CN117030727A - 一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其中装置部分包括传输流水线、激光检测模块、打光模块、图像采集模块、速度检测模块、安装架以及处理模块；安装架相对传输流水线设置；安装架包括上下两层，其中下层安装架与外部支撑结构固定连接，上层安装架滑动设置于下层安装架上，在上层安装架与下层安装架之间还设置有驱动模块；激光检测模块以及速度检测模块均设置于安装架上；打光模块和图像采集模块靠近传输流水线的位置，图像采集模块朝向布匹；处理模块分别与激光检测模块以及图像采集模块连接；本发明提高了传输流水线的自动化程度，避免了人工检测布匹接缝缺陷，也避免了布匹和胶水散发的有毒气体对人员的危害。

Description

一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法
技术领域
本发明涉及点激光检测领域，特别是涉及一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法。
背景技术
合成革是一种需要在布匹表面图上染料的人造革。在现有的生产技术中，涂染料的过程都是将染料通过压刀刮到布匹表面，其中刮刀与布匹保持一定的距离；为了保证布匹流水线的连续性，还会将相邻的布匹之间通过接头连接，当接头通过刮刀的时候，需要让刮刀抬升一定距离，避免布匹的接头部分被刮刀卡断。在当前的工厂中，刮刀的抬起和放下的时机都是通过人工观察接头位置以及人工操控跳刀按键来实现的。
在人工操控跳刀按键的过程中，由于布匹的颜色单一或者颜色丰富、布匹颜色和接头的颜色相近、流水线传输速度不稳定等问题，均容易导致人眼产生视觉疲劳，影响对跳刀时机的判断。另一方面在遭遇换人，或者其他离岗的情况，容易导致误触发、漏检的工程事故，造成工厂的生产进度严重延迟，财产的严重损失。而且人工操控跳刀需要充足的经验，因为流水线是在持续的运行的，其中接缝的宽度大概为1-2CM，如果跳刀过早会导致靠近接缝的合成革部分没有涂胶或者染料，跳刀过晚又会导致接头被切断，扯断布匹。
再者，根据接缝和布匹流水线的角度，理想情况是呈90度的夹角，但是有些时候布匹接缝的角度可能会有10多度的偏差，这样控制固定距离跳刀的效果不理想，容易在接缝开始或者结束的位置被刮刀干涉。因此需要一种机器视觉算法来帮助实现对接缝的检测，辅助判断跳刀的时机。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制装置，包括传输流水线、激光检测模块、打光模块、图像采集模块、速度检测模块、安装架以及处理模块；其中安装架相对传输流水线设置；安装架包括上下两层，其中下层安装架与外部支撑结构固定连接，上层安装架滑动设置于下层安装架上，在上层安装架与下层安装架之间还设置有驱动模块，驱动模块用于控制上层安装架相对下层安装架的位移；激光检测模块以及速度检测模块均设置于安装架上；打光模块和图像采集模块靠近传输流水线的位置，图像采集模块朝向布匹，打光模块用于为图像采集模块打光；处理模块分别与激光检测模块以及图像采集模块连接。
进一步的，所述传输流水线包括滚筒；通过滚筒的转动实现对布匹的带动；安装架共两个，两个安装架并排设置，其中两个安装架分别对应滚筒的左部分和右部分。
进一步的，所述安装架上的驱动模块为丝杠传动结构，其中丝杠传动结构中的丝杠的固定设置于下层安装架上，丝杠的一端还与电机连接；丝杠传动结构中的滑块与上层安装架固定连接；随着电机的转动，滑块会带动上层安装架和下层安装架之间产生相对移动。
一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，包括如下步骤：
步骤1：启动出动处理模块，完成系统自检和数据初始化；
步骤2：通过激光检测模块判断布匹的左右两侧边缘是否越界；若未越界则记录布匹的左右两侧边缘；否者标记为对应边缘越界，结束步骤；
步骤3：通过速度检测模块的滚轮编码器获取布匹的运动速度；
步骤4：通过激光检测模块判断是否感应到布匹高度突变部位；若检测高度突变部位，则进入步骤5；否则，返回步骤3；
步骤5：通过激光检测模块的检测数值差，判断高度突变部位的成因，包括接缝以及瑕疵；若判断为接缝，则进入步骤6；若判断为瑕疵，则控制相图像采集模块采集瑕疵部位的图像，并记录瑕疵部位的位置和拍照时间，返回步骤3；
