CN202109890U - 基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位安装测量系统 - Google Patents

Abstract

一种基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位测量系统，包括支撑架、摄像头、测量装置和人机交互装置，所述支撑架包括一个不透明圆筒，所述不透明圆筒设置在大棚膜生产线的内模具和外模具上；所述摄像头设置在所述不透明圆筒内并连接所述测量装置，摄像头对准内模具和外模具之间的缝隙；所述测量装置包括处理器和存储器，所述摄像头采集的图像数据传送至所述处理器，所述处理器使用曲线拟合算法对所述图像数据进行处理；所述人机交互装置连接所述测量装置，包括液晶显示屏、触摸屏和键盘，所述液晶显示屏设置在所述不透明圆筒的外部，用于显示摄像头获取的图像并实时显示内模具半径、外模具半径、需调节的位移量及调节方向，所述触摸屏和所述键盘用于接收用户的指令并对系统的参数进行设置。

Description

基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位安装测量系统

技术领域

本发明涉及一种设备定位安装测量系统，尤其涉及一种基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位安装测量系统。

背景技术

随着地球温室效应的影响，全球极端天气越来越频繁，对农作物的生长影响重大，而大棚膜的出现，极大的改变了农作物对于外部气候的依赖情况，使农作物可以尽量少受气候的影响，保证产量的稳定性。现在大棚膜已经成了农作物生长、增产及增收的重要保证。大棚膜对于提高我国农业生产水平，改善人民生活具有重要意义。大棚膜的厚度均匀性是衡量大棚膜质量的一个重要指标，厚度既直接影响薄膜的使用寿命也直接决定对光线的透射性等直接影响作物生长的指标，寒冷季节保持棚内温度也有直接影响。因而必须要保证大棚膜的厚度均匀性。在大棚膜生产中，影响厚度均匀性的众多因素中有个重要因素就是膜头的安装定位问题。膜头安装定位的偏差将直接影响产品的厚度均一性。

根据实际应用要求不同，生产的薄膜厚度也不同，国内塑料大棚膜根据南北方气候不同，一般生产厚度规格分布在0.06mm—0.12mm,这是总体生产规格范围，对于某种具体规格的产品来讲，比如0.08mm厚度的薄膜，误差范围要求在0.01mm以内，这样的精度要求，模具的安装定位就非常的关键，稍有偏差，就会造成非常大的影响，塑料膜生产模具由内模具和外模具组成。内膜为一实心圆柱体，外模具为一圆筒，内外模具的尺寸根据生产能力不同也不同，从直径几十公分到直径两米多都有，内外模具通过螺栓紧固连接。而内模具之间的间隙根据生产能力不同分布在从1mm-3mm左右的范围内，为了保证生产出的薄膜厚度均匀，必须要保证外模具和内模具严格的同心，否则将导致生产出的薄膜厚度不均，假如安装不同心，必定会导致一边太厚，而另一边太薄，甚至因为某些区域太薄而出现废品，造成重大经济损失。

目前，膜头的安装定位还是以人工检测方式，具体方法为先将内模具用吊车等工具先安放在外模具中，根据螺栓孔先粗定位，再采用塞规塞尺塞进口模间隙，工人测量其间隙值，根据间隙的情况，反复调整，直到内外模具同心，这样的安装方法安装精度主要依靠工人的安装经验，对于间隙的测量取决于工人的读数，存在读数误差，同一个间隙数值，不同的人读出的数据就可能不同，这样必定导致定位误差大，往往到生产时要根据实际薄膜制品的偏差情况反复调节多次才能达到生产要求，费时费力，浪费严重，造成生产成本的增加。

在现有技术中，CN101958154A公开了一种基于机器视觉的平台自动调平系统，其通过对摄像头采集到的图像进行分析、判断，对平台进行自动调平；但其机械结构比较复杂，不易操作且故障率高，同时其也没有人机交互装置，无法根据现场实际需要调整系统的期望数值和对比数值。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位安装测量系统及其操作方法，具体技术方案如下：

一种基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位测量系统，包括支撑架、摄像头、测量装置和人机交互装置，其特征在于：所述支撑架包括一个不透明圆筒，所述不透明圆筒设置在大棚膜生产线的内模具和外模具上；所述摄像头设置在所述不透明圆筒内并连接所述测量装置，摄像头对准内模具和外模具之间的缝隙；所述测量装置包括处理器和存储器，所述摄像头采集的图像数据传送至所述处理器，所述处理器使用曲线拟合算法对所述图像数据进行处理；所述人机交互装置连接所述测量装置，包括液晶显示屏、触摸屏和键盘，所述液晶显示屏设置在所述不透明圆筒的外部，用于显示摄像头获取的图像并实时显示内模具半径、外模具半径、需调节的位移量及调节方向，所述触摸屏和所述键盘用于接收用户的指令并对系统的参数进行设置。

