CN107976286A - 阀体气密性智能监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阀体气密性智能监测系统及方法，本系统融合视觉智能检测技术、人机交互技术和伺服驱动技术等先进技术，不仅提高了检测的效率以及精确度，减少了人力消耗，而且安全可靠性也有所提高。本发明通过安装在基板运行轨迹上的直线位移传感器，并结合模糊PID算法，实现了基板位置全闭环控制系统，以达到基板精确定位的效果。在阀体上下料方面，使用带有位置检测装置的上下料机械手，以保证其运动的定位精度，不仅减少了人力消耗，而且使装置上的机械手能够可靠精准地抓取阀体。在气泡检测方面，针对设备遮挡、光照变化、干扰信号的问题，提出了改进气泡图像处理算法，并通过气泡的数量及大小判断阀体是否合格。

Description

阀体气密性智能监测系统及方法

技术领域

本发明涉及阀体性能测试设备技术领域，特别是涉及一种阀体气密性智能监测系统及方法。

背景技术

阀体广泛应用于与居民生活及工业生产密切相关的行业，如燃气输送和利用，石油输送和贮存利用等。输送系统所使用的阀体是系统的关键设备，其气密性直接影响燃气、石油输送及贮存系统安全性和可靠性，涉及人民财产和生命安全，因此阀体气密性检测就显得尤为重要。

早期的气密性检测设备基本使用手动控制，不仅效率低，人力消耗大，而且很容易出现误判断现象；现有的气密性检测系统仍然在效率、安全性、可靠性等方面存在不足，尤其是系统的自动化和智能化程度低、人力消耗大，在较大程度上影响生产效率，通过人力实现阀体上下料就是其中之一。近年来，随着智能检测技术的发展，具有友好的人机交互功能的智能监测系统深受人们青睐，通过人机交互系统把PLC、伺服驱动、智能检测等融为一体，实现监测系统智能化和自动化成为人们追求的目标。

在气泡检测方面，由于传统的气泡检测都是通过人眼识别，这种方式受人为因素影响较大，且不能长时间、高强度的精确检测，无法满足大部分企业对阀体检测的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种阀体气密性智能监测系统及方法，融合视觉智能检测技术、人机交互技术和伺服驱动技术等先进技术，通过工业摄像机实现现场或远程监控，并引入机器视觉技术，判断水面是否有气泡产生，从而区分阀体是否合格。此方法降低人眼误识别率的同时也提高了气泡检测的准确性，满足了大部分企业对阀体检测的需求。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种阀体气密性智能监测系统，包括摄像机、计算机、触摸屏、PLC控制器和阀体气密性检测装置，其中，

所述摄像机用于拍摄阀体气密性检测装置水面气泡情况，并把图像信息传入计算机；

所述计算机通过对采集到的图像进行分析处理，判断是否有气泡产生，并把结果转换成数字信号传入PLC控制器；

所述触摸屏与所述PLC控制器连接，作为PLC控制器的人机界面，人通过触摸屏的按钮给plc发出控制指令，操作设备运作，具体可以用于切换自动控制模式和手动控制模式，用于设置测试参数，用于显示阀体的检测过程，以及实时生成检测阀体信息和报表；

所述PLC控制器用于控制阀体气密性检测装置中的各个执行机构进行相应的动作；

所述阀体气密性检测装置用于对待检测阀体进行气密性测试。

具体的，所述阀体气密性检测装置包括支架、下底板、上底板、水箱、密封组件以及上下料组件，所述水箱位于支架内腔且安装在下底板上开口朝上，所述水箱上开设有用于进出水的进水口和出水口；所述水箱上方的上底板上安装两个用于拍摄水面气泡图像的摄像机，且摄像机朝向水箱方向；所述密封组件包括前密封气缸、后密封气缸和上密封气缸，分别用于前后和上下的密封；所述上密封气缸的伸出端上插设有与进气口连通的且用于待检测阀体充气的进气管；所述上下料组件包括固定于上密封气缸朝下的伸出端端部的用于抓取阀体的机械手、位于支架两侧的基板、位于基板上表面的左右滑行的运输小车、基板上控制运输小车滑行的气缸以及安装在基板运行轨迹上用于控制位移量的直线位移传感器。