步骤6：处理模块根据布匹的传输速度、挂刀到激光检测模块的传输距离、激光检测模块的检测值以及补偿值，获得刮刀的抬起时间点、抬起高度以及抬刀保持时间；并控制刮刀动作；
步骤7：相机模块采集刮刀抬起后的图像，并传输到处理模块；
步骤8：处理模块获取刮刀抬起后的图像，对图像进行标定，获得刮刀抬起动作的补偿，包括抬刀保持时间的补偿值，返回步骤3。
进一步的，所述步骤2中，判断布匹的左右两侧边缘是否越界，包括如下步骤：
步骤21：安装架上的纠偏模块是否接收到信号；若收到信号，则进入步骤22；若未收到信号，则返回步骤21；
步骤22：纠偏模块收到信号，判断为左部分安装架的纠偏模块还是右部分安装架的纠偏模块；若为左部分安装架的纠偏模块，则进入步骤23；若为右部分安装架的纠偏模块，则进入步骤24；
步骤23：左部分安装架上的纠偏模块接收到信号输入，则启动左部分安装架上的丝杠传动结构，控制上层安装架移动，通过上层安装架上的纠偏模块判断是否检测到左侧布匹边缘；若检测到左侧布匹边缘，则控制丝杠传动结构，使得左侧布匹边缘位于纠偏模块的两个纠偏传感器的检测部位之间，进入步骤24；若没有检测到左侧布匹边缘，则进入步骤27；
步骤24：根据丝杠传动结构的传动长度获取左侧边缘的位置，并记录，进入步骤211；
步骤25：右部分安装架上的纠偏模块接收到信号输入，则启动右部分安装架上的丝杠传动结构，控制上层安装架移动，通过上层安装架上的纠偏模块判断是否检测到右侧布匹边缘；若检测到右侧布匹边缘，则控制丝杠传动结构，使得右侧布匹边缘位于纠偏模块的两个纠偏传感器的检测部位之间，进入步骤26；若没有检测到左侧布匹边缘，则进入步骤27；
步骤26：根据丝杠传动结构的传动长度获取左侧边缘的位置，并记录，进入步骤211；
步骤27：没有检测到某一侧的布匹边缘，继续检测该侧的布匹边缘，若持续设定时长都没有检测到布匹边缘则进行报警，并进入步骤28；
步骤28：持续设定时长没有检测到一侧的边缘，则判断该侧是否检测到布匹；若检测到布匹，则进入步骤29；若未检测到布匹，则进入步骤210；
步骤29：在该侧检测到布匹但未检测到边缘，则判断另一侧是否检测到布匹；若另一侧的布匹未检测到，则认为布匹在该侧边缘越界，结束步骤；若另一侧检测到布匹，则认为传感器故障，结束步骤；
步骤210：在该侧未检测到布匹及布匹边缘，则判断另一侧是否检测到布匹；若另一侧的布匹未检测到，则认为传感器故障或者布匹未传输，结束步骤；若另一侧的布匹被检测到，则认为布匹在另一侧边缘越界，结束步骤；
步骤211：获取布匹另一侧边缘的位置，并通过两侧边缘位置换算获得布匹宽度，结束步骤。
进一步的，所述步骤4中判断是否感应到布匹高度突变部位的过程包括如下步骤：
步骤41：记录同一侧的安装架上的两个激光检测模块检测的高度信号值；
步骤42：将同一侧安装架上的两个激光检测模块作差获得布匹高度；
步骤43：判断布匹高度的值是否发生突变；若发生突变，则进入步骤44；否则，返回步骤41；
步骤44：判断布匹高度的突变区域的幅度和宽度是否满足设定要求；若满足设定要求，则记录突变区域的布匹信号，结束步骤；若不满足设定要求，则返回步骤41。
进一步的，所述步骤5中判断布匹突变部位的成因，包括如下步骤：
步骤51：获得布匹高度的突变区域，将布匹高度差值存入PLC存储位；其中在突变区域中，每个布匹高度数据都进行保存，并且编号，直到存储到设定的编号上限，则重新开始编号；
步骤52：利用PLC存储位中的相邻值作差得到A，然后再除以相邻值采样周期，计算布匹高度变化波形的突变点k；其中布匹高度变化波形的突变点表示波形由负转正的时候，也就是布匹高度最高的时候；
步骤53：根据突变点k所处的时间轴，获得对应时刻的布匹高度；
步骤54：根据设定的接缝宽度，在突变点k的前后各取x个突变区域采样点；
步骤55：获得步骤54中采样点部分对应的布匹高度波形的积分面积；
步骤56：判断突变区域的信号宽度是否大于设定的接缝宽度A；若是，则进入步骤57；否则，进入步骤510；
步骤57：判断突变区域的突变点k对应的布匹高度是否大于设定接缝高度L；若是，则进入步骤58；否则，进入步骤510；
步骤58：判断步骤55获得的积分面积是否大于设定值M；若是，则进入步骤59；否则，进入步骤510；
