CN114054293A - 一种基于嵌入式的喷胶控制系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于嵌入式的喷胶控制系统及其使用方法，涉及喷胶控制技术领域，包括ARM硬件控制板卡、硬件系统和模块系统，所述硬件系统包括相机、送板传送带机构、显示器和X\Y\Z\U\V电机；所述模块系统包括基于Linux的多轴运动控制模块、基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块；本发明使用ARM硬件控制板卡代替传统的运动控制卡+工控机可实现的功能，通过基于Linux的多轴运动控制模块、基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块从软件层面上实现运动控制、视觉检测、人机交互功能，降低成本，解决传统喷胶控制系统成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及喷胶控制技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式的喷胶控制系统及其使用方法。
背景技术
喷胶设备是现代工业中新兴的自动化设备，可对不同尺寸和不同形状的产品进行喷胶，大多用于皮具、手袋、箱包、玩具、包装等行业，主要用于对PCB板进行胶水的自动喷涂；
传统喷胶机控制系统开发，硬件选用运动控制卡+工控机，成本在1万元人民币左右，成本较高，而且软件系统实现多轴运动控制算法是基于运动控制卡提供的函数接口，调用方式固化。无法灵活使用，因此，本发明提出一种基于嵌入式的喷胶控制系统及其使用方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于嵌入式的喷胶控制系统及其使用方法，该基于嵌入式的喷胶控制系统及其使用方法使用ARM硬件控制板卡代替传统的运动控制卡+工控机可实现的功能，通过基于Linux的多轴运动控制模块、基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块从软件层面上实现运动控制、视觉检测、人机交互功能，降低成本，解决传统喷胶控制系统成本高的问题。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于嵌入式的喷胶控制系统，包括ARM硬件控制板卡、硬件系统和模块系统，所述硬件系统包括相机、送板传送带机构、显示器和X\Y\Z\U\V电机；所述模块系统包括基于Linux的多轴运动控制模块、基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块；
所述ARM硬件控制板卡为主控中心，所述基于Linux的多轴运动控制模块用于X\Y\Z\U\V电机的运动控制，其中，X\Y\Z电机为三轴电机并组成X\Y\Z坐标控制喷胶路径，U\V电机控制所述送板传送带机构运行，所述基于QT的支持人机交互系统模块用于人机交互实现喷胶控制并在显示器上显示，所述基于Opencv的视觉检测模块连接摄像头，对喷胶效果质量把关。
进一步改进在于：所述基于Linux的多轴运动控制模块的控制功能包括基于ARM的三轴直线插补运动控制、三轴圆弧插补运动控制、可选择的基于T/S型变速算法设计、基于ARM输出电机运动所需的PWM脉冲信号以及电机正反转、使能GPIO信号的控制。
进一步改进在于：所述基于QT的支持人机交互系统模块的功能包括多线程控制喷胶流程、实时速度\实时位置监测显示、人机交互界面显示预设置喷胶路径以及实时运动轨迹、调用基于Linux的运动控制算法动态库实现多轴运动控制指令下达。
进一步改进在于：所述基于Opencv的视觉检测模块利用所述摄像头通过模板匹配的方法实现喷胶面积的检测。
进一步改进在于：所述ARM硬件控制板卡基于嵌入式的硬件板卡设计，该设计包括支持喷胶控制系统外设电路设计、基于ARM的核心板最小系统设计、DDR3拓扑结构、多电源管理系统、千兆网口电路、USB3.0电路、GPIO隔离电路设计。
进一步改进在于：所述模块系统具备根据项目需要剪裁系统、维持系统运行效率以及低功耗的需求，且模块系统使用Linux系统支持opencv库、支持基于QT的人机交互功能，并具备直接跨平台使用的功能。