所述触摸屏内设有人机交互系统，所述人机交互系统可实现自动控制模式和手动控制模式的切换。

一种阀体气密性智能监测方法，包括以下步骤：

步骤1：通过上密封气缸推动活塞向下运动把阀体送入到水箱内部，进行上下压紧，再利用前后密封气缸使得阀体前后进行压紧；压紧之后，利用水泵，通过进水管和进水口向水箱充水，等水充满水箱后，再利用充气管和进气口向阀体内部充进恒定压力的气体；

步骤2：阀内腔压力达到要求的数值后，利用摄像机拍摄阀体气密性检测装置水面气泡情况，并把图像信息传入计算机，计算机对采集到的图像进行分析处理，判断是否有气泡产生，并把结果转换成数字信号；将PLC借助PC Access(PC Access：专用于S7-200PLC的OPC服务器软件)软件构成OPC服务器，Matlab作为OPC的客户，通过OPC(OPC:OLE forProcess Control，用于过程控制的对象连接和嵌入)技术，实时传入PLC控制器中；

步骤3：利用PLC控制器控制阀体气密性检测装置中的各个执行机构进行相应的动作，完成阀体的气密性检测。

所述计算机对采集到的图像进行分析处理的过程包括以下步骤：

(1)通过两个摄像机拍摄水面气泡状况，采用基于Harris(Chris Harris于1988年提出了在图像中检测角点的方法，称此角点检测方法为Harris角点检测方法)角点特征精确匹配的图像拼接方法，结合特征融合的思想，对拍摄到的两幅图像先检测角点，再进行匹配融合，达到特征的精确匹配，从而得到更为精确的图像变换估计，最终实现图像的正确拼接，输出一幅图像，以解决机械元件遮挡问题；

(2)结合全局直方图均衡化和局部直方图均衡化的图像，采用随机增量式直方图对经过图像拼接后得到的一幅图像进行图像增强，弥补imread()函数读取图像时，对比度低，前景偏暗，动态范围小等不足，以改善视觉效果，解决光照变化问题；其中，imread()是matlab中的函数，作用是读取图像，将拍摄的图像读入到matlab中使用到imread()函数。

(3)采用差影算法将经图像增强后的图像与固定的背景图像相减，以解决图像本身存在干扰信号的问题；

(4)采用基于分水岭分割的方法将去除干扰信号后的图像中的气泡与背景分离开，然后采用二值图像形态学改善二值化图像的质量，包括填充孔洞、移除边界点、开操作、杂质颗粒过滤；

(5)水面图像经分割和二值形态学处理后，确定出气泡的位置、形状、大小，然后进行图像校正，得到气泡的真实参数；根据气泡的大小及数量判断阀体是否合格；判断标准：直径小于1mm气泡不得超过30个；直径为1-2mm气泡不得超过10个；直径大于2mm气泡不得超过5个。

所述PLC控制器采用模糊PID控制，具体步骤包括：

(1)模糊控制器的输入选基板的实际位置和设定位置的差值e以及偏差变化率e_c，其中，e∈[-5,5]mm,e_c∈[-0.1,0.1]mm/s²；PID参数调整量ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D为输出，ΔK_P∈(-1,1)，ΔK_I、ΔK_D∈(-0.001,0.001)；

(2)设定e、e_c、ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D为语言变量，选取模糊语言为{NB(负大)，NM(负中)，NS(负小)，ZO(零)，PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)}，因此论域取值均为{-3，-2，-1，0，1，2，3}。故e的量化因子K_e＝3/5,e_c的量化因子为K_ec＝30；

(3)[-5,5]内的隶属函数都选用隶属度为[0,1]的三角函数，不属于[-5,5]内的物理论域，将其正值对应PB，负值对应NB，隶属度为1，进行模糊化处理；

(4)自整定模糊PID控制算法使用二维模糊推理，将当前的e和e_c根据模糊逻辑法则映射到模糊子集上；通过查询模糊控制规则表，得出对应的模糊规则，然后通过蕴含关系计算出规则的输出量；