步骤59：判断左右两侧的安装架是否在设定时长T内检测到布匹高度的突变；若是，则认为布匹高度的突变区域为接缝，结束步骤；否则，进入步骤510；
步骤510：布匹高度的突变区域为瑕疵，结束步骤。
进一步的，所述步骤6中控制刮刀动作包括如下步骤：
步骤61：布匹高度变化判断为接缝，根据布匹的传输速度以及挂刀到激光检测模块的传输距离，获得刮刀的抬起时间；
步骤62：根据左侧安装架和右侧安装架检测到接缝的时间差，结合两者的间距，获得接缝的角度；
步骤63：根据接缝的角度以及布匹的宽度，获得接缝在布匹传输方向上的投影长度；
步骤64：根据布匹传输方向上的投影长度以及布匹的传输速度，获得抬刀保持时间；
步骤65：根据检测的布匹高度获得刮刀抬起高度；
步骤66：对获得的抬刀保持时间进行补偿，并根据补偿后的数值，结合刮刀的抬起时间、刮刀抬起高度，控制刮刀动作。
进一步的，所述处理模块获得刮刀抬起动作的补偿值获取具体包括如下步骤：
步骤81：图像采集模块获得图像并传输到处理模块进行存储记录；
步骤82：根据左侧安装架和右侧安装架检测到接缝的时间差，结合两者的间距，获得接缝的角度；
步骤83：根据接缝的角度获得抬刀保持时间的计算补偿值。
本发明的有益效果为：
通过在安装架上设置激光检测模块，并且激光检测模块朝向布匹，实现对布匹传输的检测，提高传输流水线的自动化程度，避免了人工检测缺陷，也避免了布匹和胶水散发的有毒气体对人员的危害；
通过对同一个安装架上的两个激光检测模块检测的数值进行作差，获得布匹高度，并对布匹高度的变化进行监测，获得突变区域，进而获得布匹的接缝或瑕疵；
通过接缝的角度获取刮刀抬起动作的补偿值，形成闭环控制，保证抬刀动作的准确性；
通过对布匹的边缘检测，对布匹出界和布匹未传输等情况进行及时的报警。
附图说明
图1为本发明实施例一的装置结构示意图；
图2为本发明实施例一的装置结构示意图二；
图3为本发明实施例一的检测接缝流程图；
图4为本发明实施例一的布匹高度突变部位成因判断流程图；
图5为本发明实施例一的控制刮刀动作流程图；
图6为本发明实施例一的补偿值获取流程图；
图7为本发明实施例一的布匹和刮刀、激光检测模块的关系示意图；
图8为本发明实施例一的布匹接缝倾斜时的示意图；
图9为本发明实施例一的刮刀抬起时间补偿值获取流程图。
附图标识说明：传输流水线1、激光检测模块2、安装架3、上层安装架31、下层安装架32、驱动模块33、纠偏模块34、纠偏传感器341、图像采集模块4、刮刀5。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一：
如图1、2所示，一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制装置，包括传输流水线1、激光检测模块2、打光模块、图像采集模块4、速度检测模块、安装架3以及处理模块；其中安装架相对传输流水线设置；安装架包括上下两层，其中下层安装架32与外部支撑结构固定连接，上层安装架31滑动设置于下层安装架32上，在上层安装架与下层安装架之间还设置有驱动模块33，驱动模块33用于控制上层安装架相对下层安装架的位移；激光检测模块以及速度检测模块均设置于安装架上；打光模块和图像采集模块靠近传输流水线的位置，图像采集模块4朝向布匹，打光模块用于为图像采集模块打光；处理模块分别与激光检测模块以及图像采集模块连接。
所述传输流水线包括滚筒；在传输流水线上通过滚筒的转动实现对布匹的带动。其中布匹在传输过程中都会与滚筒进行面接触，其一保证布匹的张紧，避免布匹褶皱，其二增强布匹与滚筒摩擦力，避免布匹在传输过程中打滑。在本例中安装架设置于传输流水线上的一处滚筒部位，并且该滚筒与刮刀5间隔设定的传输长度。
所述安装架共两个，两个安装架并排设置，其中两个安装架分别对应滚筒的左部分和右部分。安装架上的驱动模块为丝杠传动结构，其中丝杠传动结构中的丝杠的固定设置于下层安装架上，丝杠的一端还与电机连接；丝杠传动结构中的滑块与上层安装架固定连接。随着电机的转动，滑块会带动上层安装架和下层安装架之间产生相对移动，便于下层安装架上的激光检测模块追踪布匹的边缘。
