CN106338980B - 一种智能工位状态检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能工位状态检测装置，包括成像模块、图像处理模块和逻辑控制模块，成像模块包括光源模块、镜头模块、相机模块、电源模块、通讯/输入输出模块，图像处理模块包括图像捕获卡、图像处理软件和监视器，光源模块的输出端依次通过镜头模块、相机模块连接通讯/输入输出模块，通讯/输入输出模块的输出端通过连接图像捕获卡连接图像处理软件，图像处理软件的输出端分别连接监视器和逻辑控制模块的输入端。本发明可以提供高可靠性、完善的工位状态信号同时大幅减少现场布线，解决了该环节同种设备数量多、加工误差大、工位状态多、常规检测开关可靠性低、布线复杂等问题，为墙体材料生产编组及分组设备提供可靠的工位状态检测。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，具体是一种智能工位状态检测装置。
背景技术
随着建筑业墙体材料生产的装备制造水平提高以及劳动力成本快速上升，墙体材料生产逐步由机械化向自动化发展。
由于墙体材料生产普遍采用接近开关、光电开关、编码器、激光测距等对工位状态进行判断。因工作环境粉尘大、湿度高、设备制造误差及蒸汽干扰等原因造成可靠性低，不能满足移动设备高可靠性要求，容易造成设备碰撞、生产线停产及人身安全事故。为避免设备及人身安全事故，目前通常需要人工现场确认后再发出下一步操作指令的方式。采用这种方式，虽然可以大幅减轻操作人员的工作强度，但仍难以避免人为误判，不能减少人员配置降低人工成本也无法实现自动化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高、施工时间短的智能工位状态检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能工位状态检测装置，包括成像模块、图像处理模块和逻辑控制模块，所述成像模块为信号采集装置，所述成像模块包括光源模块、镜头模块、相机模块、电源模块、通讯/输入输出模块，所述图像处理模块包括图像捕获卡、图像处理软件和监视器，所述电源模块的输出端分别连接光源模块、镜头模块、相机模块、通讯/输入输出模块，所述光源模块的输出端依次通过镜头模块、相机模块连接通讯/输入输出模块，所述通讯/输入输出模块的输出端通过连接图像捕获卡连接图像处理软件，所述图像处理软件的输出端分别连接监视器和逻辑控制模块的输入端；所述电源模块为光源模块、镜头模块、相机模块、通讯/输入输出模块提供电源，光源模块接收通过通讯/输入输出模块传送的指令为镜头模块和相机模块工作提供照明，相机模块将图像信号通过通讯/输入输出模块传送至图像处理模块；所述图像处理模块为信号处理装置，图像捕获卡将来自相机模块的模拟或数字信号转换成图像数据流并传送给图像处理软件，图像处理软件通过运算得到确定工位状态所需要的多重冗余位置信号、坐标位置、字符串的数据并传送给逻辑控制模块，所述逻辑控制模块接收PLC的控制参数、控制指令，发出图像采集指令并对图像处理模块的运算结果进行综合分析、处理，得到准确的工位状态，利用通讯/输入输出单元反馈给上位机，由上位机控制相关设备实现自动化生产。
作为本发明再进一步的方案：所述通讯/输入输出模块在逻辑控制模块有控制要求时输出信号，或者提供一个开关量信号，使被控设备动作，同时接收设备的反馈信号，并向上位机报告。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明引入了机器视觉自动检测技术，利用机器视觉、多重冗余采样、逻辑运算实现了编组/分垛工位状态的高可靠性检测，对编组/分组工位多种状态进行检测和综合分析得出准确的工位状态信息，可以提供高可靠性、完善的工位状态信号同时大幅减少现场布线，解决了该环节同种设备数量多、加工误差大、工位状态多、常规检测开关可靠性低、布线复杂等问题，缩短施工时间、节约工程投资，实现编组及分组自动化，减少岗位人员配置，为墙体材料生产编组及分组设备提供可靠的工位状态检测。