(5)采用加权平均法对ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D实现去模糊化。

通过人机界面设定位置，根据模糊规则在线自动调整PID参数，使基板伺服控制系统的性能得到较大的改善。

本发明的有益效果是：

1.本发明的人机交互系统以PLC作为控制核心；伺服控制系统的精确定位使机械设备准确可靠地运行；气泡检测算法使系统检测更为智能化、可靠准确。本发明通过人机交互系统把智能检测、伺服驱动、PLC等融为一体，提高了整个系统自动化和智能化程度。

2.在气泡检测方面，考虑到实际设备存在遮挡情况，该发明通过两个工业摄像机对水面情况进行拍摄，考虑光照、干扰等图像噪声作进一步的图像处理，可以更高效地识别气泡，并能够实现现场和远程的气泡检测与监控，既节省时间，又减少人力，同时提高了气泡检测的准确性。

3.该发明通过设计触摸屏人机界面，实现人机交互。扫描枪连接触摸屏，结合数据库将扫描过的待测阀体的详细信息显示在人机界面上，并可以查询及打印；以及阀体压力变化趋势图显示，水箱水位变化实时显示，检测过程实时动画再现等。

4.由于常规的PID参数固定，导致控制效果不理想，甚至可能震荡或发散。为了使电机稳定性好，响应速度快，必须正确选择系统的比例、积分、微分等参数。该发明采用模糊PID控制，对扰动做出动态调节，使稳态误差最小，基板伺服控制系统的定位更为精准。

5.该发明针对阀体气密性检测装置，采用PLC进行智能化控制，具有功能强、可靠性高、环境适应性好、编程简单、体积小等优点。与以往的交流电机与变频器的组合相比较，所述的伺服电机和驱动器控制精度更高，同时结合直线位移传感器对基板定位，即可构建位置全闭环控制系统，对基板定位更为精确。

6.该发明的控制系统，考虑到实际使用和检测中的安全性与可靠性，人机界面设有手动、自动两种工作模式，自动方式是指周期性地进行PLC控制的方式；而手动方式则是指在调试或出现应急情况等一些突发事件时，通过手动操作控制执行器件的工作。

7.该发明通过对采集到的图像进行处理分析，判断是否有气泡产生，并把结果转换成数字信号传入控制系统中；控制模块主要利用PLC控制机械设备的运作。各执行器执行PLC发出的指令并运行，同时把反馈信息传给PLC，从而形成较为智能化的气密性检测系统。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是阀体气密性智能监测系统的结构框图；

图2是所述阀体气密性检测装置的结构示意图；

图3是模糊控制系统原理框图；

图4是电机位置全闭环控制原理图；

图5是检测系统工作流程图；

图6是气泡检测流程图。

其中：1.左气缸，2.左运输小车，3.左基板，4.机械手，5.上密封气缸，6.进气管，7.摄像机，8.水箱，9.前密封气缸，10.进水口，11、右气缸，12.右运输小车，13.右基板，14、支架，15、下底板，16、上底板。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明的一种阀体气密性智能监测系统，具体是综合利用计算机视觉技术、触摸屏和PLC技术、伺服驱动技术以及智能控制技术对阀体的气密性检测过程进行监控的智能控制系统。该系统主要应用于石油，化工，燃气等对气密性要求比较高的行业。

该控制系统结构如图1所示，包括阀体气密性检测装置以及一个触摸屏和一套PLC控制器，六个限位开关，九个电磁阀，两台伺服电机(即伺服电机A和伺服电机B)和驱动器(即驱动器A和驱动器B)以及两台摄像机7(即摄像机A和摄像机B)等。