一种基于嵌入式的喷胶控制系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：规划参数
在模块系统中，通过基于Linux的多轴运动控制模块设计喷胶路径轨迹，设置X\Y\Z\U\V电机的运行速度参数；
步骤二：传送板卡
X\Y\Z\U\V电机复位，检查送板传送带机构是否有待喷胶板卡，有，则U\V电机启动，控制送板传送带机构运行，传送待喷胶板卡；
步骤三：启动喷胶
检查送板传送带机构是否将待喷胶板卡送到待喷胶工位，是，则通过基于Linux的多轴运动控制模块启动X\Y\Z电机，进行喷胶；
步骤四：传送下工位
喷胶完成后，X\Y\Z电机复位，U\V电机启动控制送板传送带机构运行，将喷胶板卡送至下工位；
步骤五：喷胶检测
检查送板传送带机构是否将喷胶板卡送到检测工位，是，则通过基于Opencv的视觉检测模块连接摄像头，通过模板匹配的方法对喷胶质量检测；
步骤六：板卡分拣
检测合格，将喷胶板卡送入合格分拣箱，检测不合格，将喷胶板卡送入不合格分拣箱。
进一步改进在于：所述步骤二中，检查送板传送带机构是否有待喷胶板卡，否，则停止在X\Y\Z\U\V电机复位进程，等待上料板卡。
进一步改进在于：所述步骤三中，检查送板传送带机构是否将待喷胶板卡送到待喷胶工位，否，则U\V电机继续控制送板传送带机构运行，直至将待喷胶板卡送到待喷胶工位。
进一步改进在于：所述步骤五中，检查送板传送带机构是否将喷胶板卡送到检测工位，否，则U\V电机继续控制送板传送带机构运行，直至将喷胶板卡送至下工位。
本发明的有益效果为：
1、本发明使用ARM硬件控制板卡代替传统的运动控制卡+工控机可实现的功能，通过基于Linux的多轴运动控制模块、基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块从软件层面上实现运动控制、视觉检测、人机交互功能，降低成本，解决传统喷胶控制系统成本高的问题。
2、本发明基于嵌入式Linux系统的多核异构架构，支持直线插补算法、可选择T型/S型速度规划算法多轴联动控制技术，可以实现空间直线、圆弧、速度规划等算法研究，实现喷胶的平滑与均匀性的同时，增加基于opencv的视觉检测、人机交互等功能，解决传统喷胶控制系统运动控制关键算法不可调试的问题。
3、本发明可以根据项目需要剪裁系统、保证系统运行效率以及低功耗的需求，从而降低功耗，减少占用空间，由于使用的Linux系统支持opencv库、支持基于QT的人机交互系统设计功能，所以基于嵌入式的喷胶控制系统在硬件平台根据项目需求更换的条件下可以直接跨平台使用，方便后续的维护。
附图说明
图1为本发明的硬件系统示意图；
图2为本发明的模块系统示意图；
图3为本发明的使用方法流程图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
根据图1、2所示，本实施例提出了一种基于嵌入式的喷胶控制系统，包括ARM硬件控制板卡、硬件系统和模块系统，所述硬件系统包括相机、送板传送带机构、显示器和X\Y\Z\U\V电机；所述模块系统包括基于Linux的多轴运动控制模块、基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块；
所述ARM硬件控制板卡为主控中心，所述基于Linux的多轴运动控制模块用于X\Y\Z\U\V电机的运动控制，其中，X\Y\Z电机为三轴电机并组成X\Y\Z坐标控制喷胶路径，U\V电机控制所述送板传送带机构运行，所述基于QT的支持人机交互系统模块用于人机交互实现喷胶控制并在显示器上显示，所述基于Opencv的视觉检测模块连接摄像头，对喷胶效果质量把关。使用ARM硬件控制板卡代替传统的运动控制卡+工控机可实现的功能，通过基于Linux的多轴运动控制模块、基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块从软件层面上实现运动控制、视觉检测、人机交互功能，降低成本。