所述激光检测模块包括高精度点激光，在本例中激光检测模块共四个，四个激光检测模块分别设置于两个安装架的上下层；其中位于上层的激光检测模块靠近滚筒的中部设置，用于检测到布匹的距离，便于发现接缝部位；位于下层的两个激光检测模块靠近滚筒的两端设置，用于检测到滚筒的距离。对激光检测模块的距离值做差就能够获得布匹的厚度。需要说明的是四个激光检测模块在布匹上的检测部位位于同一直线，并且该直线与布匹的传输方向相垂直。
所述打光模块包括工业光源，打光模块朝向布匹。
所述速度检测模块包括滚轮编码器，用于检测布匹的传输速度。
所述图像采集模块4包括视觉相机，图像采集模块采集的图像传输到处理模块，在本例中处理模块为电脑；图像采集模块用于采集图像。在本例中图像采集模块朝向刮刀5和布匹的间隙区域。
所述安装架上还设置有纠偏模块34，其中纠偏模块34设置于上层安装架的边缘，纠偏模块位于上层安装架上靠近布匹边缘的一端，比如对应滚筒左部分的上层安装架上的纠偏模块位于最左侧。一个纠偏模块包括两个纠偏传感器341，其中一个设置于内侧，另一个设置于外侧，一个纠偏模块的两个纠偏传感器341间隔设定距离，并且均朝向布匹。
如图3-9所示，一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，包括如下步骤：
步骤1：启动出动处理模块，完成系统自检和数据初始化；
步骤2：通过激光检测模块判断布匹的左右两侧边缘是否越界；若未越界则记录布匹的左右两侧边缘；否者标记为对应边缘越界，结束步骤；
步骤3：通过速度检测模块的滚轮编码器获取布匹的运动速度；
步骤4：通过激光检测模块判断是否感应到布匹高度突变部位；若检测高度突变部位，则进入步骤5；否则，返回步骤3；
步骤5：通过激光检测模块的检测数值差，判断高度突变部位的成因，包括接缝以及瑕疵；若判断为接缝，则进入步骤6；若判断为瑕疵，则控制相图像采集模块采集瑕疵部位的图像，并记录瑕疵部位的位置和拍照时间，返回步骤3；
步骤6：处理模块根据布匹的传输速度、挂刀到激光检测模块的传输距离、激光检测模块的检测值以及补偿值等，获得刮刀的抬起时间点、抬起高度以及抬刀保持时间；并控制刮刀动作；
步骤7：相机模块采集刮刀抬起后的图像，并传输到处理模块；
步骤8：处理模块获取刮刀抬起后的图像，对图像进行标定，获得刮刀抬起动作的补偿，包括抬刀保持时间的补偿值，返回步骤3。
所述步骤2中，判断布匹的左右两侧边缘是否越界，包括如下步骤：
步骤21：安装架上的纠偏模块是否接收到信号；若收到信号，则进入步骤22；若未收到信号，则返回步骤21；
步骤22：纠偏模块收到信号，判断为左部分安装架的纠偏模块还是右部分安装架的纠偏模块；若为左部分安装架的纠偏模块，则进入步骤23；若为右部分安装架的纠偏模块，则进入步骤24；
步骤23：左部分安装架上的纠偏模块接收到信号输入，则启动左部分安装架上的丝杠传动结构，控制上层安装架移动，通过上层安装架上的纠偏模块判断是否检测到左侧布匹边缘；若检测到左侧布匹边缘，则控制丝杠传动结构，使得左侧布匹边缘位于纠偏模块的两个纠偏传感器的检测部位之间，进入步骤24；若没有检测到左侧布匹边缘，则进入步骤27；
步骤24：根据丝杠传动结构的传动长度获取左侧边缘的位置，并记录，进入步骤211；
步骤25：右部分安装架上的纠偏模块接收到信号输入，则启动右部分安装架上的丝杠传动结构，控制上层安装架移动，通过上层安装架上的纠偏模块判断是否检测到右侧布匹边缘；若检测到右侧布匹边缘，则控制丝杠传动结构，使得右侧布匹边缘位于纠偏模块的两个纠偏传感器的检测部位之间，进入步骤26；若没有检测到左侧布匹边缘，则进入步骤27；
步骤26：根据丝杠传动结构的传动长度获取左侧边缘的位置，并记录，进入步骤211；
步骤27：没有检测到某一侧的布匹边缘，继续检测该侧的布匹边缘，若持续设定时长都没有检测到布匹边缘则进行报警，并进入步骤28；在本例中设定时长为1分钟；
步骤28：持续设定时长没有检测到一侧的边缘，则判断该侧是否检测到布匹；若检测到布匹，则进入步骤29；若未检测到布匹，则进入步骤210；
步骤29：在该侧检测到布匹但未检测到边缘，则判断另一侧是否检测到布匹；若另一侧的布匹未检测到，则认为布匹在该侧边缘越界，结束步骤；若另一侧检测到布匹，则认为传感器故障，结束步骤；
步骤210：在该侧未检测到布匹及布匹边缘，则判断另一侧是否检测到布匹；若另一侧的布匹未检测到，则认为传感器故障或者布匹未传输，结束步骤；若另一侧的布匹被检测到，则认为布匹在另一侧边缘越界，结束步骤；
