CN112874117A - 一种用于防火铝复合板生产用压制机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于防火铝复合板生产用压制机及其控制方法，包括压制机构、传送机构、检测机构、控制系统；所述压制机构有若干个，每个所述压制机构之间等距离设置在压制机的横梁下方并且位于传送机构上方；所述压制机构包括压辊、压块、压块驱动轴、压块伺服电机、压紧力检测机构，所述传送机构包括伺服驱动器、伺服电机、传送装置，所述检测机构包括光源、CCD摄像机、镜头、图像采集卡；所述控制系统包括PLC控制器、工控机。本发明所述的用于防火铝复合板生产用压制机及其控制方法，结构设计合理，智能化程度高，采用非接触的视觉检测，在压制过程中进行全方面的缺陷检测，同时对压制过程中的压紧力进行实时调节，实现了位置纠偏，控制方法简单，应用广泛。

Description

一种用于防火铝复合板生产用压制机及其控制方法

技术领域

本发明属于防火铝技术领域，具体涉及一种用于防火铝复合板生产用压制机及其控制方法。

背景技术

建筑业作为基础性行业支撑着国家经济的稳固发展，创新型社会中的建筑业发展呈现集中化、新型化、智能化、可持续化趋势，新型结构、新型材料在建筑行业中得到了广泛应用。并且建筑物内部存放有大量的可燃性材料、各种机器设备动力和电源都是造成火灾的因素，火灾一旦发生，短时间内不能得到有效控制，火势就会越来越大，往往会产生严重的后果，造成不可估量的经济损失。据专家统计，在大型商场、写字楼等密集场所发生火灾时，各种有毒气体会从燃烧的装饰材料中释放出来，会造成大量的人员伤亡，死亡比例高达82%，而防火板作为重要的隔离防火设备，可以有效避免火灾隐患，降低生命财产损失。

防火板受到建筑领域的青睐程度越来越高，不管对于建筑物的外部构造还是 内部装饰，都具有一定的应用价值。防火板具有良好的防火隔离作用，在火灾发生时，可以有效阻止火势继续扩大，能有效保护建筑物结构和内部设施，是非常实用的防火建筑材料。防火板不仅具有良好的防火防水性能，而且质量轻、可再加工，优于有机板和无机板。可以说，人们生产生活中处处都可以看到防火板的影子，为了保障人们的生产生活能够有序进行，必须保证防火板的生产质量。

防火铝复合板常采用金属和非金属两种性质的材料复合而成的，它既保留了金属铝和非金属塑料的主要特性，又克服了它们的不足，进而具有许多优良的性能，如耐候耐蚀性、防火、防潮、隔音、隔热、抗震性和质轻、易加工成型、施工方便等。压制机是防火铝复合板生产过程中必不可少的设备之一，现有技术中的压制机智能化程度低，对压制过程中出现的表面质量缺陷难以检测、判断以及调整。因此，需要研发出用于防火铝复合板生产用压制机及其控制方法，有利于改善防火铝复合板的压制质量，降低其生产成本，增强自动化生产水平，提升我国防火板的产品质量和竞争力。

中国专利申请号为CN200610019896.3公开了一种连续式压制机，具有多个液压的缸活塞系统，它们连接在上和/或下压板上并且支承到压制机机架上；和一个或多个通过液压管道与缸活塞系统连接的液压泵站，没有提高用于防火铝复合板生产用压制机的智能化水平、不能对压制过程中出现的表面质量缺陷难以检测、判断以及调整。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种用于防火铝复合板生产用压制机及其控制方法，结构设计合理，智能化程度高，采用非接触的视觉检测，在压制过程中进行全方面的缺陷检测，同时对压制过程中的压紧力进行实时调节，实现了位置纠偏，确保压制机工作的顺利进行，控制方法简单，应用广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

技术方案：一种用于防火铝复合板生产用压制机，包括压制机构、传送机构、检测机构、控制系统；所述压制机构有若干个，每个所述压制机构之间等距离设置在压制机的横梁下方并且位于传送机构上方；所述压制机构包括压辊、压块、压块驱动轴、压块伺服电机、压紧力检测机构，所述传送机构包括伺服驱动器、伺服电机、传送装置，所述检测机构包括光源、CCD摄像机、镜头、图像采集卡；所述控制系统包括PLC 控制器、工控机；所述压辊、压块的数量相同，每个所述压辊安装在对应的压块上，所述压辊与压辊之间、压块与压块之间等距离布置；所述压块驱动轴水平穿过每个所述压块的压块孔并且与压块孔配合转动，所述压块伺服电机与压块驱动轴连接并且驱动压块驱动轴，所述压块通过压块驱动轴在一定角度内的往复转动从而实现对所述压块两侧压辊压紧力的调整，每个压辊上均设置有压紧力检测机构；所述伺服电机为传送装置的运行提供动力，待压制防火铝复合板放置于所述传送装置前端；所述光源包括环形 LED 正光源、LED 侧光源，压制机正上方设置有环形LED 正光源，传送机构四周侧面围绕设置有LED 侧光源，所述CCD摄像机置于环形LED正光源中心处的正上方，所述CCD摄像机底部安装有镜头，所述CCD摄像机与图像采集卡连接；所述PLC 控制器采用RJ45直连线工控机，所述图像采集卡采用 IEEE1394连接工控机，所述PLC 控制器接受来自工控机运行指令并且PLC 控制器与压紧力检测机构通讯连接接收来自每个压辊的压紧力信息；所述PLC 控制器分别与压块伺服电机、伺服驱动器电性连接，通过压块伺服电机驱动每个压块，通过伺服驱动器驱动伺服电机。