其中，如图2所示，所述阀体气密性检测装置包括支架14、下底板15、上底板16、水箱8、密封组件以及上下料组件，所述水箱8位于支架14内腔且安装在下底板15上开口朝上，水箱8开口位于支架14的中部位置，所述水箱8上开设有用于进出水的进水口10和出水口(图中未示出)；所述水箱8上方的上底板16上安装两个用于拍摄水面气泡图像的摄像机7，且摄像机7朝向水箱8方向；所述密封组件包括前密封气缸9、后密封气缸和上密封气缸5，分别用于前后和上下的密封；所述上密封气缸5的伸出端上插设有与进气口连通的且用于待检测阀体充气的进气管6；所述上下料组件包括固定于上密封气缸5朝下的伸出端端部的用于抓取阀体的机械手4、位于支架14两侧的左基板3和右基板13、位于左基板3上表面的左右滑行的左运输小车2以及位于右基板13上表面的左右滑行的右运输小车12、基板上控制运输小车滑行的左气缸1和右气缸11以及安装在左右基板3和13运行轨迹上用于控制位移量的直线位移传感器，以达到精确定位的效果。

如图1所示，所述触摸屏与所述PLC控制器连接，作为PLC控制器的人机界面，人通过触摸屏的按钮给PLC发出控制指令，操作设备运作；通过编程用PLC控制器的输出端向伺服电机发出高速脉冲控制伺服电机的速度；两个驱动器分别驱动伺服电机，从而控制左右基板3和13的升降，同时利用模糊PID模块实现基板的精确定位，使其准确上升或下降到所要求的位置，结合相关限位开关保证控制系统安全停位；九个电磁阀充当执行器的作用，分别是指左基板小车气缸电磁阀，右基板小车气缸电磁阀，机械手电磁阀，上密封气缸电磁阀，左右密封气缸电磁阀，充水电磁阀，放水电磁阀，充气电磁阀，放气电磁阀；两个摄像机7用于实时拍摄检测具有遮挡的水面气泡情况，把图像传入触摸屏并对待测阀的气密性给出判决。该发明在定位方面采用模糊PID控制方式，更为精确地控制电机，使其稳定性好，响应速度快，定位精度高；并通过工业摄像机7和图像处理算法更准确实时地识别气泡，能够实现现场和远程的气泡检测与监控，弥补人眼识别偏差，既节省时间，又减少人力，同时也提高检测的准确性。

本发明通过采用PLC作为控制模块对系统进行统筹控制，由用户通过人机界面进行检测过程操作与控制，人机界面将用户所下达的命令传输至PLC，由PLC对执行元件进行控制，有利于提高系统的整体运行效率，实现简易方便的可行性操作。通过对触摸屏的操作可实现手动和自动控制，手动控制是为了对控制系统进行整体调试和试验，把各个检测过程所要求的动作逐一进行准确地调试，确保系统运行的准确性和高效性，同时也可在自动控制系统出现故障时，利用手动控制实现系统正常运行，提高了系统工作的可靠性；自动控制需建立在手动调试准确的基础上运行，是系统的主要运行模式，该控制使系统在自动模式下工作，能大大提高系统监测的效率和自动化程度。若自动控制系统调试成功，则说明所设计的人机界面、控制系统可以准确可靠地运行。所设计的自动控制模式和手动控制模式可以由用户通过触摸屏操作来选择。本发明所设计的阀体气密性检测智能监控系统利用触摸屏的友好人机界面及先进的控制系统等方面的优势弥补了目前系统检测效率低下，安全可靠性不足等方面的缺陷，并引入机器视觉对水面气泡进行图像处理和分析，提高了系统检测的准确性，可大大减轻检测人员的劳动强度，同时提高了检测系统的智能化程度。

系统的具体实现步骤如下：

1、人机交互系统(HMIS)的设计步骤

在HMIS软件中新建界面，分别更改界面名称并组态界面，同时，新建连接、输入输出变量等。

开机界面里包括实时时间、文本以及按钮，其中，组态的三个按钮分别是用户管理，语言切换和联系方式。当按下用户管理按钮时，触发了“ActivateScreen”函数，则切换到此函数设置的对应界面，即用户管理界面，其他按钮组态与此类似。

在用户管理界面组态1个用户视图和2个按钮，并更改按钮名称为登录，注销。主界面插入一个图形视图，即气密性装置的正视图，并组态按钮、文本等。

手动界面组态了12个按钮，把按钮的名称分别改为伺服电机A正转，左气缸1推进等，以伺服电机A正转为例，在“单击事件”中组态“Set Bit While KeyPressed”函数。