步骤211：获取布匹另一侧边缘的位置，并通过两侧边缘位置换算获得布匹宽度，结束步骤。
所述步骤211中，还会将换算的布匹宽度与输入的布匹宽度设定值进行比较，若差值大于设定正阈值，则认为传感器异常，进行报警；若差值小于设定负阈值，则认为布匹卷边，进行报警。
所述步骤4中判断是否感应到布匹高度突变部位的过程包括如下步骤：
步骤41：记录同一侧的安装架上的两个激光检测模块检测的高度信号值；
步骤42：将同一侧安装架上的两个激光检测模块作差获得布匹高度；
步骤43：判断布匹高度的值是否发生突变；若发生突变，则进入步骤44；否则，返回步骤41；
步骤44：判断布匹高度的突变区域的幅度和宽度是否满足设定要求；若满足设定要求，则记录突变区域的布匹信号，结束步骤；若不满足设定要求，则返回步骤41。
所述步骤5中判断布匹突变部位的成因，包括如下步骤：
步骤51：获得布匹高度的突变区域，将布匹高度差值存入PLC存储位；其中在突变区域中，每个布匹高度数据都进行保存，并且编号，直到存储到设定的编号上限，则重新开始编号；
步骤52：利用PLC存储位中的相邻值作差得到A，然后再除以相邻值采样周期，计算布匹高度变化波形的突变点k；其中布匹高度变化波形的突变点表示波形由负转正的时候，也就是布匹高度最高的时候；
步骤53：根据突变点k所处的时间轴，获得对应时刻的布匹高度；
步骤54：根据设定的接缝宽度，在突变点k的前后各取x个突变区域采样点；
步骤55：获得步骤54中采样点部分对应的布匹高度波形的积分面积；
步骤56：判断突变区域的信号宽度是否大于设定的接缝宽度A；若是，则进入步骤57；否则，进入步骤510；
步骤57：判断突变区域的突变点k对应的布匹高度是否大于设定接缝高度L；若是，则进入步骤58；否则，进入步骤510；
步骤58：判断步骤55获得的积分面积是否大于设定值M；若是，则进入步骤59；否则，进入步骤510；
步骤59：判断左右两侧的安装架是否在设定时长T内检测到布匹高度的突变；若是，则认为布匹高度的突变区域为接缝，结束步骤；否则，进入步骤510；
步骤510：布匹高度的突变区域为瑕疵，结束步骤。
所述步骤6中控制刮刀动作包括如下步骤：
步骤61：布匹高度变化判断为接缝，根据布匹的传输速度以及挂刀到激光检测模块的传输距离，获得刮刀的抬起时间；
步骤62：根据左侧安装架和右侧安装架检测到接缝的时间差，结合两者的间距，获得接缝的角度；
步骤63：根据接缝的角度以及布匹的宽度，获得接缝在布匹传输方向上的投影长度；
步骤64：根据布匹传输方向上的投影长度以及布匹的传输速度，获得抬刀保持时间；
步骤65：根据检测的布匹高度获得刮刀抬起高度；
步骤66：对获得的抬刀保持时间进行补偿，并根据补偿后的数值和刮刀的抬起时间、刮刀抬起高度，控制刮刀动作。
所述步骤65中布匹高度为布匹高度变化波形中的最高高度。
在步骤6中，刮刀的抬起时间点t通过下式进行计算：
其中，S表示激光检测模块检测的布匹位置到刮刀位置的传输距离；b表示设定的接缝前后不涂胶部分宽度，也就是刮刀抬起时布匹运动的距离；V表示布匹传输速度；t表示激光检测模块检测到接缝到刮刀抬起的间隔时间。
所述步骤8中处理模块获得刮刀抬起动作的补偿，在本例中包括刮刀抬起时间的补偿值，补偿值的获取具体包括如下步骤：
步骤81：图像采集模块获得图像并传输到处理模块进行存储记录；
步骤82：根据左侧安装架和右侧安装架检测到接缝的时间差，结合两者的间距，获得接缝的角度；
步骤83：根据接缝的角度获得抬刀保持时间的计算补偿值。
所述步骤83中，通过如下过程获得抬刀保持时间的计算补偿值：
首先获取左侧安装架上层的右激光检测模块与右侧安装架上层的激光检测模块的间距AB，以及检测到接缝的时间差Δt；其中间距AB可以通过驱动模块传动距离获取；
通过时间差Δt和布匹传输速度V，获得两侧的激光检测模块检测到接缝时的距离差值AF：
AF＝Δt*V
根据距离差值AF以及设定的布匹宽度ED，获得接缝在传输方向上的投影长度CD：
根据投影长度CD，获得补偿距离L为：
L＝(CD+b)-H视
其中，H视表示通过视觉计算获得的抬刀期间布匹运动长度，也就是布匹接缝前后的未涂胶区域长度；最终获得抬刀时间补偿值t补为：
在实施过程中，在上一次的抬刀保持时间的基础上，引入接缝的角度因素，实现对抬刀时间的补偿，保证抬刀时间准确。
