CN206960492U - 基于plc和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及蜂窝载体检测技术领域，尤其涉及一种基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，包括柜体，柜体上安装有控制系统，正面上方设有显示屏，中部开设有用于设置传送检测装置的检测通道，传送检测装置用于传送被测蜂窝载体并对其进行检测图像采集，控制系统用于控制传送检测装置、接收并处理来自于传送检测装置采集到的检测图像并对检测图像进行分析处理得出检测结果，显示屏用于同步显示传送检测装置采集到的检测图像和显示控制系统得出的检测结果。本实用新型的传送装置结构简单且稳定性好，可检测的待测产品尺寸范围大，利用接触式图像传感器和高清相机同时对待测产品的上端面和下端面进行图像采集，图像检测准确度高。

Description

基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备

技术领域

本实用新型涉及蜂窝载体检测技术领域，尤其涉及一种基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备。

背景技术

蜂窝载体最早被使用在小型汽车尾气净化技术领域，作为净化过程中催化剂的载体，发展到今天已被广泛应用在化工、电力、冶金、石油、电子电器、机械等技术领域中。现有的蜂窝载体生产企业对蜂窝载体生产过程中的质量控制基本还处于原始阶段，大部分企业采用人工检验的方式，即将产品对准强光后通过肉眼对孔道进行观察和判断，还有一些企业会采用较为先进的方法进行检测，即先将产品放入透光台中投射到毛玻璃上，再由人工进行判断。上述两种检测方法均存在检测效率低、判别标准不明确、检测项目少等问题，同时第一种方法还存在损伤检测人员眼睛的问题。

针对上述问题，中国专利公开号为CN103438821A的发明专利公开了一种蜂窝陶瓷载体透光检测装置及方法，该装置包括LED平面光源、透光玻璃、遮光垫、磨砂玻璃和玻璃反光镜。当装置接上电源和气源后，将要检测的产品放在遮光垫上，按下控制气缸动作的启动按钮，通过气缸使磨砂玻璃下降至产品上方1mm 处；合上光源开关使LED平面光源通电发光；光线经过透光玻璃及遮光垫上的透光孔，将蜂窝陶瓷产品的孔道成像于磨砂玻璃上；调整玻璃反光镜与磨砂玻璃的夹角，使得操作者通过玻璃反光镜清楚地观察到磨砂玻璃上的清晰成像，并以此来判断所显示的产品是否孔道变形或堵孔。该装置虽然解决了人员直接透过灯光观察长时间操作眼睛伤害问题，而且也提升了判断堵孔和孔道变形的精度，但还是存在效率低，检测精度低、数据不准确问题，而且无法检测表面破损，无法计算目数。同时，中国专利公告号为CN101915545B的发明专利公开了一种蜂窝陶瓷自动检测方法与装置，该检测装置包括一个圆形旋转式透明转盘及用于样品固定的4个样品卡夹和用于测量的接触式测量传感器、相机。其检测流程为人工将载体放于样品卡夹的弯钩内固定，步进电机每隔4秒驱动圆盘旋转90°，旋转过程中检测载体指标，4次之后回到原位，再由人工装卸下一个待检测载体。该装置解决了孔密度、目数无法精确计算的问题，但该装置还是需要人工参与检测流程，手工装卸增加了装置操作的复杂性与不稳定性；由于使用卡夹装置，载体的大小也被限制在50～180mm，无法检测大中型载体，且直径不相同的载体检测前还需调整装置参数，较为不便；旋转盘配合位置固定的相机进行检测的方式一定程度地增加了检测误差，而且当出现不合格产品时，需人工分拣次品，整个装置的自动化水平不高。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备。

为实现以上技术目的，本实用新型的技术方案是：一种基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，包括柜体，所述柜体上安装有控制系统，正面上方设有显示屏，中部开设有用于设置传送检测装置的检测通道；

所述传送检测装置用于传送被测蜂窝载体并对其进行检测图像采集，所述传送检测装置包括第一挡板、第二挡板、用于传送被测蜂窝载体的第一辊轮组和第二辊轮组、减速电机、用于检测被测蜂窝载体下端面的接触式图像传感器、用于提供光源的平行光光源板和用于检测被测蜂窝载体上端面的高清相机，所述第一挡板和第二挡板相向设置于检测通道的两侧，所述第一挡板和第二挡板之间沿挡板长度方向依次安装有第一辊轮组、接触式图像传感器和第二辊轮组，所述第一辊轮组和第二辊轮组由减速电机同步驱动转动，所述平行光光源板水平设置于接触式图像传感器正上方，所述平行光光源板中心处设有通孔，所述高清相机设于通孔上方且与接触式图像传感器位置相对称，所述平行光光源板和高清相机均固定于检测通道的顶部；