所述基于Linux的多轴运动控制模块的控制功能包括基于ARM的三轴直线插补运动控制、三轴圆弧插补运动控制、可选择的基于T/S型变速算法设计、基于ARM输出电机运动所需的PWM脉冲信号以及电机正反转、使能GPIO信号的控制。所述基于QT的支持人机交互系统模块的功能包括多线程控制喷胶流程、实时速度\实时位置监测显示、人机交互界面显示预设置喷胶路径以及实时运动轨迹、调用基于Linux的运动控制算法动态库实现多轴运动控制指令下达。所述基于Opencv的视觉检测模块利用所述摄像头通过模板匹配的方法实现喷胶面积的检测。基于嵌入式Linux系统的多核异构架构，支持直线插补算法、可选择T型/S型速度规划算法多轴联动控制技术，可以实现空间直线、圆弧、速度规划等算法研究，实现喷胶的平滑与均匀性的同时，增加基于opencv的视觉检测、人机交互等功能，解决传统喷胶控制系统运动控制关键算法不可调试的问题。
所述ARM硬件控制板卡基于嵌入式的硬件板卡设计，该设计包括支持喷胶控制系统外设电路设计、基于ARM的核心板最小系统设计、DDR3拓扑结构、多电源管理系统、千兆网口电路、USB3.0电路、GPIO隔离电路设计。整个板卡大小为180*200mm大小，一个板卡代替传统喷胶控制系统使用的运动控制卡+工控机功能。
所述模块系统具备根据项目需要剪裁系统、维持系统运行效率以及低功耗的需求，且模块系统使用Linux系统支持opencv库、支持基于QT的人机交互功能，并具备直接跨平台使用的功能。从而降低功耗，减少占用空间，方便后续的维护。
实施例二
根据图3所示，本实施例提出了一种基于嵌入式的喷胶控制系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：规划参数
在模块系统中，通过基于Linux的多轴运动控制模块设计喷胶路径轨迹，设置X\Y\Z\U\V电机的运行速度参数；可以进行ARM的三轴直线插补运动控制、三轴圆弧插补运动控制、可选择的基于T/S型变速算法设计、基于ARM输出电机运动所需的PWM脉冲信号以及电机正反转、使能GPIO信号的控制；
步骤二：传送板卡
X\Y\Z\U\V电机复位，检查送板传送带机构是否有待喷胶板卡，有，则U\V电机启动，控制送板传送带机构运行，传送待喷胶板卡，否，则停止在X\Y\Z\U\V电机复位进程，等待上料板卡；
步骤三：启动喷胶
检查送板传送带机构是否将待喷胶板卡送到待喷胶工位，是，则通过基于Linux的多轴运动控制模块启动X\Y\Z电机，进行喷胶，否，则U\V电机继续控制送板传送带机构运行，直至将待喷胶板卡送到待喷胶工位；
步骤四：传送下工位
喷胶完成后，X\Y\Z电机复位，U\V电机启动控制送板传送带机构运行，将喷胶板卡送至下工位；
步骤五：喷胶检测
检查送板传送带机构是否将喷胶板卡送到检测工位，是，则通过基于Opencv的视觉检测模块连接摄像头，通过模板匹配的方法对喷胶质量检测，否，则U\V电机继续控制送板传送带机构运行，直至将喷胶板卡送至下工位；基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块从软件层面上实现运动控制、视觉检测、人机交互功能；
步骤六：板卡分拣
检测合格，将喷胶板卡送入合格分拣箱，检测不合格，将喷胶板卡送入不合格分拣箱。
本发明使用ARM硬件控制板卡代替传统的运动控制卡+工控机可实现的功能，通过基于Linux的多轴运动控制模块、基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块从软件层面上实现运动控制、视觉检测、人机交互功能，降低成本，解决传统喷胶控制系统成本高的问题。且本发明基于嵌入式Linux系统的多核异构架构，支持直线插补算法、可选择T型/S型速度规划算法多轴联动控制技术，可以实现空间直线、圆弧、速度规划等算法研究，实现喷胶的平滑与均匀性的同时，增加基于opencv的视觉检测、人机交互等功能，解决传统喷胶控制系统运动控制关键算法不可调试的问题。同时，本发明可以根据项目需要剪裁系统、保证系统运行效率以及低功耗的需求，从而降低功耗，减少占用空间，由于使用的Linux系统支持opencv库、支持基于QT的人机交互系统设计功能，所以基于嵌入式的喷胶控制系统在硬件平台根据项目需求更换的条件下可以直接跨平台使用，方便后续的维护。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种基于嵌入式的喷胶控制系统，包括ARM硬件控制板卡、硬件系统和模块系统，其特征在于：所述硬件系统包括相机、送板传送带机构、显示器和X\Y\Z\U\V电机；所述模块系统包括基于Linux的多轴运动控制模块、基于Opencv的视觉检测模块、基于QT的支持人机交互系统模块；