所述抬刀期间的布匹运动长度的获取包括如下步骤：
步骤831：处理模块获取刮刀落下后的布匹图像；
步骤832：对图像进行预处理，包括均值滤波处理、动态阈值处理等；
步骤833：提取图像中的亮区域，并获得亮区域的骨架；其中骨架区域包括刮刀抬起后涂胶区域与非涂胶区域的分界线以及接缝线；
步骤834：将骨架拟合为直线，并获得直线的法向量；
步骤835：判断获得的图像中包含的直线数量；若包含0条或一条直线，则返回步骤831；若包含两条直线，则进入步骤836：若包含三条直线，说明接缝线的骨架拟合直线也被提取了，则去除位于中间的第二条直线，进入步骤836；
步骤836：获取图像上的两条直线，并根据法向量获得两条直线的间距；
步骤837：根据图像中直线间距以及图像与实际场景的比例关系，获得实际的抬刀期间布匹运动长度，结束步骤。
在步骤833中，因为接缝的宽度、高度等都存在区别，所以接缝线图像的骨架不一定能够提取到；若提取到接缝区域的骨架，则认为是干扰，并在步骤835中进行去除。
以上描述仅是本发明的一个具体实例，不构成对本发明的任何限制。显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修改和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其特征在于，运用权利要求1所述的闭环控制装置，包括如下步骤：
步骤1：启动出动处理模块，完成系统自检和数据初始化；
步骤2：通过激光检测模块判断布匹的左右两侧边缘是否越界；若未越界则记录布匹的左右两侧边缘；否者标记为对应边缘越界，结束步骤；
步骤3：通过速度检测模块的滚轮编码器获取布匹的运动速度；
步骤4：通过激光检测模块判断是否感应到布匹高度突变部位；若检测高度突变部位，则进入步骤5；否则，返回步骤3；
步骤5：通过激光检测模块的检测数值差，判断高度突变部位的成因，包括接缝以及瑕疵；若判断为接缝，则进入步骤6；若判断为瑕疵，则控制相图像采集模块采集瑕疵部位的图像，并记录瑕疵部位的位置和拍照时间，返回步骤3；
步骤6：处理模块根据布匹的传输速度、刮刀到激光检测模块的传输距离、激光检测模块的检测值以及补偿值，获得刮刀的抬起时间点、抬起高度以及抬刀保持时间；并控制刮刀动作；
在步骤6中，刮刀的抬起时间点t通过下式进行计算：
其中，S表示激光检测模块检测的布匹位置到刮刀位置的传输距离；b表示设定的接缝前后不涂胶部分宽度，也就是刮刀抬起时布匹运动的距离；V表示布匹传输速度；t表示激光检测模块检测到接缝到刮刀抬起的间隔时间；
步骤7：相机模块采集刮刀抬起后的图像，并传输到处理模块；
步骤8：处理模块获取刮刀抬起后的图像，对图像进行标定，获得刮刀抬起动作的补偿，包括抬刀保持时间的补偿值，返回步骤3。
2.根据权利要求1所述的一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其特征在于，所述步骤2中，判断布匹的左右两侧边缘是否越界，包括如下步骤：
步骤21：安装架上的纠偏模块是否接收到信号；若收到信号，则进入步骤22；
若未收到信号，则返回步骤21；
步骤22：纠偏模块收到信号，判断为左部分安装架的纠偏模块还是右部分安装架的纠偏模块；若为左部分安装架的纠偏模块，则进入步骤23；若为右部分安装架的纠偏模块，则进入步骤24；
步骤23：左部分安装架上的纠偏模块接收到信号输入，则启动左部分安装架上的丝杠传动结构，控制上层安装架移动，通过上层安装架上的纠偏模块判断是否检测到左侧布匹边缘；若检测到左侧布匹边缘，则控制丝杠传动结构，使得左侧布匹边缘位于纠偏模块的两个纠偏传感器的检测部位之间，进入步骤24；若没有检测到左侧布匹边缘，则进入步骤27；
步骤24：根据丝杠传动结构的传动长度获取左侧边缘的位置，并记录，进入步骤211；
步骤25：右部分安装架上的纠偏模块接收到信号输入，则启动右部分安装架上的丝杠传动结构，控制上层安装架移动，通过上层安装架上的纠偏模块判断是否检测到右侧布匹边缘；若检测到右侧布匹边缘，则控制丝杠传动结构，使得右侧布匹边缘位于纠偏模块的两个纠偏传感器的检测部位之间，进入步骤26；若没有检测到左侧布匹边缘，则进入步骤27；
步骤26：根据丝杠传动结构的传动长度获取左侧边缘的位置，并记录，进入步骤211；