所述控制系统包括总开关、工控机、PLC、启动按钮、停止按钮、急停按钮、柜门限位开关、2个进口传感器、2个出口传感器和三色报警灯，所述工控机和 PLC设于柜体的内部，所述启动按钮、停止按钮和急停按钮设于显示屏的右侧，所述总开关用于控制PLC、柜门限位开关、进口传感器、出口传感器、接触式图像传感器和高清相机的上电启动和掉电停止，所述启动按钮用于控制工控机的上电启动，所述停止按钮用于控制工控机的掉电停止，所述急停按钮用于减速电机的紧急制动，所述柜门限位开关用于感应柜体的柜门是否关闭到位，所述2个进口传感器对称设于第一挡板的上表面和第二挡板的上表面且位于第一辊轮组和接触式图像传感器之间，所述2个出口传感器对称设于设于第一挡板的上表面和第二挡板的上表面且位于第二辊轮组和接触式图像传感器之间，所述进口传感器用于感应被测蜂窝载体是否进入检测区域，所述出口传感器用于感应被测蜂窝载体是否从检测区域输送出来，所述三色报警灯设于柜体顶部用于显示设备的运转状态，所述PLC用于检测工控机的工作状态并根据其发出减速电机控制命令和三色报警灯控制命令，接收急停按钮控制命令，接收柜门限位开关感应信号、进口传感器感应信号和出口传感器感应信号，并对发出和接收到的所有控制命令和感应信号进行存储，所述工控机通过PLC接收启动按钮控制命令和停止按钮控制命令，所述工控机还轮询PLC存储的所有控制命令和感应信号并根据其发出接触式图像传感器控制命令、高清相机控制命令和三色报警灯控制命令，所述工控机接收接触式图像传感器和高清相机采集的图像信息并对图像进行处理分析得出检测结果，所述显示屏与工控机相连，用于同步显示工控机接收的图像信息和检测结果。

从以上描述可以看出，本实用新型具备以下优点：

1.利用带状传送装置对待测产品进行传送，无需固定装置，传送机构简单且稳定性好、可检测的待测产品尺寸范围大。

2.同时利用接触式图像传感器和高清相机对待测产品的上端面和下端面进行图像采集，图像准确度高，为后续的图像处理过程奠定了准确性基础。

3.高清相机设于平行光光源板中心处，保证了图像采集的准确性。

4.整个检测过程由控制系统(PLC和工控机)控制，精确度高，自动化程度高。

5.与传统的人工检测相比，检测效率高。

6.检测过程采集的图像通过显示屏同步显示，可以满足同步人工检测的需求，进一步保证了检测结果的准确性。

作为优选，所述PLC采用FX2N-16MR芯片。

作为优选，所述柜门限位开关包括多个。

作为优选，所述进口传感器和出口传感器均采用光电传感器。

作为优选，所述与接触式图像传感器相邻的辊轮的直径小于其他辊轮的直径。

作为优选，所述接触式图像传感器与平行光光源板之间的垂直距离为 600mm。

作为优选，所述接触式图像传感器的有效检测长度为400mm。

作为改进，所述柜体底部四角还设有可调节高度的支脚。

作为优选，所述接触式图像传感器通过分别设于第一挡板和第二挡板上的安装孔组安装于第一挡板和第二挡板之间，所述第一挡板的安装孔组与第二挡板上的安装孔组对称设置。

作为改进，所述第一挡板上的安装孔组沿纵向方向设置有多个，对称地第二挡板上的安装孔组沿纵向方向设置有多组。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型传送检测装置的结构示意图；

图3是本实用新型的控制系统示意图。

具体实施方式

结合图1，详细说明本实用新型的一个具体实施例，但不对本实用新型的权利要求做任何限定。

如图1所示，一种基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，包括柜体1，所述柜体上安装有控制系统，正面上方设有显示屏2，中部开设有用于设置传送检测装置3的检测通道4；