本发明所述的用于防火铝复合板生产用压制机，结构设计合理，智能化程度高，采用非接触的视觉检测，在压制过程中进行全方面的缺陷检测，同时对压制过程中的压紧力进行实时调节，实现了位置纠偏，确保压制机工作的顺利进行，避免了压紧力控制不当产生的折皱、松边等现象造成的良品率下降，提高了生产效率和精度，应用前景广泛。

所述压制机构结构简单，压块驱动轴水平穿过每个所述压块的压块孔并且与压块孔配合转动，所述压块伺服电机与压块驱动轴连接并且驱动压块驱动轴，所述压块通过压块驱动轴在一定角度内的往复转动从而实现对所述压块两侧压辊压紧力的调整，压块驱动轴采用两端加中间支撑，稳定好，压紧力检测机构检测每个压辊当前张力信息并且传输给PLC 控制器。

待压制防火铝复合板通过传送装置进行从左到右的运动，PLC 控制器通过伺服驱动器控制伺服电机启停以及伺服电机协调运动，伺服电机为传送装置提供动力，实现了连续式生产；检测时，待压制防火铝复合板以及压制机会反射自然光源照过来的光线，而且角度也不断变化，这对检测精度会造成较大的影响，因此，自然光源无法达到检测要求。为了提高检测精度，本发明在设置有环形 LED 正光源、LED 侧光源，环形 LED 正光源通过多次在半球形的内壁的反射，完全的消除掉阴影，可以达到漫射 LED 光源在整个空间区域内的照明；CCD摄像机配合镜头实用，拍摄、显示的画面具有优异的分辨率。

进一步的，上述的用于防火铝复合板生产用压制机，所述压块驱动轴的两端、中部通过支撑件安装在的横梁下方，所述支撑件上设置有磁粉制动器。

压块驱动轴采用两端加中间支撑，稳定好；支撑件设置有磁粉制动器，磁粉制动器也用于压块驱动轴的收、放压力控制，从而对改变压辊对待压制防火铝复合板的压紧力，实现跑偏侧回正的作用。

进一步的，上述的用于防火铝复合板生产用压制机，所述压辊包括辊筒、芯轴、右端盖、左端盖，所述芯轴安装在辊筒内部，所述辊筒内圈两端分别与轴承外圈连接，所述轴承内圈安装于所述芯轴上，所述轴承侧面设置固定件；所述右端盖设置于所述芯轴右侧端面并且通过螺栓一与所述芯轴连接；所述左端盖设置于所述芯轴左侧端面并且通过螺栓二与所述芯轴连接。

进一步的，上述的用于防火铝复合板生产用压制机，所述压紧力检测机构包括柔性传感器、应变传感器、导电滑环，所述柔性传感器、应变传感器、导电滑环分别安装在压辊上。

进一步的，上述的用于防火铝复合板生产用压制机，所述柔性传感器粘贴于所述辊筒外表面右侧并且沿周向均匀布置，所述柔性传感器数量为4-12个；所述应变传感器通过应变传感器安装平台安装在所述辊筒外表面左侧；所述导电滑环的内圈与所述芯轴外圈接触并且通过紧定螺钉固定在所述芯轴上，所述导电滑环固定在所述芯轴上，所述导电滑环的外圈与所述辊筒连接；所述导电滑环与柔性传感器电性连接。

为了提高所述压辊的压力检测精度、响应速度，采用应变电阻传感器与柔性传感器相结合的测量方式，使得所述压辊同时具备总压力检测功能与压力分布检测功能，其中，应变电阻传感器用来对总压力检测，柔性传感器用来对压力分布进行检测。柔性传感器具有超薄结构、可弯曲特性及多适应性等特点，当待压制防火铝复合板被压辊压住时，待压制防火铝复合板与辊筒的柔性传感器接触并对柔性传感器产生挤压，使柔性传感器的电阻值发生变化，实现了压制机构压力分布的在线检测；导电滑环传输属于有线传输方式，能够实现信号传输，其噪声小、响应快、安装方便，导电滑环的通路既可传递信号也可传递电流，电流通过导电滑环的通路传递至柔性传感器，用于柔性传感器的电流供应，当柔性传感器产生电压信号后，该电压信号通过导电滑环的通路传递给上一级。