步骤27：没有检测到某一侧的布匹边缘，继续检测该侧的布匹边缘，若持续设定时长都没有检测到布匹边缘则进行报警，并进入步骤28；
步骤28：持续设定时长没有检测到一侧的边缘，则判断该侧是否检测到布匹；
若检测到布匹，则进入步骤29；若未检测到布匹，则进入步骤210；
步骤29：在该侧检测到布匹但未检测到边缘，则判断另一侧是否检测到布匹；若另一侧的布匹未检测到，则认为布匹在该侧边缘越界，结束步骤；若另一侧检测到布匹，则认为传感器故障，结束步骤；
步骤210：在该侧未检测到布匹及布匹边缘，则判断另一侧是否检测到布匹；
若另一侧的布匹未检测到，则认为传感器故障或者布匹未传输，结束步骤；
若另一侧的布匹被检测到，则认为布匹在另一侧边缘越界，结束步骤；
步骤211：获取布匹另一侧边缘的位置，并通过两侧边缘位置换算获得布匹宽度，结束步骤。
3.根据权利要求2所述的一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其特征在于，所述步骤211中，还会将换算的布匹宽度与输入的布匹宽度设定值进行比较，若差值大于设定正阈值，则认为传感器异常，进行报警；若差值小于设定负阈值，则认为布匹卷边，进行报警。
4.根据权利要求2所述的一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其特征在于，所述步骤4中判断是否感应到布匹高度突变部位的过程包括如下步骤：
步骤41：记录同一侧的安装架上的两个激光检测模块检测的高度信号值；
步骤42：将同一侧安装架上的两个激光检测模块作差获得布匹高度；
步骤43：判断布匹高度的值是否发生突变；若发生突变，则进入步骤44；否则，返回步骤41；
步骤44：判断布匹高度的突变区域的幅度和宽度是否满足设定要求；若满足设定要求，则记录突变区域的布匹信号，结束步骤；若不满足设定要求，则返回步骤41。
5.根据权利要求3所述的一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其特征在于，所述步骤5中判断布匹突变部位的成因，包括如下步骤：
步骤51：获得布匹高度的突变区域，将布匹高度差值存入PLC存储位；其中
在突变区域中，每个布匹高度数据都进行保存，并且编号，直到存储到设定的编号上限，则重新开始编号；
步骤52：利用PLC存储位中的相邻值作差得到A，然后再除以相邻值采样周期，计算布匹高度变化波形的突变点k；其中布匹高度变化波形的突变点表示波形由负转正的时候，也就是布匹高度最高的时候；
步骤53：根据突变点k所处的时间轴，获得对应时刻的布匹高度；
步骤54：根据设定的接缝宽度，在突变点k的前后各取x个突变区域采样点；
步骤55：获得步骤54中采样点部分对应的布匹高度波形的积分面积；
步骤56：判断突变区域的信号宽度是否大于设定的接缝宽度A；若是，则进入步骤57；否则，进入步骤510；
步骤57：判断突变区域的突变点k对应的布匹高度是否大于设定接缝高度L；
若是，则进入步骤58；否则，进入步骤510；
步骤58：判断步骤55获得的积分面积是否大于设定值M；若是，则进入步骤59；否则，进入步骤510；
步骤59：判断左右两侧的安装架是否在设定时长T内检测到布匹高度的突变；
若是，则认为布匹高度的突变区域为接缝，结束步骤；否则，进入步骤510；
步骤510：布匹高度的突变区域为瑕疵，结束步骤。
6.根据权利要求4所述的一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其特征在于，所述步骤6中控制刮刀动作包括如下步骤：
步骤61：布匹高度变化判断为接缝，根据布匹的传输速度以及刮刀到激光检测模块的传输距离，获得刮刀的抬起时间；
步骤62：根据左侧安装架和右侧安装架检测到接缝的时间差，结合两者的间距，获得接缝的角度；
步骤63：根据接缝的角度以及布匹的宽度，获得接缝在布匹传输方向上的投影长度；
步骤64：根据布匹传输方向上的投影长度以及布匹的传输速度，获得抬刀保持时间；
步骤65：根据检测的布匹高度获得刮刀抬起高度；
步骤66：对获得的抬刀保持时间进行补偿，并根据补偿后的数值，结合刮刀的抬起时间、刮刀抬起高度，控制刮刀动作。
7.根据权利要求5所述的一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其特征在于，处理模块获得刮刀抬起动作的补偿值获取具体包括如下步骤：