防错界面组态了多个文本域，分别把名称改为伺服电机A到位，左气缸1到位等。在“按钮属性”中选择界面，从而更改其外观属性。其中，设定外观类型为“位”，当值为0时，背景色设置为蓝色；当值为1时，背景色设置为青色。其余按钮的设置与上例相似。

趋势图界面，可以实时显示水箱8的液位和压力的变化情况。

该发明具有手动模式和自动模式，运行步骤如下：

手动控制过程如下：

(1)在HMIS主界面中，按下“切换到手动”按钮，对装置进行手动控制。

(2)用上下料机械手4将待测阀体放在左基板3运输小车的指定位置，通过按下“伺服电机A正转”按钮触发脉冲，使伺服电机A正转。根据系统程序的设定，伺服电机A先以较快的速度上升，一段时间后，再以较慢的速度上升。

(3)在HMIS手动界面中，按下相应的按钮，使机械手4打开；左气缸1推进将左运输小车2推至中间；接着上密封气缸5下降；机械手4抓取阀体；上密封气缸5回升，然后左基板3的左气缸1收回。伺服电机A接通反转，遇到左下限位开关，伺服电机A停止。对阀体进行上下左右密封操作，密封完后，对水箱8进行充水直至充满整个水箱8，随后对水箱8进行充气直至达到恒压状态，紧接着调用摄像机7进行拍摄。对采集到的图像进行处理分析，并把结果转换成数字信号传入控制系统中，以判断阀体是否合格。随后撤回左右密封气缸，上密封气缸5回升，上升到一定的高度，使伺服电机B正转，运行过程与伺服电机A类似。通过对阀体气密性的判别结果，分为合格品和不合格品两类，不合格品回厂返修。

自动控制过程：在HIMS主界面中，按下“切换到自动”按钮，则显示“当前选择：自动状态”，此时装置根据程序处于周期性地自动运行状态。

2、触摸屏与扫描枪的通讯

利用一个串行端口作为连接扫描枪与触摸屏的接口，HMI读取扫描枪扫描到的数据，显示条形码。扫描枪读取的指令共有15个字节，其中前13个字节为条形码，后两个字节为校验，数据为ASSIC码值。HMIS通过脚本访问数据库，将采集到的条形码与数据库里条形码进行对比，最终在人机界面上显示对应阀体的详细信息，并保存到数据库中，供使用者查询及打印。

3、伺服电机位置全闭环控制系统

用PLC的输出端向伺服电机发出高速脉冲串，驱动器驱动伺服电机带动基板的升降。该装置在基板运行轨迹上安装位置传感器(直线位移传感器)，形成位置全闭环控制系统，其原理如图3所示。为了把直线机械位移量转换成电信号，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值，从而输出不同的电流值，通过电流大小来控制位移量。

本系统在PLC上通过对PID模块的编程实现模糊PID控制。首先设计一个模糊控制器，其基本结构如图4所示：

(1)模糊控制器的输入选基板的实际位置和设定位置的差值e以及偏差变化率e_c，其中，e∈[-5,5]mm,e_c∈[-0.1,0.1]mm/s²；PID参数调整量ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D为输出，ΔK_P∈(-1,1)，ΔK_I、ΔK_D∈(-0.001,0.001)；

(2)设定e、e_c、ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D为语言变量，选取模糊语言为{NB(负大)，NM(负中)，NS(负小)，ZO(零)，PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)}，因此论域取值均为{-3，-2，-1，0，1，2，3}。故e的量化因子K_e＝3/5,e_c的量化因子为K_ec＝30；

(3)[-5,5]内的隶属函数都选用隶属度为[0,1]的三角函数，不属于[-5,5]内的物理论域，将其正值对应PB，负值对应NB，隶属度为1，进行模糊化处理；

(4)自整定模糊PID控制算法使用二维模糊推理，将当前的e和e_c根据模糊逻辑法则映射到模糊子集上；通过查询模糊控制规则表，得出对应的模糊规则，然后通过蕴含关系计算出规则的输出量