所述ARM硬件控制板卡为主控中心，所述基于Linux的多轴运动控制模块用于X\Y\Z\U\V电机的运动控制，其中，X\Y\Z电机为三轴电机并组成X\Y\Z坐标控制喷胶路径，U\V电机控制所述送板传送带机构运行，所述基于QT的支持人机交互系统模块用于人机交互实现喷胶控制并在显示器上显示，所述基于Opencv的视觉检测模块连接摄像头，对喷胶效果质量把关。
2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式的喷胶控制系统，其特征在于：所述基于Linux的多轴运动控制模块的控制功能包括基于ARM的三轴直线插补运动控制、三轴圆弧插补运动控制、可选择的基于T/S型变速算法设计、基于ARM输出电机运动所需的PWM脉冲信号以及电机正反转、使能GPIO信号的控制。
3.根据权利要求2所述的一种基于嵌入式的喷胶控制系统，其特征在于：所述基于QT的支持人机交互系统模块的功能包括多线程控制喷胶流程、实时速度\实时位置监测显示、人机交互界面显示预设置喷胶路径以及实时运动轨迹、调用基于Linux的运动控制算法动态库实现多轴运动控制指令下达。
4.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式的喷胶控制系统，其特征在于：所述基于Opencv的视觉检测模块利用所述摄像头通过模板匹配的方法实现喷胶面积的检测。
5.根据权利要求4所述的一种基于嵌入式的喷胶控制系统，其特征在于：所述ARM硬件控制板卡基于嵌入式的硬件板卡设计，该设计包括支持喷胶控制系统外设电路设计、基于ARM的核心板最小系统设计、DDR3拓扑结构、多电源管理系统、千兆网口电路、USB3.0电路、GPIO隔离电路设计。
6.根据权利要求5所述的一种基于嵌入式的喷胶控制系统，其特征在于：所述模块系统具备根据项目需要剪裁系统、维持系统运行效率以及低功耗的需求，且模块系统使用Linux系统支持opencv库、支持基于QT的人机交互功能，并具备直接跨平台使用的功能。
7.一种基于嵌入式的喷胶控制系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：规划参数
在模块系统中，通过基于Linux的多轴运动控制模块设计喷胶路径轨迹，设置X\Y\Z\U\V电机的运行速度参数；
步骤二：传送板卡
X\Y\Z\U\V电机复位，检查送板传送带机构是否有待喷胶板卡，有，则U\V电机启动，控制送板传送带机构运行，传送待喷胶板卡；
步骤三：启动喷胶
检查送板传送带机构是否将待喷胶板卡送到待喷胶工位，是，则通过基于Linux的多轴运动控制模块启动X\Y\Z电机，进行喷胶；
步骤四：传送下工位
喷胶完成后，X\Y\Z电机复位，U\V电机启动控制送板传送带机构运行，将喷胶板卡送至下工位；
步骤五：喷胶检测
检查送板传送带机构是否将喷胶板卡送到检测工位，是，则通过基于Opencv的视觉检测模块连接摄像头，通过模板匹配的方法对喷胶质量检测；
步骤六：板卡分拣
检测合格，将喷胶板卡送入合格分拣箱，检测不合格，将喷胶板卡送入不合格分拣箱。
8.根据权利要求7所述的一种基于嵌入式的喷胶控制系统的使用方法，其特征在于：所述步骤二中，检查送板传送带机构是否有待喷胶板卡，否，则停止在X\Y\Z\U\V电机复位进程，等待上料板卡。
9.根据权利要求8所述的一种基于嵌入式的喷胶控制系统的使用方法，其特征在于：所述步骤三中，检查送板传送带机构是否将待喷胶板卡送到待喷胶工位，否，则U\V电机继续控制送板传送带机构运行，直至将待喷胶板卡送到待喷胶工位。
10.根据权利要求9所述的一种基于嵌入式的喷胶控制系统的使用方法，其特征在于：所述步骤五中，检查送板传送带机构是否将喷胶板卡送到检测工位，否，则U\V电机继续控制送板传送带机构运行，直至将喷胶板卡送至下工位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220218 |