附图说明
图1为本发明中成像模块的结构示意图。
图2为本发明中图像处理模块的结构示意图。
图3为本发明实施时的自动控制系统的结构示意图。
图4为本发明实施时的自动控制系统的主要功能流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-4，一种智能工位状态检测装置，包括成像模块、图像处理模块和逻辑控制模块，所述成像模块为信号采集装置，所述成像模块包括光源模块、镜头模块、相机模块、电源模块、通讯/输入输出模块，所述图像处理模块包括图像捕获卡、图像处理软件和监视器，所述电源模块的输出端分别连接光源模块、镜头模块、相机模块、通讯/输入输出模块，所述光源模块的输出端依次通过镜头模块、相机模块连接通讯/输入输出模块，所述通讯/输入输出模块的输出端通过连接图像捕获卡连接图像处理软件，所述图像处理软件的输出端分别连接监视器和逻辑控制模块的输入端；所述电源模块为光源模块、镜头模块、相机模块、通讯/输入输出模块提供电源，光源模块接收通过通讯/输入输出模块传送的指令为镜头模块和相机模块工作提供照明以满足成像要求，相机模块将图像信号通过通讯/输入输出模块传送至图像处理模块以便进一步图像处理。其中光源、镜头、相机模块配置数量根据现场工位检测数量及被检测物体特性、精度及可靠性等要求确定。当现场相机数量布置较多超过图像服务器连续处理所有信号要求时，通讯/输入输出模块按照逻辑控制模块的要求传输图像信号。所述图像处理模块为信号处理装置，图像捕获卡将来自相机模块的模拟或数字信号转换成一定格式的图像数据流并迅速的传送给图像处理软件，图像处理软件通过一系列运算得到确定工位状态所需要的多重冗余位置信号、坐标位置、字符串的数据并传送给逻辑控制模块，监视器为调试、监视人机界面；所述逻辑控制模块接收PLC的控制参数、控制指令，发出图像采集指令并对图像处理模块的运算结果进行综合分析、处理，得到准确的工位状态，利用通讯/输入输出单元反馈给上位机，由上位机控制相关设备实现自动化生产。
所述通讯/输入输出模块在逻辑控制模块有控制要求时输出信号，或者提供一个开关量信号，使被控设备动作，同时接收设备的反馈信号，并向上位机报告。
本发明实施时的自动控制系统组成由包含光源、摄像头、采集卡、图像服务器的智能工位检测装置及操作员站、PLC或上位机、现场检测开关、执行机构组成。当控制系统比较简单时PLC可以用图像服务器代替。智能工位检测装置接受PLC的控制指令对工位现场情况进行工位检测，并将检测结果利用以太网或硬接线传送给PLC，PLC根据系统要求向变频器、液压阀或其他现场执行器发出控制指令实现过程自动化。
所述逻辑控制模块的由以下控制流程实现：
(1)外部闪光(影响图像识别的干扰光照)识别及处理逻辑：通过对不同相机多个固定区域图像采样运算，若存在闪光可能则再次取样，若这种可能超过设定次数后，识别外部闪光特征进行判断并处理并向上位机报告；
(2)检测区域人员进入处理过程：向上位机发出报警信号，上位机发出声光报警或停止相关设备控制指令；
(3)运动物体进入处理过程：程序不断对图像处理软件传输的信号进行分析，当发现有运动物体进入检测区域时，若是经过授权的移动物体，根据不同的对象计算速度并发出导航控制指令直到其工艺要求的停止位置，若是未经过授权的移动物体则发出报警信号或停止相关设备控制指令；
(4)小车、侧板(或其他载具)编号识别过程：根据图像处理软件处理的数据结果，结合给定逻辑例如编号范围等信息进行编号识别、确认；
(5)位置检测：采用多重冗余的采样点的特征值进行综合逻辑运算(当某一工位状态独有的多个特征达到设定比例后，判断为该工位状态)，判断小车、侧板、产品等需要检测的物体是否在准确位置及预期工位是否有期望检测的物体，包括：侧板搭接检测、侧板位置及数量检测、小车位置检测、产品搭接检测、编组/分垛勾板与侧板相对位置检测等；
(6)设备特征参数矫正功能过程：对于同种设备(小车、侧板等)数量较大且加工误差较大的设备，需要事先进行现场标定并将特征值储存，当识别到该编号的设备时将检测值与其特征值进行对比运算以便达到正确结果；