所述传送检测装置3用于传送被测蜂窝载体并对其进行检测图像采集，所述传送检测装置3包括第一挡板301、第二挡板302、用于传送被测蜂窝载体的第一辊轮组303和第二辊轮组304、减速电机305、用于检测被测蜂窝载体下端面的接触式图像传感器306、用于提供光源的平行光光源板307和用于检测被测蜂窝载体上端面的高清相机308，第一挡板301和第二挡板302相向设置于检测通道4的两侧，第一挡板301第二挡板302之间沿挡板长度方向依次安装有第一辊轮组303、接触式图像传感器306和第二辊轮组304，第一辊轮组303和第二辊轮组304由减速电机305同步驱动转动，平行光光源板307水平设置于接触式图像传感器306正上方，平行光光源板307中心处设有通孔309，高清相机308设于通孔309上方且与接触式图像传感器306位置相对称，平行光光源板307和高清相机308均固定于检测通道4的顶部；

控制系统5包括总开关、工控机501、PLC502、启动按钮503、停止按钮504、急停按钮505、柜门限位开关506、2个进口传感器507、2个出口传感器508和三色报警灯509，工控机501和PLC502设于柜体1的内部，启动按钮503、停止按钮504和急停按钮505设于显示屏2的右侧，总开关用于控制PLC502、柜门限位开关506、进口传感器507、出口传感器508、接触式图像传感器306和高清相机308的上电启动和掉电停止，启动按钮503用于控制工控机501的上电启动，停止按钮504用于控制工控机501的掉电停止，急停按钮505用于减速电机 305的紧急制动，506柜门限位开关用于感应柜体的柜门是否关闭到位，2个进口传感器507对称设于第一挡板301的上表面和第二挡板302的上表面且位于第一辊轮组303和接触式图像传感器306之间，2个出口传感器508对称设于设于第一挡板301的上表面和第二挡板302的上表面且位于第二辊轮组304和接触式图像传感器306之间，进口传感器507用于感应被测蜂窝载体是否进入检测区域，出口传感器508用于感应被测蜂窝载体是否从检测区域输送出来，三色报警灯 509设于柜体顶部用于显示设备的运转状态，PLC502用于检测工控机501的工作状态并根据其发出减速电机305控制命令和三色报警灯509控制命令，接收急停按钮505控制命令，接收柜门限位开关506感应信号、进口传感器507感应信号和出口传感器508感应信号，并对发出和接收到的所有控制命令和感应信号进行存储，工控机501通过PLC接收启动按钮503控制命令和停止按钮504控制命令，工控机501还轮询PLC502存储的所有控制命令和感应信号并根据其发出接触式图像传感器306控制命令、高清相机308控制命令和三色报警灯509控制命令，工控机501接收接触式图像传感器306和高清相机308采集的图像信息并对图像进行处理分析得出检测结果，显示屏2与工控机501相连，用于同步显示工控机接收的图像信息和检测结果。

本实用新型的工作原理是：

打开总开关，PLC502、柜门限位开关506、进口传感器507、出口传感器508、接触式图像传感器306和高清相机308的上电启动，按下启动按钮，工控机上电，设备就绪，PLC检测工控机运行良好(如果在此之前未按下启动按钮，则PLC检测工控机运行不良发出三色报警灯红灯控制命令，三色报警灯红灯亮起，提示需要按下启动按钮)，发出减速电机305控制命令，减速电机启动，同时PLC接收柜门限位开关的感应信号，工控机轮询到PLC存储的所有控制命令和柜门限位开关的感应信号，如果柜门限位开关感应信号表示柜门关闭不到位，则工控机发出三色报警灯黄灯控制命令并通过PLC发送到三色报警灯，三色报警灯接收控制命令后亮黄灯表示柜门未关闭，如果柜门限位开关感应信号表示柜门关闭到位，则工控机三色报警灯绿灯控制命令并通过PLC发送到三色报警灯，减速电机启动带动第一辊轮组和第二辊轮组转动，待测蜂窝载体开始被送往检测区域，同时三色报警灯亮绿灯表示设备运转正常，当待测蜂窝载体快要进入检测区域时，2个进口传感器检测到感应信号，PLC接收2个进口传感器的感应信号，此时工控机轮询到PLC存储的进口传感器感应信号并根据其生成接触式图像传感器控制命令和高清相机控制命令，接触式图像传感器和高清相机开始工作，接触式图像传感器对待测蜂窝载体的下端面进行线扫描以完成图像采集(即采用逐行扫描、每次只采集一行的方式进行图像采集，其采集频率与辊轮组的传送速度相匹配以保证待测蜂窝载体通过检测区域后接触式图像传感器对孔道端面的完整图像采集完成)，高清相机在待测蜂窝载体到达聚焦处时对待测蜂窝载体的上端面进行拍照，当待测蜂窝载体离开检测区域时，2个出口传感器采集到感应信号，PLC接收出口传感器的感应信号，此时工控机轮询到PLC存储的出口传感器感应信号并根据其生成接触式图像传感器控制命令和高清相机控制命令，接触式图像传感器和高清相机停止工作，并将采集到的图像传回工控机，工控机对接收到的图像进行分析处理得出检测结果，显示屏同步显示工控机接收到的图像和检测结果，该待测蜂窝载体的检测过程完成，以此类推，对传送装置上的待测蜂窝载体逐个进行检测。