(5)采用加权平均法对ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D实现去模糊化。

通过人机界面设定位置，根据模糊规则在线自动调整PID参数，使基板伺服控制系统的性能得到较大的改善。

4、基于机器视觉的气泡检测系统

本发明的系统工作流程图如图5所示。用摄像机7拍摄水面气泡情况，并把图像信息传入计算机，从而对气泡进行图像处理。通过对采集到的图像进行处理分析，判断是否有气泡产生，并把结果转换成数字信号传入控制系统中；控制模块主要利用PLC控制机械设备的运作。各执行器执行PLC发出的指令并运行，同时把反馈信息传给PLC。

由于摄像机7在拍摄过程中受到诸多因素的影响，如图像中的干扰信号、光照变化、机械元件的遮挡等。因此，本发明需要通过图像预处理改善图像的视觉效果，增强图像的有用信息，便于目标图像的特征提取。针对上述问题，本发明的气泡检测流程如图6所示，具体步骤如下：

(1)通过两个摄像机7拍摄水面气泡状况，采用基于Harris(Chris Harris于1988年提出了在图像中检测角点的方法，称此角点检测方法为Harris角点检测方法)角点特征精确匹配的图像拼接方法，结合特征融合的思想，对拍摄到的两幅图像先检测角点，再进行匹配融合，达到特征的精确匹配，从而得到更为精确的图像变换估计，最终实现图像的正确拼接，输出一幅图像，以解决机械元件遮挡问题；

(2)结合全局直方图均衡化和局部直方图均衡化的图像，采用随机增量式直方图对经过图像拼接后得到的一幅图像进行图像增强，弥补imread()函数读取图像时，对比度低，前景偏暗，动态范围小等不足，以改善视觉效果，解决光照变化问题；

(3)采用差影算法将经图像增强后的图像与固定的背景图像相减，以解决图像本身存在干扰信号的问题；

(4)采用基于分水岭分割的方法将去除干扰信号后的图像中的气泡与背景分离开，然后采用二值图像形态学改善二值化图像的质量，包括填充孔洞、移除边界点、开操作、杂质颗粒过滤；

(5)水面图像经分割和二值形态学处理后，确定出气泡的位置、形状、大小，然后进行图像校正，得到气泡的真实参数；根据气泡的大小及数量判断阀体是否合格；判断标准：直径小于1mm气泡不得超过30个；直径为1-2mm气泡不得超过10个；直径大于2mm气泡不得超过5个。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种阀体气密性智能监测系统，其特征在于：包括摄像机、计算机、触摸屏、PLC控制器和阀体气密性检测装置，其中，

所述摄像机用于拍摄阀体气密性检测装置水面气泡情况，并把图像信息传入计算机；

所述计算机通过对采集到的图像进行分析处理，判断是否有气泡产生，并把结果转换成数字信号传入PLC控制器；

所述触摸屏与所述PLC控制器连接，用于切换自动控制模式和手动控制模式，用于设置测试参数，用于显示阀体的检测过程，以及实时生成检测阀体信息和报表；

所述PLC控制器用于控制阀体气密性检测装置中的各个执行机构进行相应的动作；

所述阀体气密性检测装置用于对待检测阀体进行气密性测试。

2.如权利要求1所述的阀体气密性智能监测系统，其特征在于：所述阀体气密性检测装置包括支架、下底板、上底板、水箱、密封组件以及上下料组件，所述水箱位于支架内腔且安装在下底板上开口朝上，所述水箱上开设有用于进出水的进水口和出水口；所述水箱上方的上底板上安装两个用于拍摄水面气泡图像的摄像机，且摄像机朝向水箱方向；所述密封组件包括前密封气缸、后密封气缸和上密封气缸，分别用于前后和上下的密封；所述上密封气缸的伸出端上插设有与进气口连通的且用于待检测阀体充气的进气管；所述上下料组件包括固定于上密封气缸朝下的伸出端端部的用于抓取阀体的机械手、位于支架两侧的基板、位于基板上表面的左右滑行的运输小车、基板上控制运输小车滑行的气缸以及安装在基板运行轨迹上用于控制位移量的直线位移传感器。