进一步的，上述的用于防火铝复合板生产用压制机，所述压紧力检测机构还包括总压力信号处理模块、压力分布信号处理模块，所述总压力信号处理模块与应变传感器电性连接，所述压力分布信号处理模块与导电滑环电性连接；所述总压力信号处理模块、压力分布信号处理模块分别与PLC 控制器通讯连接；所述PLC 控制器接受工控机的运行指令，所述运行指令结合压制机构的压紧力设定和检测机构实时图像，计算出压块最佳运行状态并且通过压块伺服电机驱动压块伺服电机、驱动磁粉制动器以来实现压紧力的调整。

应变电阻传感器完成压制过程中的总压力信号的检测，总压力信号处理模块，是用来实现应变式传感器的连接与总压力信号的处理，包括压力信号放大电路和滤波电路，并且为应变式传感器供电；柔性传感器完成压制过程中的压力分布的检测，即柔性传感器检测到的压力分布信号通过传感器的电阻变化表征，该信号经导电滑环，压力分布信号处理模块通过导电滑环，以来实现柔性传感器的连接与压力分布信号的处理，包括压力分布信号预处理电路及滤波电路，并且为导电滑环、柔性传感器供电；所述PLC控制器接受总压力信号处理模块、压力分布信号处理模块的电压信号，完成信号转换，控制协调总压力信号处理模块、压力分布信号处理模块共同完成压力检测功能，还将数据输送至工控机。

进一步的，上述的用于防火铝复合板生产用压制机，所述传送装置包括主动滚筒、传动带、从动滚筒、改向滚筒、托滚、托辊；所述主动滚筒设置在传送装置前端，所述伺服电机设于主动滚筒下方，并通过齿轮驱动主动滚筒；所述从动滚筒设置在传送装置末端，所述从动滚筒通过传动带与主动滚筒连接；所述改向滚筒设置在传动带靠近主动滚筒一侧的下方，所述托滚设置在传动带另一侧下方；所述传动带下设有一组托辊。

所述传送装置结构合理，操作简单、可以完成待压制防火铝复合板的运输以及定位，所述传送装置在输送待压制防火铝复合板的过程中，PLC 控制器通过伺服驱动器控制伺服电机启停以及伺服电机协调运动，伺服电机提供动力，通过主动滚筒、传动链条、从动滚筒、改向滚筒、托滚、托辊的配合，满足对运行速度、前进或后退方向、开始或停止的控制。其中，托辊用来支撑传动带，减少传动带运行阻力，并使传动带悬垂度不超过一定限度，以保证待压制防火铝复合板在传动带运行平稳。

本发明还涉及到所述用于防火铝复合板生产用压制机的控制方法，所述控制方法，包括如下步骤：

（1）传送机构复位，复位完成以后，启动传送机构，开启光源，工控机接收来自生产线的触发信号，工控机发送PLC 控制器启动信号；待压制防火铝复合板放置于所述传送装置前端；PLC 控制器通过伺服驱动器开始控制伺服电机带动传送装置传动；

（2）通过若干个压制机构对传送装置上的待压制防火铝复合板进行压紧，每个所述压辊上设置有压紧力检测机构，所述压紧力检测机构包括柔性传感器、应变传感器、导电滑环、总压力信号处理模块、压力分布信号处理模块；所述总压力信号处理模块与应变传感器电性连接，所述压力分布信号处理模块与导电滑环电性连接；所述总压力信号处理模块、压力分布信号处理模块分别与PLC 控制器通讯连接；

（3）CCD摄像机连续式拍照并且将采集的图像通过图像采集卡传送到工控机进行图像处理；经过工控机的缺陷处理判断并且计算出位置偏移量，工控机将位置偏移量数据发送给PLC 控制器，与此同时，所述PLC 控制器还接受工控机关于压制机构的压紧力设定、压紧力检测机构的实时压力信息，计算出压块、磁粉制动器最佳运行状态并且驱动压块伺服电机、驱动磁粉制动器以来实现压紧力的调整，实现跑偏纠正。

进一步的，上述的用于防火铝复合板生产用压制机的控制方法，所述步骤（3）的图像处理，包括如下步骤：

（1）图像预处理：CCD摄像机拍照并且将采集的图像通过图像采集卡传送到工控机，工控机先对图像进行滤波处理，滤波处理包括去除噪声、直方图均衡化、模板选取和图像变换操作，得到待配准图像；

（2） 特征提取：基于基准图像和待配准图像的自身特点，按照配准的要求以及要达到的目的，对待配准图像进行特征点提取操作；

（3）特征匹配：特征提取完成后，将基准图像和待配准图像中相对应的特征进行一一配对，不能配对的特征将其删除，计算基准图像和待配准图像两者关系的空间对应关系；

（4）模型参数估计：由基准图像和待配准图像间的空间对应关系，选取最能反映两幅图像间形变性质的图像转换，并且求出基准图像和待配准图像间的模型参数，求出变换模型；

（5）图像灰度差值：上述变换模型求出后，在图像的模型参数计算中，选用灰度差值的方法去除出现的浮点，实现图像处理。

进一步的，上述的用于防火铝复合板生产用压制机的控制方法，所述步骤（3）的缺陷处理判断，包括如下步骤：

（1）建立偏移缺陷检测模型：基于YOLOv3框架，设计并且搭建了一个基于卷积神经网络的偏移缺陷检测模型；所述偏移缺陷检测模型的网络结构主要包括卷积层、批归一化处理层和跃层连接模块，其中，激活函数采用Leaky ReLu函数；

