基于图像识别的挤压饼状态在线检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种在线检测装置，具体涉及一种基于图像识别的挤压饼状态在线检测装置。

背景技术：

目前在各铝型材厂依然有很多挤压机是采用活动挤压饼方式进行铝型材加工。而由于工人的一时疏忽导致挤压饼放置不当直接进行挤压，造成设备损坏停机停产的情况时有发生。此问题一直困扰着各铝型材厂，也很大程度地制约着挤压工序的正常生产。

因为一旦发生此类设备故障，生产车间将面临以下棘手问题：

(1)如果挤压饼反放，会直接造成挤压头被压偏、挤压杆损坏，需要更换挤压杆，拆下的挤压杆需要上车床返修方能使用；还有可能因挤压饼偏位挤压刮伤料胆内胆导致料胆报废。

(2)挤压饼横放除了会造成上述后果外，还会造成挤压杆被包铝主缸无法后退，甚至会因挤压行程超长而压烂模具。

(3)当无挤压饼时会直接造成挤压杆被包铝主缸无法后退，还可能因缺少压饼挤压主缸前进超行程导致无法拆卸挤压杆，而需要将挤压杆及其底座割烂报废，造成很长时间的停产；而且在将挤压杆利用反向挤压退出料胆的同时亦极易导致料胆口圆角或刮伤料胆内胆，导致料胆报废。

一旦发生上述情况都将导致较长时间停机、停产，还将直接导致挤压杆、料胆等配件的使用寿命缩短、甚至报废，并因此造成维修成本的攀升。由此可见，在挤压机自动正常循环挤压的过程中，对挤压饼是否正确放置挤压的自动检测工作尤其重要。

现有通过以下几种方法对挤压饼检测：

a.在挤压饼的滚入轨道加行程开关检测；此举可检测挤压饼是否通过，但对于滚过去的挤压饼是否正确的放置在托料架上不得而知。此法并不可靠而且该行程开关因经不起频繁的被压饼滚打而经常故障、损坏，故障率特高。

b.利用挤压杆头在挤压杆中心较小且凸出的特点，将挤压杆中心钻成通孔，将挤压头做成一条活动杆镶嵌在挤压杆内，在挤压杆底座内增加一个复位弹簧和安装一只行程开关。挤压饼正确放置正常挤压时由于挤压头活动杆不受压迫力，不会触发挤压杆底座内的行程开关可正常挤压。一旦挤压饼横放、反放或偏位时，主缸前进时挤压头活动杆直接顶在挤压饼上受外力压迫触发挤压杆底座内的行程开关，使主缸立即停止前进。此方法在很大程度上解决了该问题，也较为有效。但是由于挤压头活动杆较小、较长，容易弯曲、变形伸缩不够灵活而失效；而且控制行程开关安装在挤压杆底座内，故障后因拆装工程大而不利于维修更换，再者由于挤压杆中心被钻成通孔，挤压杆变得非常容易断裂，降低了挤压杆的使用寿命。

c.利用挤压杆头在挤压杆中心较小且凸出，以及挤压饼正确放置时铝棒、挤压饼、挤压杆三者因外压力作用下紧密相连；而在挤压饼横放、反放或偏位时，因挤压饼被凸出的挤压头顶住与挤压杆之间便会出现一定间隙的特点。在挤压机外侧安装一个具有双距离输出功能的红外线检测仪或自反射光电开关，在挤压头与挤压杆外圆之间设置一段有效的距离。使得挤压饼因放置不当被凸出的挤压头顶住与挤压杆之间出现间隙时，红外线检测仪或自反射光电开关马上响应输出，使主缸立即停止前进。此法简单、检测正常时亦可较为有效的解决上述问题；但是在挤压头使用一定时间变黑后，变得具有吸光效应后该类检测仪会因检测信号失灵而失效，变得不可靠。

d.利用位移差检测法自动检测挤压饼放置正确与否：当挤压饼正确放置时铝棒、挤压饼、挤压杆三者因外压力作用下是紧密相连的。在这种情况下，主机挤压每条铝棒完成铝棒的敦粗、脱气的位移位置值，以及料胆内每条铝棒的填充量亦是相同的，完成该动作的信号发生位置数值差是很微小的。而在挤压饼横放或反放时，由于挤压饼被凸出的挤压头顶住与挤压杆之间便会出现较大的间隙，以及少放挤压饼时较之前挤压饼正确放置时敦粗、脱气的位移位置数值都会有较大、较为明显的位移偏差，料胆内的填充量比值也会相差较大。利用这一特性在PLC做相应的控制程序，实行对挤压饼检测工作的动作控制。该方法并不可靠，因为在生产过程中无法保证每条铝棒都是相同长度，从而导致可靠性较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于图像识别的挤压饼状态在线检测装置，采用该装置能够直接根据图像信息判断出铝棒、挤压饼位置及状态信息，从而能够有效避免现有技术所存在的工作不可靠问题。