(7)异常结果处理过程：将位置检测结果与设定工况进行比较，若超出设计工况允许范围，再次进行照相-图像处理处理并进行计数，超过设定次数后输出报警。
本发明引入了机器视觉自动检测技术，利用机器视觉、多重冗余采样、逻辑运算实现了编组/分垛工位状态的高可靠性检测，对编组/分组工位多种状态进行检测和综合分析得出准确的工位状态信息，可以提供高可靠性、完善的工位状态信号同时大幅减少现场布线，解决了该环节同种设备数量多、加工误差大、工位状态多、常规检测开关可靠性低、布线复杂等问题，缩短施工时间、节约工程投资，实现编组及分组自动化，减少岗位人员配置，为墙体材料生产编组及分组设备提供可靠的工位状态检测。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种智能工位状态检测装置，其特征在于，包括成像模块、图像处理模块和逻辑控制模块，所述成像模块为信号采集装置，所述成像模块包括光源模块、镜头模块、相机模块、电源模块、通讯/输入输出模块，所述图像处理模块包括图像捕获卡、图像处理软件和监视器，所述电源模块的输出端分别连接光源模块、镜头模块、相机模块、通讯/输入输出模块，所述光源模块的输出端依次通过镜头模块、相机模块连接通讯/输入输出模块，所述通讯/输入输出模块的输出端通过连接图像捕获卡连接图像处理软件，所述图像处理软件的输出端分别连接监视器和逻辑控制模块的输入端；所述电源模块为光源模块、镜头模块、相机模块、通讯/输入输出模块提供电源，光源模块接收通过通讯/输入输出模块传送的指令为镜头模块和相机模块工作提供照明，相机模块将图像信号通过通讯/输入输出模块传送至图像处理模块；所述图像处理模块为信号处理装置，图像捕获卡将来自相机模块的模拟或数字信号转换成图像数据流并传送给图像处理软件，图像处理软件通过运算得到确定工位状态所需要的多重冗余位置信号、坐标位置、字符串的数据并传送给逻辑控制模块，所述逻辑控制模块接收PLC的控制参数、控制指令，发出图像采集指令并对图像处理模块的运算结果进行综合分析、处理，得到准确的工位状态，利用通讯/输入输出单元反馈给上位机，由上位机控制相关设备实现自动化生产；
逻辑控制模块的由以下控制流程实现：
(1)外部闪光，所述闪光是影响图像识别的干扰光照，其识别及处理逻辑：通过对不同相机多个固定区域图像采样运算，若存在闪光可能则再次取样，若这种可能超过设定次数后，识别外部闪光特征进行判断并处理并向上位机报告；
(2)检测区域人员进入处理过程：向上位机发出报警信号，上位机发出声光报警或停止相关设备控制指令；
(3)运动物体进入处理过程：程序不断对图像处理软件传输的信号进行分析，当发现有运动物体进入检测区域时，若是经过授权的移动物体，根据不同的对象计算速度并发出导航控制指令直到其工艺要求的停止位置，若是未经过授权的移动物体则发出报警信号或停止相关设备控制指令；
(4)小车、侧板或其他载具编号识别过程：根据图像处理软件处理的数据结果，结合给定逻辑，对所述小车、侧板或其他载具的编号范围信息进行编号识别、确认；
(5)位置检测：采用多重冗余的采样点的特征值进行综合逻辑运算，判断小车、侧板、产品需要检测的物体是否在准确位置及预期工位是否有期望检测的物体，包括：侧板搭接检测、侧板位置及数量检测、小车位置检测、产品搭接检测、编组/分垛勾板与侧板相对位置检测；
(6)设备特征参数矫正功能过程：对于同种设备，所述设备包括小车、侧板数量较大且加工误差较大的设备，需要事先进行现场标定并将特征值储存，当识别到编号的设备时将检测值与其特征值进行对比运算以便达到正确结果；
(7)异常结果处理过程：将位置检测结果与设定工况进行比较，若超出设定工况允许范围，再次进行照相-图像处理处理并进行计数，超过设定次数后输出报警。
2.根据权利要求1所述的智能工位状态检测装置，其特征在于，所述通讯/输入输出模块在逻辑控制模块有控制要求时输出信号，使被控设备动作，同时接收设备的反馈信号，并向上位机报告。
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