（2）缺陷判断：所述偏移缺陷检测模型将处理后的图像划分为SxS个大小相同的单元格，每个单元格分配3个锚点框，负责预测单元格中心的3个边界框，在3个不同尺度大小特征图上进行缺陷目标任务检测；所述偏移缺陷检测模型采用逻辑回归的方法为每个所述边界框预测，在进行类别预测时，采用Logistic函数作为分类器，然后采用平方和损失函数计算预测框定位误差、IOU误差以及分类误差作为最终损失，最终判断出偏移缺陷，并且计算出位置偏移量。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（2）本发明所述的用于防火铝复合板生产用压制机，结构设计合理，采用非接触的视觉检测，在压制过程中进行全方面的缺陷检测，同时对压制过程中的压紧力进行实时调节，实现了位置纠偏，确保压制机工作的顺利进行，避免了压紧力控制不当产生的折皱、松边等现象造成的良品率下降，提高了生产效率和精度，应用前景广泛；

（2）本发明所述的用于防火铝复合板生产用压制机的控制方法，控制方法简单，智能化程度高，简单可控且具有很高的灵活性，可以用于连续式、自动化、大规模的生产，具有较好的经济性，应用前景广泛。

附图说明

图1为本发明所述一种用于防火铝复合板生产用压制机的整体结构示意图；

图2为本发明所述一种用于防火铝复合板生产用压制机的压制机构结构示意图；

图3为本发明所述一种用于防火铝复合板生产用压制机的压辊整体结构示意图；

图4为本发明所述一种用于防火铝复合板生产用压制机的压辊整体剖面结构示意图；

图5为本发明所述一种用于防火铝复合板生产用压制机的构架图；

图中：压制机构1、压辊11、辊筒111、芯轴112、右端盖113、左端盖114、轴承115、固定件116、螺栓一117、螺栓二118压块12、压块驱动轴13、压块伺服电机14、压紧力检测机构15、柔性传感器151、应变传感器152、应变传感器安装平台1521、导电滑环153、总压力信号处理模块154、压力分布信号处理模块155、支撑件16、磁粉制动器17、传送机构2、伺服驱动器21、伺服电机22、传送装置23、主动滚筒231、传动带232、从动滚筒233、改向滚筒234、托滚235、托辊236、检测机构3、光源31、环形 LED 正光源311、LED 侧光源312、CCD摄像机32、镜头33、图像采集卡34、控制系统4、PLC 控制器41、工控机42。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图1-5，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-5所示，以下实施例提供了一种用于防火铝复合板生产用压制机，包括压制机构1、传送机构2、检测机构3、控制系统4；所述压制机构1有若干个，每个所述压制机构1之间等距离设置在压制机的横梁下方并且位于传送机构2上方；所述压制机构1包括压辊11、压块12、压块驱动轴13、压块伺服电机14、压紧力检测机构15，所述传送机构2包括伺服驱动器21、伺服电机22、传送装置23，所述检测机构3包括光源31、CCD摄像机32、镜头33、图像采集卡34；所述控制系统4包括PLC 控制器41、工控机42；所述压辊11、压块12的数量相同，每个所述压辊1安装在对应的压块12上，所述压辊1与压辊1之间、压块12与压块12之间等距离布置；所述压块驱动轴13水平穿过每个所述压块12的压块孔并且与压块孔配合转动，所述压块伺服电机14与压块驱动轴13连接并且驱动压块驱动轴13，所述压块12通过压块驱动轴13在一定角度内的往复转动从而实现对所述压块12两侧压辊11压紧力的调整，每个压辊1上均设置有压紧力检测机构15；所述伺服电机22为传送装置23的运行提供动力，待压制防火铝复合板放置于所述传送装置23前端；所述光源31包括环形 LED 正光源311、LED 侧光源312，压制机正上方设置有环形 LED 正光源311，传送机构2四周侧面围绕设置有LED 侧光源312，所述CCD摄像机32置于环形LED正光源311中心处的正上方，所述CCD摄像机32底部安装有镜头33，所述CCD摄像机32与图像采集卡34连接；所述PLC 控制器41采用RJ45直连线工控机42，所述图像采集卡34采用 IEEE1394连接工控机42，所述PLC 控制器41接受来自工控机42运行指令并且PLC 控制器21与压紧力检测机构15通讯连接接收来自每个压辊11的压紧力信息；所述PLC 控制器41分别与压块伺服电机14、伺服驱动器21电性连接，通过压块伺服电机14驱动每个压块12，通过伺服驱动器21驱动伺服电机22。

