成，步进电机(18)接联轴器(16)，联轴器(16)和支撑座(17)连接丝杆(14)的一端，丝杆(14)另一端连接滚珠轴承(12)和支撑座(13)，丝杆(14)上安装滑块(15)，滑块(15)下方两侧各有两个滚珠(19)附着于第一导轨(20)和第二导轨(21)上，Z轴调节机构(22)的步进电机(18)一端连接于X轴调节机构(11)的滑块(15)位置，Y轴调节机构(23)的步进电机(18)一端连接于Z轴调节机构(22)的滑块(15)位置；自动调焦CCD相机(24)固定于Y轴调节机构(23)的滑块(15)上，相机数据线一端接自动调焦CCD相机(24)，另一端接电脑USB接口，LED灯(25)安装于Y轴调节机构(23)的滑块(15)上；
所述声光报警装置(26)由支架安装于锂电池薄膜模拟生产线装置一侧边，声光报警装置(26)数据采集至控制电路，控制电路引出的通信接口连接计算机串口，电源线接口接电源。
2.一种用于缺陷检测的软件移植方法，包括如下步骤：
1)设置锂电池薄膜模拟生产线装置；
2)设置三维机械调节机构、CCD相机和LED光源；
所述步骤2)中：
所述三维机械调节机构分X轴、Y轴和Z轴方向，三组调节机构构造相同，X轴调节机构(11)安装在与履带平行的机架(1)外框，X轴调节机构(11)由步进电机(18)和型材构成，步进电机(18)接联轴器(16)，联轴器(16)和支撑座(17)连接丝杆(14)的一端，丝杆(14)另一端连接滚珠轴承(12)和支撑座(13)，丝杆(14)上安装滑块(15)，滑块(15)下方两侧各有两个滚珠(19)附着于第一导轨(20)和第二导轨(21)上，Z轴调节机构(22)的步进电机(18)一端连接于X轴调节机构(11)的滑块(15)位置，Y轴调节机构(23)的步进电机(18)一端连接于Z轴调节机构(22)的滑块(15)位置；
自动调焦CCD相机(24)固定于Y轴调节机构(23)的滑块(15)上，相机数据线一端接自动调焦CCD相机(24)，另一端接电脑USB接口，LED灯(25)安装于Y轴调节机构(23)的滑块(15)上；
3)设置声光报警装置；
4)软件的选取和设计；
5)检测装置移植和软件的移植。
3.根据权利要求2所述的用于缺陷检测的软件移植方法，其特征在于：所述步骤1)中：所述锂电池薄膜模拟生产线装置包括型材构建的机架(1)，机架(1)外框设置一根主动轴(10)和三根从动轴(2)，步进电机(6)固定于机架(1)内侧，步进电机(6)的输出轴通过联轴器(7)和皮带(8)带动同步轮(9)转动，同步轮(9)带动同步回转履带(5)，同步回转履带(5)带动外框主动轴(10)和其它三根从动轴(2)同步转动，四根轴带动附着于同步回转履带(5)上的大幅面锂电池薄膜(3)和小幅面铝膜(4)所构成的非连续性薄膜传动。
4.根据权利要求2所述的用于缺陷检测的软件移植方法，其特征在于：所述步骤3)中：
所述声光报警装置(26)由支架安装于锂电池薄膜模拟生产线装置一侧边，声光报警装置(26)数据采集至控制电路，控制电路引出的通信接口连接计算机串口，电源线接口接电源。
5.根据权利要求2所述的用于缺陷检测的软件移植方法，其特征在于：所述步骤4)中：
选取Matlab2012软件，所述Matlab2012包含视频图像处理工具箱，所述视频图像处理工具箱支持计算机USB接口，选择USB接口的CCD相机并调用函数可以快速实现该软件获取薄膜缺陷图像；所述Matlab2012包含数字图像处理工具箱，可以调用函数快速实现各种图像处理技术；所述Matlab2012支持计算机串口，可以实现声光报警装置的控制；Matlab2012所包含的图形用户界面可以实现软件的人机界面。
6.根据权利要求2或4所述的用于缺陷检测的软件移植方法，其特征在于：所述步骤4)中：
在实验室将缺陷薄膜置于静态的模拟生产线装置，通过CCD相机获取图像，matlab GUI软件读取缺陷图像，经过预处理、去噪、特征提取，通过训练得到不同缺陷的特征值并保存在计算机模板库中；
模拟生产线装置动态运转时，将所述的不同缺陷粘贴于薄膜上，传动机构上包含有缺陷和没有缺陷薄膜，matlab软件将每隔固定时间检测图像是否有缺陷，如果没有缺陷，继续读取下一帧，如果有缺陷，则与模板库中缺陷识别，将识别结果输出至软件界面，显示缺陷种类，发送命令至串口，使报警装置发出声光报警并自动关闭报警。
7.根据权利要求2所述的用于缺陷检测的软件移植方法，其特征在于：所述步骤5)中：
根据工业环境涂布机生产线尾端锂电池薄膜高度，制作实测框架(27)，将三维机械调节机构、CCD相机和声光报警装置移植到实测框架，CCD相机数据线接计算机USB接口，声光报警装置数据线接计算机串口，软件直接可安装于企业现场计算机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20181130 Address after: 213017 143 Qingyang North Road, Tianning District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Mamat Electronic Technology (Changzhou) Co., Ltd. Address before: 213022 Wushan Road, Xinbei District, Changzhou, Jiangsu Province, No. 1 Patentee before: Changzhou Polytechnic College |
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| TR01 | Transfer of patent right |