本实用新型所采用的技术方案是，基于图像识别的挤压饼状态在线检测装置，包括设置在挤压机上方的工业CCD或CMOS相机、光源和声光报警器，工业CCD或CMOS相机、光源和声光报警器共同连接有工控机，工控机连接有PLC，PLC还连接有操作面板。

本实用新型的特点还在于，

工业CCD或CMOS相机通过网口或USB接口、1394口、图像采集卡与工控机连接。

光源及声光报警器分别通过继电器及I/O板卡或I/O模块与工控机连接。

工控机通过I/O板卡或I/O模块及继电器与PLC的I/O模块连接。

工业CCD或CMOS相机设置在铝棒升降架或挤压机挤压杆的上方或侧面。

工业CCD或CMOS相机采用伸缩杆空间调节方式或固定方式进行安装。

PLC的型号为FX3U-128M。

工控机的型号为IPC610H工控机系列或ARK2000嵌入式无风扇系列。

本实用新型的有益效果是，本实用新型基于图像识别的挤压饼状态在线检测装置，通过在铝棒升降架或挤压机上方或侧面设置工业CCD或CMOS相机进行图像采集，根据铝棒、挤压杆、挤压饼的形状特征对挤压饼的状态信息进行实时在线检测分析，通过检测准确识别挤压饼是否放置正确。采用该装置可以直接根据图像信息判断出铝棒、挤压饼位置及状态信息，从而能够有效避免现有方法所存在的工作不可靠问题。

附图说明

图1是本实用新型基于图像识别的挤压饼状态在线检测装置的结构示意图。

图中，1.声光报警器，2.光源，3.工业CCD或CMOS相机，4.工控机，5.PLC，6.操作面板，7.挤压杆，8.挤压饼，9.铝棒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型基于图像识别的挤压饼状态在线检测装置，结构如图1所示，包括设置在铝棒升降架或挤压机上方或侧面的工业CCD或CMOS相机3、光源2和声光报警器1，工业CCD或CMOS相机3、光源2和声光报警器1共同连接有工控机4，工控机4连接有PLC5，PLC5还连接有操作面板6。PLC5与挤压机连接，主要用于控制挤压机的起停及其他动作。

工业CCD或CMOS相机3通过网口或USB接口、1394口、图像采集卡与工控机4连接。

光源2及声光报警器1分别通过继电器及I/O板卡或I/O模块与工控机4连接。

工控机4通过I/O板卡或I/O模块及继电器与PLC5的I/O模块连接。

工业CCD或CMOS相机3设置在铝棒升降架或挤压机挤压杆7的上方或侧面。工业CCD或CMOS相机3采用伸缩杆空间调节方式或固定方式进行安装。

PLC可以是三菱的FX3U-128M及类似或其它配置的其他厂家型号PLC。

工控机可以是研华的IPC610H工控机系列、ARK2000嵌入式无风扇系列或类似及其它配置的其他厂家型号工控机。

使用时，当操作人员通过操控面板6按动升料按钮时，工控机4通过I/O板卡或I/O模块获取到PLC5的输出节点的状态变化则启动工业CCD或CMOS相机3及光源2进行连续拍照获得图像信息，此时铝棒9、挤压饼8的图像信息通过网口或USB接口、1394口、图像采集卡进入工控机4，在工控机4内部通过图像信息处理，对挤压饼8的状态信息进行有效识别，如果发现挤压饼8状态异常则通过I/O板卡或I/O模块、继电器输出有效信号给声光报警器1进行声光报警及PLC5控制挤压机停机。

在生产过程中，当挤压饼正确放置时铝棒9、挤压饼8、挤压杆7三者是紧密相连的。本实用新型装置在铝棒升降架或挤压机挤压杆的上方或侧面安装工业CCD或CMOS相机3对挤压饼形态进行实时监控，当操作人员按下升料按钮时，工业CCD或CMOS相机3即开始实时采集铝棒、挤压饼、挤压杆三者的图像信息。经过工业CCD或CMOS相机3采集的图像信息经过网口或USB接口、1394口、图像采集卡进入工控机4，在工控机4内对挤压饼状态进行智能识别：

(1)根据铝棒的形状特征对铝棒9和挤压饼8的位置进行自动定位；

(2)通过提取铝棒9顶端位置的局部图像，对挤压饼8进行状态识别；

(3)通过对挤压饼8区域的边缘方向特征进行检测，判断挤压饼8的方向；

(4)通过对挤压饼8与铝棒9直接的缝隙进行识别，判断挤压饼8是否放反。

若检测到挤压饼异常，将工控机4控制信号反馈给PLC5停止挤压机运行，待操作人员确认挤压饼8放置正确后，挤压机可继续自动完成后续整套挤压动作，达到可靠、有效的自动检测挤压饼的正确放置与否，从而有效预防因挤压饼放置不当造成的不良后果。