进一步的，所述压块驱动轴13的两端、中部通过支撑件16安装在的横梁下方，所述支撑件16上设置有磁粉制动器17。

进一步的，所述压辊11包括辊筒111、芯轴112、右端盖113、左端盖114，所述芯轴112安装在辊筒111内部，所述辊筒111内圈两端分别与轴承115外圈连接，所述轴承115内圈安装于所述芯轴112上，所述轴承115侧面设置固定件116；所述右端盖113设置于所述芯轴112右侧端面并且通过螺栓一117与所述芯轴112连接；所述左端盖114设置于所述芯轴112左侧端面并且通过螺栓二118与所述芯轴112连接。

进一步的，所述压紧力检测机构15包括柔性传感器151、应变传感器152、导电滑环153，所述柔性传感器151、应变传感器152、导电滑环153分别安装在压辊11上。

进一步的，所述柔性传感器151粘贴于所述辊筒111外表面右侧并且沿周向均匀布置，所述柔性传感器151数量为4-12个；所述应变传感器152通过应变传感器安装平台1521安装在所述辊筒111外表面左侧；所述导电滑环153的内圈与所述芯轴112外圈接触并且通过紧定螺钉固定在所述芯轴112上，所述导电滑环153固定在所述芯轴112上，所述导电滑环153的外圈与所述辊筒111连接；所述导电滑环153与柔性传感器151电性连接。

进一步的，所述压紧力检测机构15还包括总压力信号处理模块154、压力分布信号处理模块155，所述总压力信号处理模块154与应变传感器152电性连接，所述压力分布信号处理模块155与导电滑环153电性连接；所述总压力信号处理模块154、压力分布信号处理模块155分别与PLC 控制器41通讯连接；所述PLC 控制器41接受工控机42的运行指令，所述运行指令结合压制机构1的压紧力设定和检测机构3实时图像，计算出压块12最佳运行状态并且通过压块伺服电机14驱动压块伺服电机14、驱动磁粉制动器17以来实现压紧力的调整。

进一步的，所述传送装置23包括主动滚筒231、传动带232、从动滚筒233、改向滚筒234、托滚235、托辊236；所述主动滚筒231设置在传送装置23前端，所述伺服电机22设于主动滚筒231下方，并通过齿轮驱动主动滚筒231；所述从动滚筒233设置在传送装置23末端，所述从动滚筒233通过传动带232与主动滚筒231连接；所述改向滚筒234设置在传动带232靠近主动滚筒231一侧的下方，所述托滚235设置在传动带232另一侧下方；所述传动带232下设有一组托辊236。

实施例1

基于以上的结构基础，如图1-5所示。

本发明所述的用于防火铝复合板生产用压制机的控制方法，包括如下步骤：

（1）传送机构2复位，复位完成以后，启动传送机构2，开启光源31，工控机42接收来自生产线的触发信号，工控机42发送PLC 控制器41启动信号；待压制防火铝复合板放置于所述传送装置23前端；PLC 控制器41通过伺服驱动器21开始控制伺服电机22带动传送装置2传动；

（2）通过若干个压制机构1对传送装置2上的待压制防火铝复合板进行压紧，每个所述压辊11上设置有压紧力检测机构15，所述压紧力检测机构15包括柔性传感器151、应变传感器152、导电滑环153、总压力信号处理模块154、压力分布信号处理模块155；所述总压力信号处理模块154与应变传感器152电性连接，所述压力分布信号处理模块155与导电滑环153电性连接；所述总压力信号处理模块154、压力分布信号处理模块155分别与PLC 控制器41通讯连接；

（3）CCD摄像机32连续式拍照并且将采集的图像通过图像采集卡34传送到工控机42进行图像处理；经过工控机42的缺陷处理判断并且计算出位置偏移量，工控机42将位置偏移量数据发送给PLC 控制器41，与此同时，所述PLC 控制器41还接受工控机42关于压制机构1的压紧力设定、压紧力检测机构15的实时压力信息，计算出压块12、磁粉制动器17最佳运行状态并且驱动压块伺服电机14、驱动磁粉制动器17以来实现压紧力的调整，实现跑偏纠正。

实施例2

所述步骤（3）的图像处理，包括如下步骤：

（1）图像预处理：CCD摄像机32拍照并且将采集的图像通过图像采集卡（32传送到工控机42，工控机42先对图像进行滤波处理，滤波处理包括去除噪声、直方图均衡化、模板选取和图像变换操作，得到待配准图像；

（2） 特征提取：基于基准图像和待配准图像的自身特点，按照配准的要求以及要达到的目的，对待配准图像进行特征点提取操作；

（3）特征匹配：特征提取完成后，将基准图像和待配准图像中相对应的特征进行一一配对，不能配对的特征将其删除，计算基准图像和待配准图像两者关系的空间对应关系；

（4）模型参数估计：由基准图像和待配准图像间的空间对应关系，选取最能反映两幅图像间形变性质的图像转换，并且求出基准图像和待配准图像间的模型参数，求出变换模型；

（5）图像灰度差值：上述变换模型求出后，在图像的模型参数计算中，选用灰度差值的方法去除出现的浮点，实现图像处理。

实施例3

所述步骤（3）的缺陷处理判断，包括如下步骤：

（1）建立偏移缺陷检测模型：基于YOLOv3框架，设计并且搭建了一个基于卷积神经网络的偏移缺陷检测模型；所述偏移缺陷检测模型的网络结构主要包括卷积层、批归一化处理层和跃层连接模块，其中，激活函数采用Leaky ReLu函数；