3.如权利要求1所述的阀体气密性智能监测系统，其特征在于：所述触摸屏内设有人机交互系统，所述人机交互系统可实现自动控制模式和手动控制模式的切换。

4.一种阀体气密性智能监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：通过上密封气缸推动活塞向下运动把阀体送入到水箱内部，进行上下压紧，再利用前后密封气缸使得阀体前后进行压紧；压紧之后，利用水泵，通过进水管和进水口向水箱充水，等水充满水箱后，再利用充气管和进气口向阀体内部充进恒定压力的气体；

步骤2：阀内腔压力达到要求的数值后，利用摄像机拍摄阀体气密性检测装置水面气泡情况，并把图像信息传入计算机，计算机对采集到的图像进行分析处理，判断是否有气泡产生，并把结果转换成数字信号；将PLC借助PC Access软件构成OPC服务器，Matlab作为OPC的客户，通过OPC技术，实时传入PLC控制器中；

步骤3：利用PLC控制器控制阀体气密性检测装置中的各个执行机构进行相应的动作，完成阀体的气密性检测。

5.如权利要求4所述的阀体气密性智能监测方法，其特征在于：所述计算机对采集到的图像进行分析处理的过程包括以下步骤：

(1)通过两个摄像机拍摄水面气泡状况，采用基于Harris角点特征精确匹配的图像拼接方法，结合特征融合的思想，对拍摄到的两幅图像先检测角点，再进行匹配融合，达到特征的精确匹配，从而得到更为精确的图像变换估计，最终实现图像的正确拼接，输出一幅图像，以解决机械元件遮挡问题；

(2)结合全局直方图均衡化和局部直方图均衡化的图像，采用随机增量式直方图对经过图像拼接后得到的一幅图像进行图像增强，弥补imread()函数读取图像时，对比度低，前景偏暗，动态范围小等不足，以改善视觉效果，解决光照变化问题；

(3)采用差影算法将经图像增强后的图像与固定的背景图像相减，以解决图像本身存在干扰信号的问题；

(4)采用基于分水岭分割的方法将去除干扰信号后的图像中的气泡与背景分离开，然后采用二值图像形态学改善二值化图像的质量，包括填充孔洞、移除边界点、开操作、杂质颗粒过滤；

(5)水面图像经分割和二值形态学处理后，确定出气泡的位置、形状、大小，然后进行图像校正，得到气泡的真实参数；根据气泡的大小及数量判断阀体是否合格；判断标准：直径小于1mm气泡不得超过30个；直径为1-2mm气泡不得超过10个；直径大于2mm气泡不得超过5个。

6.如权利要求4所述的阀体气密性智能监测方法，其特征在于：所述PLC控制器采用模糊PID控制，具体步骤包括：

(1)模糊控制器的输入选基板的实际位置和设定位置的差值e以及偏差变化率e_c，其中，e∈[-5,5]mm,e_c∈[-0.1,0.1]mm/s²；PID参数调整量ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D为输出，ΔK_P∈(-1,1)，ΔK_I、ΔK_D∈(-0.001,0.001)；

(2)设定e、e_c、ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D为语言变量，选取模糊语言为{NB(负大)，NM(负中)，NS(负小)，ZO(零)，PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)}，因此论域取值均为{-3，-2，-1，0，1，2，3}；故e的量化因子K_e＝3/5,e_c的量化因子为K_ec＝30；

(3)[-5,5]内的隶属函数都选用隶属度为[0,1]的三角函数，不属于[-5,5]内的物理论域，将其正值对应PB，负值对应NB，隶属度为1，进行模糊化处理；

(4)自整定模糊PID控制算法使用二维模糊推理，将当前的e和e_c根据模糊逻辑法则映射到模糊子集上；通过查询模糊控制规则表，得出对应的模糊规则，然后通过蕴含关系计算出规则的输出量；

(5)采用加权平均法对ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D实现去模糊化；

通过人机界面设定位置，根据模糊规则在线自动调整PID参数，使基板伺服控制系统的性能得到较大的改善。