步骤81：图像采集模块获得图像并传输到处理模块进行存储记录；
步骤82：根据左侧安装架和右侧安装架检测到接缝的时间差，结合两者的间距，获得接缝的角度；
步骤83：根据接缝的角度获得抬刀保持时间的计算补偿值。
8.根据权利要求7所述的一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其特征在于，所述步骤83中，通过如下过程获得抬刀保持时间的计算补偿值：
首先获取左侧安装架上层的右激光检测模块与右侧安装架上层的激光检测模块的间距AB，以及检测到接缝的时间差Δt；其中间距AB可以通过驱动模块传动距离获取；
通过时间差Δt和布匹传输速度V，获得两侧的激光检测模块检测到接缝时的距离差值AF：
AF＝Δt*V；
根据距离差值AF以及设定的布匹宽度ED，获得接缝在传输方向上的投影长度CD：
根据投影长度CD，获得补偿距离L为：
L＝(CD+b)-H视
其中，H视表示通过视觉计算获得的抬刀期间布匹运动长度，也就是布匹接缝前后的未涂胶区域长度；最终获得抬刀时间补偿值t补为：
9.根据权利要求8所述的一种基于点激光布匹接缝检测的闭环控制方法，其特征在于，所述抬刀期间的布匹运动长度的获取包括如下步骤：
步骤831：处理模块获取刮刀落下后的布匹图像；
步骤832：对图像进行预处理，包括均值滤波处理、动态阈值处理等；
步骤833：提取图像中的亮区域，并获得亮区域的骨架；其中骨架区域包括刮刀抬起后涂胶区域与非涂胶区域的分界线以及接缝线；
步骤834：将骨架拟合为直线，并获得直线的法向量；
步骤835：判断获得的图像中包含的直线数量；若包含0条或一条直线，则返回步骤831；若包含两条直线，则进入步骤836：若包含三条直线，说明接缝线的骨架拟合直线也被提取了，则去除位于中间的第二条直线，进入步骤836；
步骤836：获取图像上的两条直线，并根据法向量获得两条直线的间距；
步骤837：根据图像中直线间距以及图像与实际场景的比例关系，获得实际的抬刀期间布匹运动长度，结束步骤。
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CN117412180B (zh) * 2023-12-15 2024-03-15 杭州三信网络技术有限公司 一种基于多相机联动目标监测的焊机和目标监测方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0716859B2 (ja) * 1987-05-25 1995-03-01 豊田工機株式会社 旋盤の工具芯出し装置
JPH01156572A (ja) * 1987-12-11 1989-06-20 Meito Science Kk 縫い目検出装置
WO2006071876A2 (en) * 2004-12-29 2006-07-06 Ipifini Systems and methods for computer aided inventing
CN102001025B (zh) * 2010-10-22 2013-02-06 西安交通大学 一种超重型车床加工精度特性在机测量装置及方法
CN107942949B (zh) * 2017-03-31 2019-01-25 沈机（上海）智能系统研发设计有限公司 一种机床视觉定位方法及系统、机床
CN107521127A (zh) * 2017-09-30 2017-12-29 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种风电叶片模具用自动铺布系统
CN111504203B (zh) * 2020-04-28 2022-03-08 中山市元目图像科技有限公司 布长在线精确计量方法
CN113172242B (zh) * 2021-04-27 2021-12-28 武汉科技大学 一种选择性激光熔化成形实时监测装置及实现方法
CN215297987U (zh) * 2021-07-21 2021-12-24 青岛天一红旗软控科技有限公司 一种简易绒布自动剖幅控制系统

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