（2）缺陷判断：所述偏移缺陷检测模型将处理后的图像划分为SxS个大小相同的单元格，每个单元格分配3个锚点框，负责预测单元格中心的3个边界框，在3个不同尺度大小特征图上进行缺陷目标任务检测；所述偏移缺陷检测模型采用逻辑回归的方法为每个所述边界框预测，在进行类别预测时，采用Logistic函数作为分类器，然后采用平方和损失函数计算预测框定位误差、IOU误差以及分类误差作为最终损失，最终判断出偏移缺陷，并且计算出位置偏移量。

其中，本发明所述的用于防火铝复合板生产用压制机，结构设计合理，智能化程度高，采用非接触的视觉检测，在压制过程中进行全方面的缺陷检测，同时对压制过程中的压紧力进行实时调节，实现了位置纠偏，确保压制机工作的顺利进行，避免了压紧力控制不当产生的折皱、松边等现象造成的良品率下降，提高了生产效率和精度，应用前景广泛。

所述压制机构1结构简单，压块驱动轴13水平穿过每个所述压块12的压块孔并且与压块孔配合转动，所述压块伺服电机14与压块驱动轴13连接并且驱动压块驱动轴13，所述压块12通过压块驱动轴13在一定角度内的往复转动从而实现对所述压块12两侧压辊11压紧力的调整，压块驱动轴13采用两端加中间支撑，稳定好，压紧力检测机构15检测每个压辊11当前张力信息并且传输给PLC 控制器41。

待压制防火铝复合板通过传送装置2进行从左到右的运动，PLC 控制器41通过伺服驱动器21控制伺服电机22启停以及伺服电机22协调运动，伺服电机22为传送装置提供动力，实现了连续式生产；检测时，待压制防火铝复合板以及压制机会反射自然光源照过来的光线，而且角度也不断变化，这对检测精度会造成较大的影响，因此，自然光源无法达到检测要求。为了提高检测精度，本发明在设置有环形 LED 正光源311、LED 侧光源312，环形LED 正光源311通过多次在半球形的内壁的反射，完全的消除掉阴影，可以达到漫射 LED光源在整个空间区域内的照明；CCD摄像机32配合镜头33实用，拍摄、显示的画面具有优异的分辨率。

此外， 支撑件16设置有磁粉制动器17，磁粉制动器17也用于压块驱动轴13的收、放压力控制，从而对改变压辊11对待压制防火铝复合板的压紧力，实现跑偏侧回正的作用。

其中，为了提高所述压辊11的压力检测精度、响应速度，采用应变电阻传感器152与柔性传感器151相结合的测量方式，使得所述压辊11同时具备总压力检测功能与压力分布检测功能，其中，应变电阻传感器152用来对总压力检测，柔性传感器151用来对压力分布进行检测。

柔性传感器151具有超薄结构、可弯曲特性及多适应性等特点，当待压制防火铝复合板被压辊11压住时，待压制防火铝与辊筒111的柔性传感器151接触并对柔性传感器151产生挤压，使柔性传感器151的电阻值发生变化，实现了压制机构1压力分布的在线检测；导电滑环153传输属于有线传输方式，能够实现信号传输，其噪声小、响应快、安装方便，导电滑环153的通路既可传递信号也可传递电流，电流通过导电滑环153的通路传递至柔性传感器151，用于柔性传感器151的电流供应，当柔性传感器151产生电压信号后，该电压信号通过导电滑环153的通路传递给上一级。

进一步的，应变电阻传感器152完成压制过程中的总压力信号的检测，总压力信号处理模块154，是用来实现应变式传感器的连接与总压力信号的处理，包括压力信号放大电路和滤波电路，并且为应变式传感器152供电；柔性传感器151完成压制过程中的压力分布的检测，即柔性传感器151检测到的压力分布信号通过传感器的电阻变化表征，该信号经导电滑环153，压力分布信号处理模块155通过导电滑环153，以来实现柔性传感器151的连接与压力分布信号的处理，包括压力分布信号预处理电路及滤波电路，并且为导电滑环153、柔性传感器151供电；所述PLC控制器41接受总压力信号处理模块154、压力分布信号处理模块155的电压信号，完成信号转换，控制协调总压力信号处理模块154、压力分布信号处理模块155共同完成压力检测功能，还将数据输送至工控机23。

进一步的，所述传送装置23结构合理，操作简单、可以完成待压制防火铝复合板的运输以及定位，所述传送装置23在输送待压制防火铝复合板的过程中，通过主动滚筒231、传动带232、从动滚筒233、改向滚筒234、托滚235、托辊236的配合，满足对运行速度、前进或后退方向、开始或停止的控制。其中，托辊236用来支撑传动带，减少传动带运行阻力，并使传动带232悬垂度不超过一定限度，以保证待压制防火铝复合板在传动带232运行平稳。