所述模头定位测量系统还包括光源，所述光源优选为LED光源，设置在支撑架内部。

所述摄像头通过USB接口连接所述处理器。

所述存储器包括SDRAM和Flash存储器。

一种基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位测量系统的操作方法，包括以下步骤：

①将内模具放置到外模具内并粗定位；

②将系统置于要测量的内模具与外模具之间的缝隙处；

③给系统供电，系统自动从摄像头获取图像，并锁定间隙；

④测量装置对图像进行软件处理，得出所述缝隙的宽度、内外模具的同轴度，并将所述缝隙的宽度值与存储器中的设定的预设值相比较，所述预设值可通过触摸屏和键盘输入，代表所需缝隙宽度值，从而得出所述缝隙的宽度值与所需缝隙宽度值的偏差大小，将上述处理后的数据发送至液晶显示屏；

⑤液晶显示屏显示所述缝隙的宽度、内外模具的同轴度、与所需缝隙宽度值的偏差大小，并以箭头的方式指示调整的方向；

⑥操作员根据液晶显示屏的提示调节内模具位置，直到满足生产要求。

本发明的优点在于:

(1)读数准确，因为采用机器摄像头获取间隙，对于同一个位置反复测量，避免了人为的测量读数误差；

(2)测量精度高，可以达到0.003um，远大于塞规塞尺的0.01mm的精度；

(3)测量速度快，方便快捷，只需要将仪器放到被测量面上就会自动测量，无需人工干预；

(4)结果显示直接明了，并显示了应该调整的方向。

附图说明

附图1为本发明所述基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位测量系统的结构示意图；

附图2为本发明所述基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位测量系统测量功能原理图。

附图标记如下：

1－内模具；2－外模具；3－支撑架；4－摄像头；5－液晶显示屏和触摸屏。

具体实施方式

如附图1和2所示，其显示了一种基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位测量系统的优选实施例。包括支撑架、摄像头、测量装置和人机交互装置，支撑架为一个不透明圆筒，不透明圆筒设置在大棚膜生产线的内模具和外模具上，筒心对准内模具和外模具之间的缝隙；摄像头设置在不透明圆筒内的中心位置并连接测量装置，摄像头的设置需满足使其可以对着内模具和外模具之间的缝隙，摄像头通过USB接口或其它数据传输协议将图像数据传送至测量装置（未示出）；测量装置包括处理器和存储器，处理器用于处理摄像头采集的图像数据，处理方法优选采用曲线拟合算法，处理包括模具半径的计算、缝隙宽度的计算、缝隙宽度与预设值的比较等等，存储器优选包括SDRAM和Flash存储器，用于处理器内存及用户输入信息的存储，其与处理器的连接和工作原理都是本领域的公知常识，在此不予累述；人机交互装置连接测量装置，包括液晶显示屏、触摸屏和键盘（键盘未示出），液晶显示屏设置在所述不透明圆筒的外部，优选设置在顶端，用于显示摄像头获取的图像并根据处理器处理的数据实时显示内模具半径、外模具半径、需调节的内模具位移量及调节方向，触摸屏和键盘用于接收用户的指令并对系统的参数进行设置，为了使本系统有更好的适应性，还可以在其中设置光源，如LED光源等，将其设置在支撑架内部，在摄像头摄像时提供照明。

本系统的操作方法包括以下步骤：

①将内模具放置到外模具内并粗定位；

②将系统置于要测量的内模具与外模具之间的缝隙处；

③给系统供电，系统自动从摄像头获取图像，并锁定间隙；

④测量装置对图像进行软件处理，得出所述缝隙的宽度、内外模具的同轴度，并将所述缝隙的宽度值与存储器中的设定的预设值相比较，所述预设值可通过触摸屏和键盘输入，代表所需缝隙宽度值，从而得出所述缝隙的宽度值与所需缝隙宽度值的偏差大小，将上述处理后的数据发送至液晶显示屏；

⑤液晶显示屏显示所述缝隙的宽度、内外模具的同轴度、与所需缝隙宽度值的偏差大小，并以箭头的方式指示调整的方向；

⑥操作员根据液晶显示屏的提示调节内模具位置，直到满足生产要求。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于机器视觉的大棚膜生产线模头定位测量系统，包括支撑架、摄像头、测量装置和人机交互装置，其特征在于：所述支撑架包括一个不透明圆筒，所述不透明圆筒设置在大棚膜生产线的内模具和外模具上；所述摄像头设置在所述不透明圆筒内并连接所述测量装置，摄像头对准内模具和外模具之间的缝隙；所述测量装置包括处理器和存储器，所述摄像头采集的图像数据传送至所述处理器，所述处理器使用曲线拟合算法对所述图像数据进行处理；所述人机交互装置连接所述测量装置，包括液晶显示屏、触摸屏和键盘，所述液晶显示屏设置在所述不透明圆筒的外部，用于显示摄像头获取的图像并实时显示内模具半径、外模具半径、需调节的位移量及调节方向，所述触摸屏和所述键盘用于接收用户的指令并对系统的参数进行设置。

2.如权利要求1所述的模头定位测量系统，其中还包括设置在支撑架内部的LED光源。

3.如权利要求2所述的模头定位测量系统，其中所述摄像头通过USB接口连接所述测量装置。

4.如权利要求4所述的模头定位测量系统，其中所述存储器包括SDRAM和Flash存储器。

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