上述检测过程中，PLC检测工控机是否运行良好，主要通过检测工控机是否通过串口与PLC建立通信进行判别，如果建立通信则说明工控机上电启动，运行良好；如果未建立通信则说明工控机未上电启动，运行不良，通过三色报警灯红灯亮起提示需要按下启动按钮。

上述检测过程中，传送辊轮组的传送速度根据所选择的接触式图像传感器的扫描时间和高清相机的拍照时间设置，只要满足当待测蜂窝载体经过接触式图像传感器和高清相机时，待测蜂窝载体的上端面和下端面图像采集完整、准确即可。

当需要停机时，按下停止按钮，PLC接收停止按钮的控制命令并存储，工控机轮询到PLC存储的停止按钮控制命令并根据其生成减速电机控制命令、接触式图像传感器控制命令、高清相机控制命令和三色报警灯控制命令，其中减速电机控制命令和三色报警灯熄灯控制命令均通过PLC分别发送到减速电机和三色报警灯，接触式图像传感器控制命令和高清相机控制命令直接发送到接触式图像传感器和高清相机，减速电机、接触式图像传感器、高清相机接收到控制命令后均停止工作，三色报警灯接收到控制命令后绿灯熄灭表示停机。

当需要紧急制动时，按下急停按钮，PLC接收急停按钮的控制命令并存储，工控机轮询到PLC存储的急停按钮控制命令生成减速电机控制命令并通过PLC 发送到减速电机，减速电机接收到控制命令后停止工作。

如图3所示，为本实用新型的控制系统(总开关图中未示出)示意图。

优选地，PLC502采用FX2N-16MR芯片。

优选地，柜门限位开关506可以设置多个。

优选地，进口传感器507和出口传感器508均采用光电传感器。

为了进一步保证待测产品平稳进入接触式图像传感器上方并平稳移出，与接触式图像传感器306相邻的辊轮310的直径设置为较小直径，其他辊轮的直径设置为较大直径。

接触式图像传感器306可以通过对称设于第一挡板301和第二挡板302上的安装孔组311安装在第一挡板301和第二挡板302之间，同时为了便于根据实际扫描要求设置接触式图像传感器与被测蜂窝载体的距离，对称设于第一挡板301 和第二挡板302上的安装孔311组可以在纵向方向上设置多组，以便于根据需求通过不同高度的安装孔安装。

为了进一步保证采集图像的准确性，接触式图像传感器与平行光光源板之间的垂直距离最好设置为600mm。

为了匹配多种尺寸(主要是大尺寸)的待测产品，接触式图像传感器可以定制为有效检测长度为400mm的接触式图像传感器。

为了方便不同身高的操作人员操作设备，可在柜体底部四角设置可调节高度的支脚6。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

1.利用带状传送装置对待测产品进行传送，无需固定装置，传送机构简单且稳定性好、可检测的待测产品尺寸范围大。

2.同时利用接触式图像传感器和高清相机对待测产品的上端面和下端面进行图像采集，图像准确度高，为后续的图像处理过程奠定了准确性基础。

3.高清相机设于平行光光源板中心处，保证了图像采集的准确性。

4.整个检测过程由控制系统(PLC和工控机)控制，精确度高，自动化程度高。

5.与传统的人工检测相比，检测效率高。

6.检测过程采集的图像通过显示屏同步显示，可以满足同步人工检测的需求，进一步保证了检测结果的准确性。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：