本发明具体控制方法途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于防火铝复合板生产用压制机，其特征在于，包括压制机构（1）、传送机构（2）、检测机构（3）、控制系统（4）；所述压制机构（1）有若干个，每个所述压制机构（1）之间等距离设置在压制机的横梁下方并且位于传送机构（2）上方；所述压制机构（1）包括压辊（11）、压块（12）、压块驱动轴（13）、压块伺服电机（14）、压紧力检测机构（15），所述传送机构（2）包括伺服驱动器（21）、伺服电机（22）、传送装置（23），所述检测机构（3）包括光源（31）、CCD摄像机（32）、镜头（33）、图像采集卡（34）；所述控制系统（4）包括PLC 控制器（41）、工控机（42）；所述压辊（11）、压块（12）的数量相同，每个所述压辊（1）安装在对应的压块（12）上，所述压辊（1）与压辊（1）之间、压块（12）与压块（12）之间等距离布置；所述压块驱动轴（13）水平穿过每个所述压块（12）的压块孔并且与压块孔配合转动，所述压块伺服电机（14）与压块驱动轴（13）连接并且驱动压块驱动轴（13），所述压块（12）通过压块驱动轴（13）在一定角度内的往复转动从而实现对所述压块（12）两侧压辊（11）压紧力的调整，每个压辊（1）上均设置有压紧力检测机构（15）；所述伺服电机（22）为传送装置（23）的运行提供动力，待压制防火铝复合板放置于所述传送装置（23）前端；所述光源（31）包括环形 LED 正光源（311）、LED 侧光源（312），压制机正上方设置有环形 LED 正光源（311），传送机构（2）四周侧面围绕设置有LED 侧光源（312），所述CCD摄像机（32）置于环形LED正光源（311）中心处的正上方，所述CCD摄像机（32）底部安装有镜头（33），所述CCD摄像机（32）与图像采集卡（34）连接；所述PLC 控制器（41）采用RJ45直连线工控机（42），所述图像采集卡（34）采用 IEEE1394连接工控机（42），所述PLC 控制器（41）接受来自工控机（42）运行指令并且PLC 控制器（21）与压紧力检测机构（15）通讯连接接收来自每个压辊（11）的压紧力信息；所述PLC 控制器（41）分别与压块伺服电机（14）、伺服驱动器（21）电性连接，通过压块伺服电机（14）驱动每个压块（12），通过伺服驱动器（21）驱动伺服电机（22）。

2.根据权利要求1所述的用于防火铝复合板生产用压制机，其特征在于，所述压块驱动轴（13）的两端、中部通过支撑件（16）安装在的横梁下方，所述支撑件（16）上设置有磁粉制动器（17） 。

3.根据权利要求1所述的用于防火铝复合板生产用压制机，其特征在于，所述压辊（11）包括辊筒（111）、芯轴（112）、右端盖（113）、左端盖（114），所述芯轴（112）安装在辊筒（111）内部，所述辊筒（111）内圈两端分别与轴承（115）外圈连接，所述轴承（115）内圈安装于所述芯轴（112）上，所述轴承（115）侧面设置固定件（116）；所述右端盖（113）设置于所述芯轴（112）右侧端面并且通过螺栓一（117）与所述芯轴（112）连接；所述左端盖（114）设置于所述芯轴（112）左侧端面并且通过螺栓二（118）与所述芯轴（112）连接。

4.根据权利要求3所述的用于防火铝复合板生产用压制机，其特征在于，所述压紧力检测机构（15）包括柔性传感器（151）、应变传感器（152）、导电滑环（153），所述柔性传感器（151）、应变传感器（152）、导电滑环（153）分别安装在压辊（11）上。

5.根据权利要求4所述的用于防火铝复合板生产用压制机，其特征在于，所述柔性传感器（151）粘贴于所述辊筒（111）外表面右侧并且沿周向均匀布置，所述柔性传感器（151）数量为4-12个；所述应变传感器（152）通过应变传感器安装平台（1521）安装在所述辊筒（111）外表面左侧；所述导电滑环（153）的内圈与所述芯轴（112）外圈接触并且通过紧定螺钉固定在所述芯轴（112）上，所述导电滑环（153）固定在所述芯轴（112）上，所述导电滑环（153）的外圈与所述辊筒（111）连接；所述导电滑环（153）与柔性传感器（151）电性连接。

6.根据权利要求5所述的用于防火铝复合板生产用压制机，其特征在于，所述压紧力检测机构（15）还包括总压力信号处理模块（154）、压力分布信号处理模块（155），所述总压力信号处理模块（154）与应变传感器（152）电性连接，所述压力分布信号处理模块（155）与导电滑环（153）电性连接；所述总压力信号处理模块（154）、压力分布信号处理模块（155）分别与PLC 控制器（41）通讯连接；所述PLC 控制器（41）接受工控机（42）的运行指令，所述运行指令结合压制机构（1）的压紧力设定和检测机构（3）实时图像，计算出压块（12）最佳运行状态并且通过压块伺服电机（14）驱动压块伺服电机（14）、驱动磁粉制动器（17）以来实现压紧力的调整。

