专利名称：二次绕线机微机视觉监控系统的制作方法
日本东芝公司研制的自动化二次绕线机是利用伺服电机驱动小型丝杆式机械手去控制灯丝送线精度，同时还规定了疏密分界点允许变化的范围，当工作中疏密分界点的变化超出这个范围时，机器便会自动停止靠人工把疏密分界点校正到规定的范围内，然后再起动机器继续工作。这种自动化二次绕线机存在如下二点不足。一是精度保证依靠机械手控制，因此带来了累积误差，需要定时报警进行人工调整。二是由于出现累积误差、使灯丝段差呈锯齿形波动、造成产品存在波动段差、从而使产品质量受到影响。
针对自动化二次绕线机存在的不足之处，我们发明了一种二次绕线机微机视觉监控系统，把从日本进口半自动化二次绕机变成新型的全自动化二次绕线机。
二次绕线机微机视觉监控系统原理框图如图(一)所示。它是由摄像机(6)、光学接口(1)、显微镜(2)、计算机(7)、摄像机接口板(10)、控制接口板(8)、步进电机控制电源(5)、步进电机(4)、靠轮(3)、主电柜(12)、操作控制器(9)、监视器(11)所组成。计算机通过控制接口板去控制步进电机控制电源，步进电机在步进电机控制电源的控制下转动，通过靠轮将一次绕线粗转传送到位。摄像机通过显微镜、光学接口摄取到一次绕线到位的图像视频信号。图像信号经过摄像机接口板进行A/D转换送进计算机。计算机对数字化的图像进行开窗、二值化、形态学滤波等予处理，根据几何、形状特征搜寻、判决、识别一次绕线的疏密螺旋的边界，这个过程模拟了人在显微镜下的视觉功能。然后计算机计算边界与标志的偏差、通过控制接口板控制步进电机进行细转调整，这个过程起到了人工操作时用手调整电机使一次绕线到位偏差进行校正的作用，最后发出下刀信号到主电柜使二次绕线机的成形刀下落进行二次绕线成形并进行切割，这个过程完成了人工操作时用脚控制开关的作用，于是二次绕线成形生产完毕。周而复始，由于这种控制系统是一个闭环的控制系统，所以它能够连续，自动地运行操作，而且由于每次二次绕线成形过程中都进行调整，所以在连续，自动地生产过程中不会产生累积误差、不存在累积误差带来的一系列问题、无需要工作人员在显微镜下进行人工操作。操作控制器、监视器配合在一起使用可以方便地起动、调整、改变系统的工作状态、监视器起到监视系统工作状况的作用。
控制接口板原理框图如图(二)所示。它是由粗转计数器(1)、粗转比较器(4)、开关予置(7)、振荡器(10)、细转计数器(2)、细转比较器(5)、锁存器(8)、控制电路(3)、控制电路(6)、地址及操作译码器(9)、光隔离(11)所组成。振荡器产生步进脉冲，开关给粗转比较器予置粗转数据。计算机根据计算的偏差数据通过锁存器给细转比较器予置细转数据。比较器的输出和地址操作译码信号通过操作控制电路(3)分别产生粗转，细转时步进电机控制电源所需的转数、方向、定相的信号，从而控制步进电机转动的时刻、方向、步数。与主电柜可编程控制器的有关馈线信号、报警信号、下刀信号等通过光隔离、控制电路(6)在地址操作码信号的控制下经过数据线进行采集，以决定系统的时序状态完成计算机、步进电机控制电源和主电柜之间的信息交换和联系，以保证步进电机正确完成粗转和细转调整。
操作控制器原理框图如图(三)所示。它是由外接开关(1)、码盘(3)、数字电路(2)所组成，并与计算机(5)和地址及操作译码器(4)相连，进行信息交换和联系。在地址操作码的控制下可以完成状态的采集，从而可以产生控制系统工作状态、方式的信号。在操作控制器的开关控制下可以使二次绕线机微机视觉监控系统的工作状态处于暂停或工作状态，这个控制开关称为暂停/工作开关、可以实现这两个状态的转换。加电后，系统自动地进入暂停状态，系统在暂停状态下执行连续摄像，这时可用手调操作控制器的开关使电机前进或后退，可以使一次绕线在起始工作时进入显微镜视野下的图像分别是一次绕线疏密边界、全密、全疏部分的标志。可以使计算机能对该批的一次绕线的有关性能、指标参数进行自学习。这种功能模拟了人眼的视觉功能，可以使系统处于最佳工作状态。操作控制器的开关还可以置于单步或连续状态。在单步状态下可以由人工控制单步执行，抽测产品的生产质量状况，有助于决定连续、自动地进行生产所需要的控制信息。开关处于连续状态与工作状态位置时，整个系统这时连续、自动地控制二次绕线机进行加工、生产。操作控制的码盘可以根据某批一次绕线的参数状况来予置微调细转的步数，从而减小了自动二次绕线机对一次绕线性能指标的要求。
我们发明的二次绕线机微机视觉监控系统可以连续工作、不需要中间进行人工调整。二次绕线成形的产品质量一致性好，没有锯齿形波动、合格率高。不需要人工每时每刻通过显微镜操作，可以实现一人看多机、从而提高劳动生产率。
权利要求
一种由光学接口、显微镜、摄像机、摄像机接口板、计算机、靠轮、步进电机、步进电机控制电源、控制接口板、操作控制器、监视器及主电柜所组成的二次绕线机微机视觉监控系统，它包括有A、控制接口板，由粗转计数器(1)、粗转比较器(4)、开关予置(7)、振荡器(10)、细转计数器(2)、细转比较器(5)、锁存器(8)、控制电路(3)、(6)、地址及操作译码器(9)、光隔离(11)所组成。B、操作控制器，由外接开关(1)、码盘(3)、数字电路(2)所组成。其特征在于C、由光学接口(1)、显微镜(2)、摄像机(6)、摄像机接口板(10)、计算机(7)、监视器(11)完成一次绕线疏密边界的寻找和判别，采用的方法是图像处理和模式识别。D、控制接口板(8)完成计算机(7)、步进电机控制电源(5)和主电柜(12)之间的信息交换和联系，以保证步进电机(4)正确完成粗转和细转调整。E、操作控制器(9)可以使系统工作状态进行转换与调整，以使工作人员随时可以控制与转换系统的工作状态并使系统处于最佳工作状态。
全文摘要
本发明属于显像管生产工艺线上二次绕线机自动控制装置二次绕线机微机视觉监控系统是利用图像处理，模式识别的方法自动地寻找、判别一次绕线的疏密螺旋的边界，通过计算机、控制接口板将各部分组成闭环控制系统。在生产过程中，可以脱离人工操作，不会产生累积误差和锯齿波形段差。通过操作控制器可以实现工作状态的转换，并使系统处于最佳工作状态。
文档编号H01J29/02GK1058672SQ90106589
公开日1992年2月12日 申请日期1990年7月28日 优先权日1990年7月28日
发明者王承训, 徐守义, 于东刚, 刘军, 齐容刚, 唐际湘, 王希瑞 申请人:大连理工大学, 大连显像管厂