包括柜体，所述柜体上安装有控制系统，正面上方设有显示屏，中部开设有用于设置传送检测装置的检测通道；

所述传送检测装置用于传送被测蜂窝载体并对其进行检测图像采集，所述传送检测装置包括第一挡板、第二挡板、用于传送被测蜂窝载体的第一辊轮组和第二辊轮组、减速电机、用于检测被测蜂窝载体下端面的接触式图像传感器、用于提供光源的平行光光源板和用于检测被测蜂窝载体上端面的高清相机，所述第一挡板和第二挡板相向设置于检测通道的两侧，所述第一挡板和第二挡板之间沿挡板长度方向依次安装有第一辊轮组、接触式图像传感器和第二辊轮组，所述第一辊轮组和第二辊轮组由减速电机同步驱动转动，所述平行光光源板水平设置于接触式图像传感器正上方，所述平行光光源板中心处设有通孔，所述高清相机设于通孔上方且与接触式图像传感器位置相对称，所述平行光光源板和高清相机均固定于检测通道的顶部；

所述控制系统包括总开关、工控机、PLC、启动按钮、停止按钮、急停按钮、柜门限位开关、2个进口传感器、2个出口传感器和三色报警灯，所述工控机和PLC设于柜体的内部，所述启动按钮、停止按钮和急停按钮设于显示屏的右侧，所述总开关用于控制PLC、柜门限位开关、进口传感器、出口传感器、接触式图像传感器和高清相机的上电启动和掉电停止，所述启动按钮用于控制工控机的上电启动，所述停止按钮用于控制工控机的掉电停止，所述急停按钮用于减速电机的紧急制动，所述柜门限位开关用于感应柜体的柜门是否关闭到位，所述2个进口传感器对称设于第一挡板的上表面和第二挡板的上表面且位于第一辊轮组和接触式图像传感器之间，所述2个出口传感器对称设于设于第一挡板的上表面和第二挡板的上表面且位于第二辊轮组和接触式图像传感器之间，所述进口传感器用于感应被测蜂窝载体是否进入检测区域，所述出口传感器用于感应被测蜂窝载体是否从检测区域输送出来，所述三色报警灯设于柜体顶部用于显示设备的运转状态，所述PLC用于检测工控机的工作状态并根据其发出减速电机控制命令和三色报警灯控制命令，接收急停按钮控制命令，接收柜门限位开关感应信号、进口传感器感应信号和出口传感器感应信号，并对发出和接收到的所有控制命令和感应信号进行存储，所述工控机通过PLC接收启动按钮控制命令和停止按钮控制命令，所述工控机还轮询PLC存储的所有控制命令和感应信号并根据其发出接触式图像传感器控制命令、高清相机控制命令和三色报警灯控制命令，所述工控机接收接触式图像传感器和高清相机采集的图像信息并对图像进行处理分析得出检测结果，所述显示屏与工控机相连，用于同步显示工控机接收的图像信息和检测结果。

2.根据权利要求1所述的基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：所述PLC采用FX2N-16MR芯片。

3.根据权利要求1所述的基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：所述柜门限位开关包括多个。

4.根据权利要求1所述的基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：所述进口传感器和出口传感器均采用光电传感器。

5.根据权利要求1所述的基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：所述与接触式图像传感器相邻的辊轮的直径小于其他辊轮的直径。

6.根据权利要求1所述的基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：所述接触式图像传感器与平行光光源板之间的垂直距离为600mm。

7.根据权利要求1所述的基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：所述接触式图像传感器的有效检测长度为400mm。

8.根据权利要求1所述的基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：所述柜体底部四角还设有可调节高度的支脚。

9.根据权利要求1所述的基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：所述接触式图像传感器通过分别设于第一挡板和第二挡板上的安装孔组安装于第一挡板和第二挡板之间，所述第一挡板的安装孔组与第二挡板上的安装孔组对称设置。

10.根据权利要求9所述的基于PLC和工控机控制的蜂窝载体缺陷自动化检测设备，其特征在于：所述第一挡板上的安装孔组沿纵向方向设置有多个，对称地第二挡板上的安装孔组沿纵向方向设置有多组。