7.根据权利要求1所述的用于防火铝复合板生产用压制机，其特征在于，所述传送装置（23）包括主动滚筒（231）、传动带（232）、从动滚筒（233）、改向滚筒（234）、托滚（235）、托辊（236）；所述主动滚筒（231）设置在传送装置（23）前端，所述伺服电机（22）设于主动滚筒（231）下方，并通过齿轮驱动主动滚筒（231）；所述从动滚筒（233）设置在传送装置（23）末端，所述从动滚筒（233）通过传动带（232）与主动滚筒（231）连接；所述改向滚筒（234）设置在传动带（232）靠近主动滚筒（231）一侧的下方，所述托滚（235）设置在传动带（232）另一侧下方；所述传动带（232）下设有一组托辊（236）。

8.根据权利要求1-7任一项所述用于防火铝复合板生产用压制机的控制方法，所述控制方法，包括如下步骤：

（1）传送机构（2）复位，复位完成以后，启动传送机构（2），开启光源（31），工控机（42）接收来自生产线的触发信号，工控机（42）发送PLC 控制器（41）启动信号；待压制防火铝复合板放置于所述传送装置（23）前端；PLC 控制器（41）通过伺服驱动器（21）开始控制伺服电机（22）带动传送装置（2）传动；

（2）通过若干个压制机构（1）对传送装置（2）上的待压制防火铝复合板进行压紧，每个所述压辊（11）上设置有压紧力检测机构（15），所述压紧力检测机构（15）包括柔性传感器（151）、应变传感器（152）、导电滑环（153）、总压力信号处理模块（154）、压力分布信号处理模块（155）；所述总压力信号处理模块（154）与应变传感器（152）电性连接，所述压力分布信号处理模块（155）与导电滑环（153）电性连接；所述总压力信号处理模块（154）、压力分布信号处理模块（155）分别与PLC 控制器（41）通讯连接；

（3）CCD摄像机（32）连续式拍照并且将采集的图像通过图像采集卡（34）传送到工控机（42）进行图像处理；经过工控机（42）的缺陷处理判断并且计算出位置偏移量，工控机（42）将位置偏移量数据发送给PLC 控制器（41），与此同时，所述PLC 控制器（41）还接受工控机（42）关于压制机构（1）的压紧力设定、压紧力检测机构（15）的实时压力信息，计算出压块（12）、磁粉制动器（17）最佳运行状态并且驱动压块伺服电机（14）、驱动磁粉制动器（17）以来实现压紧力的调整，实现跑偏纠正。

9.根据权利要求8所述用于防火铝复合板生产用压制机的控制方法，所述步骤（3）的图像处理，包括如下步骤：

（1）图像预处理：CCD摄像机（32）拍照并且将采集的图像通过图像采集卡（32）传送到工控机（42），工控机（42）先对图像进行滤波处理，滤波处理包括去除噪声、直方图均衡化、模板选取和图像变换操作，得到待配准图像；

（2） 特征提取：基于基准图像和待配准图像的自身特点，按照配准的要求以及要达到的目的，对待配准图像进行特征点提取操作；

（3）特征匹配：特征提取完成后，将基准图像和待配准图像中相对应的特征进行一一配对，不能配对的特征将其删除，计算基准图像和待配准图像两者关系的空间对应关系；

（4）模型参数估计：由基准图像和待配准图像间的空间对应关系，选取最能反映两幅图像间形变性质的图像转换，并且求出基准图像和待配准图像间的模型参数，求出变换模型；

（5）图像灰度差值：上述变换模型求出后，在图像的模型参数计算中，选用灰度差值的方法去除出现的浮点，实现图像处理。

10.根据权利要求8所述用于防火铝复合板生产用压制机的控制方法，所述步骤（3）的缺陷处理判断，包括如下步骤：

（1）建立偏移缺陷检测模型：基于YOLOv3框架，设计并且搭建了一个基于卷积神经网络的偏移缺陷检测模型；所述偏移缺陷检测模型的网络结构主要包括卷积层、批归一化处理层和跃层连接模块，其中，激活函数采用Leaky ReLu函数；

（2）缺陷判断：所述偏移缺陷检测模型将处理后的图像划分为SxS个大小相同的单元格，每个单元格分配3个锚点框，负责预测单元格中心的3个边界框，在3个不同尺度大小特征图上进行缺陷目标任务检测；所述偏移缺陷检测模型采用逻辑回归的方法为每个所述边界框预测，在进行类别预测时，采用Logistic函数作为分类器，然后采用平方和损失函数计算预测框定位误差、IOU误差以及分类误差作为最终损失，最终判断出偏移缺陷，并且计算出位置偏移量。

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